Misda - Laporan - Pengisian Dan Pengosongan Kapasitor [PDF]

Citation preview

Laporan Praktikum Elektronika Fisis I



PENGISIAN DAN PENGOSONGAN KAPASITOR



DISUSUN OLEH



NAMA



: MISDA



NIM



: H021211074



KELOMPOK



: VII (TUJUH)



TANGGAL PRAKTIKUM



: JUMAT,30 SEPTEMBER 2022



ASISTEN



: EMAR MOKIMAN KALA’ TAGARI



LABORATORIUM ELEKTRONIKA DAN INSTRUMENTASI DEPARTEMEN FISIKA FAKULTAS MATEMATIKA DAN ILMU PENGETAHUAN ALAM UNIVERSITAS HASANUDDIN MAKASSAR 2022



BAB I PENDAHULUAN



I.1 Latar Belakang Sekarang ini berbagai alat elektronik terdapat berbagai macam komponen elektronika didalamnya, baik itu komponen aktif, komponen pasif ataupun komponen penunjang. Sebagian besar alat elektronik tersebut tersusun dari rangkaian listrik yang dapat menyimpan muatan listrik yang digunakan pada rangkaian tersebut, ada yang menggunakan listrik AC dan ada yang menggunakan arus DC[1]. Peristiwa pengisian dan pengosongan kapasitor memegang peran penting dalam elektronika. Arus yang berhubungan dengan ini mengecil dengan waktu sehingga disebut arus transien, berarti arus yang hanya timbul sebentar, jadi bukan arus tetap. Farad adalah satuan yang digunakan untuk kapasitansi, yang disebut F. urutan terkecil adalah picoFarad. Kapasitor merupakan perangkat yang mampu menampung muatan listrik dimana muatan tersebut dapat disimpan kemudian dilepas secara perlahan. Pada pengisian dan pengosongan kapasitor, arus yang berhubungan dengan ini akan mengecil terhadap waktu yang disebut dengan arus transien yang berarti arus yang hanya timbul sesaat[1]. Kapasitor dikatakan memiliki kapasitansi sebesar 1F, jika arus sebesar 1A mengalir didalamnya ketika diberi potensial yang berubah-ubah dengan kelajuan 1v/s.Peristiwa pengisian dan pengosongan kapasitor memegang peran penting dalam elekronik. Arus yang berhubungan dengan ini mengecil dengan waktu sehingga disebut arus transien, yang berarti arus yang hanya timbu sebentar, jadi bukan arus tetap[1]. Oleh karena itu maka dilakukanlah percobaan ini dengan tujuan untuk memahami prinsip pengisian dan pengosongan energi dalam kapasitor, untuk membuat grafik pengisian dan pengosongan kapasitor, dan untuk menentukan tetpan waktu dan kapasitas kapasitor.



I.2 Ruang Lingkup Adapun ruang lingkup dari praktikum ini adalah melakukan percobaan pengisian dan pengosongan kapasitor dengan mengukur waktu RC pada pengisian dan pengosongan kapasitor sesuai dengan penuntun.



1.3 Tujuan Praktikum Setelah melakukan praktikum dan membuat laporannya, maka mahasiswa diharapkan memiliki kemampuan-kemampuan sebagai berikut: 1. Mengukur arus RC pada pengisian dan pengosongan kapasitor. 2. Memahami karakteristik pengisian dan pengosongan kapasitor.



BAB II TINJAUAN PUSTAKA



II.1 Kapasitor Kapasitor merupakan komponen pasif elektronika yang sering dipakai didalam merancang suatu sistem yang berfungsi untuk mengeblok arus DC, Filter, dan penyimpan energi listrik. Didalamnya 2 buah pelat elektroda yang saling berhadapan dan dipisahkan oleh sebuah insulator. Sedangkan bahan yang digunakan sebagai insulator dinamakan dielektrik. Ketika kapasitor diberikan tegangan DC maka energi listrik disimpan pada tiap elektrodanya. Selama kapasitor melakukan pengisian, arus mengalir. Aliran arus tersebut akan berhenti bila kapasitor



telah



penuh.



Yang



membedakan



tiap-tiap



kapasitor



adalah



dielektriknya[3]. Kapasitor banyak digunakan dalam sirkuit elektronik dan mengerjakan berbagai fungsi. Pada dasarnya kapasitor merupakan komponen penyimpan muatan listrik yang dibentuk dari dua permukaan yang berhubungan tapi dipisahkan oleh satu penyekat. Bila elektron berpisah dari satu plat ke plat lain akan terdapat muatan diantara kedua plat medium penyekat tadi. Muatan ini disebabkan oleh muatan positif pada plat yang kehilangan elektron dan muatan negatif pada plat yang memperoleh elektron [3]. Kapasitor



(Capacitor)



atau



disebut



juga



dengan



Kondensator



(Condensator) adalah Komponen Elektronika Pasif yang dapat menyimpan muatan listrik dalam waktu sementara dengan satuan kapasitansinya adalah Farad. Kapasitor merupakan Komponen Elektronika yang terdiri dari 2 pelat konduktor yang pada umumnya adalah terbuat dari logan dan sebuah Isolator diantaranya sebagai pemisah. Dalam Rangkaian Elektronika, Kapasitor disingkat dengan huruf "C". Berdasarkan bahan Isolator dan nilainya. Kapasitor dapat dibagi menjadi 2 Jenis yaitu Kapasitor Nilai Tetap dan Kapasitor Variabel[4].



Kapasitor Nilai Tetap atau Fixed Capacitor adalah Kapasitor yang nilainya konstan atau tidak berubah ubah. Kapasitor Variabel adalah Kapasitor yang nilai Kapasitansinya dapat diatur atau berubah-ubah. Secara fisik, Kapasitor Variabel ini terdiri dari 2 jenis yaitu Varco yang terbuat dari Logam dengan ukuran yang lebih besar dan pada umumnya digunakan untuk memilih Gelombang Frekuensi pada Rangkaian Radio (digabungkan dengan Spul Antena dan Spul Osilator) dan Trimmer yaiut jenis Kapasitor Variabel yang memiliki bentuk lebih kecil sehingga memerlukan alat seperti Obeng untuk dapat memutar Poros pengaturnya[4].



Gambar 2.1 Kapasitor Nilai Tetap



II.2 Jenis Jenis Kapasitor Kapasitor terbagi 2, yaitu kapasitor polar dan kapasitor non polar. Kapasitor polar yaitu kapasitor yang memiliki 2 kutub di kedua ujungnya, yakni kutub positif dan kutub negative, kapasitor jenis ini terbuat dari bahan elektrolit dan berbentuk tabung, serta nilai kapasistansi nya lebih besar. Kapasitor non polar, yaitu kapasitor yang tidak memiliki kutub pada kedua ujungnya, biasanya terbuat dari bahan keramik dan berbentuk seperti kancing, nilai kapasistansinya lebih kecil dari kapasitor polar.Jenis kapasitor atau kondensator juga dapat dibagi menjadi beberapa bagian, menurut kegunaannya yakni [5] :



1.



Kondesator Tetap Kondensator yang nilainya konstan dan tidak berubah, kondensator tetap



terbagi 3 macam : a.



Kondensator Keramik Berbentuk bulat tipis, ada yang persegi empat, berwarna hijau atau merah,



atau coklat. Kondensator jenis ini dapat dibolak balik pemasangannya.



Gambar 2.2 Kondensator / Kapasitor Keramik Mempunyai kapasitas mulai dari beberapa piko Farad sampai dengan ratusan Kilopiko Farad (KpF). Dengan tegangan kerja maksimal 25 volt sampai 100 volt, tetapi ada juga yang sampai ribuan volt. Contoh misal pada badannya tertulis = 203, nilai kapasitasnya = 20.000 pF = 20 KpF = 0,02 μF.Jika pada badannya tertulis = 502, nilai kapasitasnya = 5.000 pF = 5 KpF = 0,005 μF[5]. b.



Kondensator polyester Pada dasarnya sama dengan kondensator keramik, begitu juga dengan



cara menghitung nilai kapasitasnya. Bentuknya seperti permen dang memiliki warna hijau, coklat, dan sebagainya.



Gambar 2.3 kondensator polyester



c.



Kondensator Kertas Memiliki nilai kapasistansi antara 10 nF – 100 uF dengan toleransi kurang



lebih 5% dengan tegangan max 900volt, memiliki kestabilan yang cukup. 2.



Kondensator elektrolit (Elco) Kondensator yang berbentuk tabung, termasuk jenis kapasitor polar



dimana memiliki 2 kutub (+) (-). Untuk menandai kedua kutub, kutub positif ditandai oleh kaki yang panjang, sedangkan kutub negative ditandai dengan kaki yang pendek. Nilai kapasitasnya dari 0,47 uF sampai ribuan makroFarad dengan voltase dari beberapa volt sampai ribuan volt. Kondesntaor elektrolit dapat rusak apabila terjadi kering ( kapasitas berubah), meledak yang disebabkan karena salah pemberian tegangan positif dan negative dan melewati batas maksimum tegangan yang diberi, serta konsleting[5].



Gambar 2.4 Kondensator / Kapasitor Elektrolit 3.



Kondensator Tak Tetap Jenis ini kapasitasnya dapat diubah, secara fisik kondensator ini



mempunyai poros yang dapat diputar dengan menggunakan obeng untuk mengubah nilai kapasitasnya.



Gambar 2.5 Kondensator Jenis Variable



BAB III METODOLOGI PECOBAAN



III.1 Waktu dan Tempat Percobaan Percobaan ini dilakukan di Laboratorium Elektronika dan Instrumentasi Departemen Fisika Fakultas Matematika dan Ilmu Pengetahuan Alam, pada hari Jumat, 30 September 2022. III.2 Alat dan Bahan III.2.1 Alat Beserta Fungsinya 1. Catu Daya



Gambar 3.1 Catu Daya Catu daya berfungsi sebagai sumber arus dan tegangan. 1. Papan Rangkaian



Gambar 3.2 Papan Rangkaian Papan Rangkaian berfungsi untuk merangkai bahan yang digunakan dalam percobaan.



3. Multimeter Digital



Gambar 3.3 Multimeter Digital Multimeter digital berfungsi untuk mengukur besaran tegangan dan arus yang mengalir pada rangkaian. 4. Kabel Jumper



Gambar 3.4 Kabel Jumper Kabel jumper berfungsi sebagai penghantar arus dan tegangan pada rangkaian.



III.2.2 Bahan Beserta Fungsinya 1. Kapasitor



Gambar 3.5 Kapasitor Kapasitor berfungsi sebagai bahan untuk pengisian dan pengosongan muatan listrik.



2. Resistor



Gambar 3.6 Resistor Resitor berfungsi sebagai penghambat arus dan tegangan listrik.



III.3 Prosedur Percobaan III.3.1 Pengisian Kapasitor 1. Menyiapkan alat dan bahan. 2. Mengkalibrasi multimeter analog dan multimeter digital. 3. Mengukur tegangan masuk (V) dengan menghubungkan kabel postif catu daya dengan kabel positif multimeter, dan menghubungkan kabel negatif catu daya dengan kabel negatif multimeter. 4. Merangkai komponen listrik pada papan rangkaian seperti gambar di bawah ini.



Gambar 3.7 Rangkaian Pengisian Muatan Kapasitor 5. Menghubungkan kabel positif catu daya ke titik a, kabel negatif catu daya dihubungkan ke ground, kabel positif multimeter digital (mengukur arus) kekaki negatif resistor, kabel negatif multimeter digital (mengukur arus) ke kaki positifkapasitor, kabel positif multimeter analog (mengukur tegangan) ke kaki positifkapasitor dan kabel negatif multimeter analog (mengukur tegangan) ke ground. 6. Menyiapkan stopwatch untuk mengukur waktu yang dibutuhkan pada saat pengisian kapasitor. 7. Menyalakan catu daya bersamaan dengan menyalakan stopwatch.



8. Menghitung besar arus dan tegangan dalam selisih waktu 5 detik. 9. Mencatat arus dan tegangan yang terukur pada multimeter hingga detik ke-30.



III.3.2 Pengosongan Kapasitor 1. Menyiapkan alat dan bahan. 2. Mengkalibrasi multimeter analog dan multimeter digital. 3. Mengukur tegangan masuk (Vin) dengan menghubungkan kabel postif catu daya dengan kabel positif multimeter, dan menghubungkan kabel negatif catu dengan kabel negatif multimeter. 4. Merangkai komponen listrik pada papan rangkaian seperti gambar di bawah ini.



Gambar 3.8 Rangkaian Pengosongan Muatan Kapasitor 5. Menghubungkan kabel positif catu daya ke titik a, kabel negatif catu daya ke kaki negatif kapasitor, menghubungkan kaki positif kapasitor ke titik b, menghubungkan titik a dan b untuk pengisian. Setelah terisi penuh hubungkan titik b ke kaki negatif resistor, kabel positif multimeter digital (mengukur arus) ke kaki resistor, kabel negatif multimeter digital (mengukur arus) ke ground, kabel positif multimeter analog (mengukur tegangan) ke kaki positif kapasitor dan kabel negatif multimeter analog (mengukur tegangan) ke ground. 6. Menyiapkan stopwatch untuk mengukur waktu yang dibutuhkan pada saat pengisian kapasitor. 7. Menyalakan catu daya bersamaan dengan menyalakan stopwatch. 8. Menghitung besar arus dan tegangan dalam selisih waktu 5 detik. 9. Mencatat arus dan tegangan yang terukur pada multimeter hingga detik ke-30.



BAB IV HASIL DAN PEMBAHASAN



IV.1 Hasil IV.1.1 Tabel Data Tabel 1. Pengisian Kapasitor No



Waktu



Resitor



Kapasitor



Arus



Vin



1



5



2,95



1,56



2



10



2,15



2,82



3



15



1,55 15k



1000



Vout



3,71 5



4



20



1,14



4,35



5



25



0,82



4,80



6



30



0,61



5,12



Tabel 2. Pengosongan Kapasitor No



Waktu



Resitor



1



5



1,65



5,43



2



10



1,99



4,45



3



15



1,78



3,49



15k



Kapasitor



Arus



1000



Vin



Vout



5



4



20



1,46



2,66



5



25



1,15



2,01



6



30



0,87



1,51



IV.1.2 Grafik IV.1.2.1 Grafik Pengisian Kapasitor



Pengisian Kapasitor 6 5 4 3 2 1 0 5



10



15 Arus (mA)



20



25



30



Tegangan (Volt)



Grafik 4.1 Tegangan dan Arus saat Pengisian Kapasitor



IV.1.2.2 Grafik Pengosongan Kapasitor



Pengosongan Kapasitor 6 5 4 3 2 1 0 5



10



15 Arus (mA)



20



25



30



Tegangan (Volt)



Grafik 4.2 Tegangan dan Arus saat Pengosongan Kapasitor



IV.2 Pembahasan Pada praktikum yang telah dilakukan yakni mengenai pengisian dan pengosongan kapasitor. Dimana, kapasitor itu sendiri merupakan suatu alat listrik yang digunakan sebagai tempat menyimpan muatan listrik. Sedangkan, resistir adalah suatu alat elektronika dengan muatan positif yang sifatnya untuk menghambat arus istrik. Pada percobaan yang telah dilakukan, digunakan digunakan resistor dengan resistansi sebesar 15k.



Pada proses pengisian kapasitor diukur arus dan tegangan setiap 5 detik secara bergantian. Percobaan ini menggunakan arus DC dengan arus masuk Vin 6,10 sehingga menghasilkan Vout secara berurutan setiap 5 detiknya (1,56), (2,82), (3,71), (4,35), (4,80), dan (5,12). Dari hasil pengisian kapasitor, terlihat bahwa Vout semakin meningkat seiring berjalannya waktu. Sedangkan arusnya semakin turun seiring waktu diamati dalam setiap 5 detik (2,95), (2,15), (1,55), (1,14), (0,82) dan (0,61). Sehingga dapat dilihat secara jelas dalam grafik 4.1 Waktu yang Dibutuhkan saat Pengisian Kapasitor. Untuk tegangan kurvanya naik seiring dengan waktu sedangkan arusnya turun seiring waktu. Hal tersebut membuktikan bahwa prinsip pengisian kapasitor adalah semakin lama kapasitor diisi muatan, maka tegangan semakin kecil karena dihambat oleh tegangan yang semakin besar dan semakin lama waktu yang digunakan maka pengisian semaki lambat.



Sementara untuk pengosongan kapasitor, antara arus dan tegangan samasama menurun seiring berjalannya waktu. Tegangan dalam setiap 5 detik saat pengosongan yaitu (5,54), (4,40), (3,49), (2,66), (2,05) dan (1,50) dan arusnya yaitu (2,87), (1,99), (1,81), (1,44), (1,15), dan (0,87). Hal ini tergambar jelas dalam grafik sehingga membuktikan bahwa prinsip pengosongan kapasitor adalah semakin lama kapasitor dikosongkan akan semakin lambat, arus dan tegangannya semakin menurun karena tidak ada lagi listrik yang dialirkan dalam kapasitor tersebut. Pengisian dan pengosongan kapasitor saling berhubungan dengan hambatan resistor di mana semakin besar aliran resistensinya maka waktu yang diperlukan untuk pengisian dan pengosongan resistor akan semakin besar.



BAB V PENUTUP V.1 Kesimpulan Kesimpulan yang dapat diambil setelah melakukan percobaan pengenalan komponen dan alat ukur listrik adalah: 1. Banyaknya tegangan yang masuk dalam kapasitor sebanding dengan lamanya waktu pengisian begitu pula sebaliknya pada proses pengosongan dapat dilihat bahwa banyaknya tegangan yang keluar sebanding dengan lamanya waktu pengosongan. 2.



Prinsip pengisian kapasitor adalah semakin lama kapasitor diisi muatan, maka tegangan semakin kecil karena dihambat oleh tegangan yang semakin besar dan semakin lama waktu yang digunakan maka pengisian semaki lambat. Sedangkan prinsip pengosongan kapasitor adalah semakin lama kapasitor dikosongkan akan semakin lambat, arus dan tegangannya semakin menurun karena tidak ada lagi listrik yang dialirkan dalam kapasitor tersebut.



V.2 Saran V.2.1 Saran untuk Laboratorium Adapun saran untuk laboratorium adalah sebaiknya alat yang digunakan ditambah agar seluruh praktikan dapat menggunakan dan melakukan percobaan masing-masing. V.2.1 Saran Untuk Asisten Adapun saran untuk asisten adalah tetap jaga kesehatan, tetap pertahankan caranya membimbing praktikan karena sudah baik. Semoga sehat selalu dan dimudahkan segala urusannya. Serta, tetap semangat dan sabar dalam membimbing praktikan .



DAFTAR PUSTAKA



[1] Zainuddin, Salam, & Y. Hidayat. “Analisis Kemampuan Mahasiswa Terhadap Penggunaan Alat Laboratorium Fisika” Al-TA'DIB: Jurnal Kajian Ilmu Kependidikan, Vol.12, No.1 : 1-18, 2019. [2] N. A. S. Pertiwi, I. A Putra & S. Prihatiningtyas. ”Analisis Kemampuan Mahasiswa Pendidikan Fisika Menggunakan Multimeter Sebagai Alat Ukur Besaran Listrik Dalam Praktikum Elektronika Dasar” Eduscope: Jurnal Pendidikan, Pembelajaran, dan Teknologi, Vol.8, No.1 : 64-68, 2022.



[3] Islahudin. Alat-Alat Ukur Listrik. Budi Utama, Yogyakarta, 2022.



[4] Muhammad Naim. Teori Dasar Listrik dan Elektronika. Nem Press, Pekalongan, 2022.



[5] V.G Merdeka, dkk. “Analisis Dioda Pada Rangkaian Rectifier Dengan Software Electronics Workbench”, Jurnal Ilmiah Teknologi Informasi” Vol. 12 No.1, 2022.



[6] I.W. Lastera, “Pemanfaatan Rangkaian Adapter untuk meningkatkan rentang Tegangan uji AC Osiloskop pada pengujian AC Kontroler satu phase di Laboratorium Elektronika Daya”, Jurnal Teknologi dan Manajemen Pengelolaan Laboratorium (Temapela), Vol.2, No.1 : 11-16, 2019.



Lampiran