93908315 70299360 laporan charge discharge

7/28/2019 93908315 70299360 Laporan Charge Discharge

1/70

[Type the document title]Charge DischargeNama : Dina IsholawatiNPM : 1106139203Fakultas : TeknikJurusan : Teknik KimiaGrup : A12Nomor Percobaan : LR 01Nama Percobaan : CHARGE DISCHARGEUnit Pelaksana Pendidikan Ilmu Pengetahuan Dasar(UPPUniversitas IndonesiaDepokPage 1UPP-IPD)


2/70

[Type the document title]

CHARGE DISCHARGE

I.Tujuan-Melihat karakteristik tegangan kapasitorpada saatpengisian danpelepasan muatan

II.Peralatan-Kapasitor

-Resistor

-Amperemeter

-Voltmeter

-Variablepower supply

-Camcorder

-Unit PC

beserta DAQ dan perangkatpengendali otomatis

III.LANDASAN TEORIKapasitor(Kondensator)yangdalamrangkaianelektronikadilambangkan dengan

huruf"C"adalah suatu alatyangdapatmenyimpan energi/muatan listrik didalammedanlistrik, dengancaramengumpulkan ketidakseimbanganinternal


3/70

darimuatan listrik. Kapasitorditemukan oleh MichaelFaraday(1791-1867). Satuan kapasitordisebutFarad (F). Satu Farad= 9 x 1011cm2yang artinya luaspermukaan kepingan tersebut.

Struktursebuah kapasitorterbuatdari2 buah platmetalyangdipisahkan oleh suatubahandielektrik. Bahan-bahan dielektrik yang umum dikenal misalnya udara vakum,keramik,gelasdan lain-lain. Jika

keduaujungplatmetaldiberiteganganlistrik, makamuatan-muatanpositifakan mengumpulpadasalahsatu kaki

(elektroda)metalnyadan padasaatyangsamamuatan muatan negatif terkumpulpada ujung metalyang satu lagi. Muatanpositif tidak dapatmengalirmenuju ujungkutub

negatifdan sebaliknyamuatannegatiftidak bisamenujukeujungkutubpositif, karena


4/70

terpisah oleh bahan dielektrik yangnon-konduktif. Muatanelektrik ini tersimpan selama tidak ada konduksipada ujung-ujung kakinya.

Charge Discharge Page 2


5/70


Gbr 1. Prinsip Kerja Kapasitor

Kapasitoradalahkomponen listrik yang digunakan untuk menyimpanmuatan listrik,dan secarasederhanaterdiridariduakonduktoryang dipisahkan oleh bahan penyekat(bahandielektrik). Ataudengankatalain, kapasitor

terbentuk dariduakonduktorsembarangyangdipisahkan oleh sebuah isolator (atau ruang hampa). Suatu kapasitor memiliki lambangberikut ini:

Gbr.2 Lambang Kapasitor

Dalam rangkaian listrik, kapasitor dapat digunakan sebagai :

1. Pencarigelombangradio (tuning)2. Salah satu komponen pengapian3. Penyimpan energi dalam rangkaian penyala elektronik4. Filter dalam catu dayaKapasitansididefinisikan sebagaikemampuan

darisuatu kapasitoruntuk dapatmenampung muatan elektron. Kemampuan kapasitordalammenyimpan muatan listrikdinyatakan oleh besarankapasitasataukapasitansi


6/70

(yangdinotasikan dengan C), dandidefinisikansebagaiperbandingan antaramuatan listrik Qyangtersimpan dalamkapasitordan bedapotensial Vantara kedua keping.

Dimana:Q = muatan elektron, satuan C (coulomb)C = nilai kapasitansi, satuan F (farad)V =besar tegangan, satuan V (volt)



7/70


Padarangkaian arussearahsepertipadaGbr.3, kapasitorakan menjadihambatantakhingga.Hanyasaatrangkaian dibukadan ditutp, arusakan mengalir. Saatrangkaiantertutup,arusakan mengakibatkan kapasitordimuati

hinggasamadenganteganganyangdiberikansebesarV0. Sebaliknya,kapasitorakanmelepaskanmuatan melaluiresistor

saatrangkaiandibuka. Karakteristik teganganpadakapasitor dapat diterangkan dengan fungsi eksponensial.

V(t)

Vc

Gbr.3. Rangkaian kapaitor dan resisitor arus searah

Besartegangan saatrangkaian terbukaadalah

(1)Dengan t adalah konstanta


8/70

waktu [s]. Konstanta waktu atau waktu paruh adalah waktu yangdibutuhkan hingga teganganjatuh menjadi


9/70

..yang ditentukan daribesar hambatan dan

kapasitansi.

.

.


10/70

.(2)Halyang sama, besar tegangansaatrangkaian tertutup adalah

(3)Penurunan tegangan akan melambat sebanding dengan waktu. Tegangan kapasitorVc(t) turunsecara asimtotik menjadi nol. Kurva karakteristik ini dapat dilihatpada Gbr.4

Konstanta waktu dapat dihitungberdasarkan kurvapengisian kapasitor. Tarik garistangensial dari kurvapengisian pada titik t = 0 s dan tarik garis asimtot dari kurvapengisian.Buat

garisyang tegak lurus dari titik perpotongan antara tangensial dengan garis asimtot kesumbu x . Titik yang diperoleh pada sumbu adalah konstanta waktu.



11/70


Gbr. 4 Kurva charge discharge dari kapasitor sertapenentuan konstanta waktu

Padapercobaan di R-Lab akan digunakan 4 buah model rangkaian ,yaitu Model 1 , 2 , 3dan

4. Untuk Model 1 dan 3 mengunakan kapasitor dengan kapasitasyang sama, Untuk Model 2dan 4 menggunakan kapasitor dengan kapasitasyang sama.IV.ProsedurEksperimenCharge Discharge Page 5


12/70


1.Mengaktifkan Web cam. (mengklik icon video pada halaman web r-Lab) .2.Memperhatikan tampilan video dariperalatan yang digunakan.3.Mengatur model rangkaian yang akan digunakan ,yaitu model 1.4.Menghidupkan Power Supplyyangdigunakan.5.Mengukurbedapotensial di kaki-kaki kapasitor dan aruspengisian /pelepasan kapasitor6.Mengulangilangkah 4 dan 6 untuk model rangkaian 2 , 3 dan 4

V.TugasdanEvaluasi1.Buatlah grafik tegangan Vterhadapwaktu (Vvst)saatpengisian kapasitoruntuk tiap

model rangkaian yang digunakan !2.Buatlah grafik tegangan Vterhadapwaktu (Vvst)saatpengosongan kapasitoruntuktiap model rangkaian yang digunakan!3.Hitung

besar konstanta waktu darirangkaian kapasitorberdasarkan kurvayang dibuat danbesarkonstantawaktu yangdihitungdarinilai


13/70

kompenen Rdan C!Bandingkanhasilnya!VI.DatahasilpercobaanTabel model 1

Waktu IC VC1 3.98 1.022 3.18 1.823 2.55 2.454 2.04 2.965 1.64 3.366 1.31 3.697 1.05 3.958 0.84 4.169 0.67 4.3310 0.53 4.4711 0.42 4.5812 0.33 4.67

13 0.25 4.7514 0.19 4.8115 0.15 4.85Charge Discharge Page 6


14/70


16 3.88 3.8817 3.11 3.1118 2.51 2.5119 2.02 2.0220 1.63 1.6321 1.32 1.3222 1.07 1.0723 0.87 0.8724 0.70 0.7025 0.57 0.5726 0.46 0.4627 0.38 0.3828 0.31 0.3129 0.25 0.2530 0.21 0.21Padasaatpengisiankapasitor

(charge),datapraktikumyang diambilyaitu padasaattwaktu 1 hingga 15 sekon.Kurva t(waktu) vs V( Tegangan )

Charge

VKapasitor(V)

86

R = 0.8611y = 1.7826e0.0832x

Charge

42

Expon. (Charge)


15/70

0

Expon. (Charge)

0 5 10 15 20

t(s)

Darigrafik discharge diatas, kita mendapatkan persamaan eksponensial, yaitu y = 4.674 e-0.20x

t/t

Daripersamaan yang kita ketahui, V (t) = V0. e

Maka, kita dapat menghitungbesar konstantawaktu dari rangkaian model 1, sebagaiberikut.

t/t

V (t) = V0. e

y = 1,783 e-0,083x

Charge DischargePage 7


16/70


= -0, 083 ( x menunjukkan variabel waktu t).

= 0,083

.


17/70


18/70

= 12,048 ( s )Pada Discharge kapasitor berlaku :t/t)

V (t) = V0. ( 1-e

Dari literatur didapat hubungan :

.= (1 0,632 ). 12,048 sekon.= 4, 434 sekonPadasaatpengosongan kapasitor(discharge), datapraktikumyangdiambil

yaitu padasaat t waktu 16 hingga 30 sekon.Discharge

VKapasitor(V)

54

3

y = 107.82e-0.209xR = 0.9998

Discharge

2

Expon. (Discharge)

1

0

Expon. (Discharge)0 10 20 30 40

t(s)

t/t


19/70

V (t) = V0. e

y = 107,8 e-0,20x

= -0, 20 ( x menunjukkan variabel waktu t)

Untuk mendapatkan nilai tetapan waktu R-C, maka xbisa dimisalkan sebagai t, sehingga:.



20/70


= 0,20


21/70


22/70

=5(s)Apabilatetapan waktu tersebutdibandingkan makadiperoleh perbedaan waktu yangtidak terlalu signifikan karenapadadasarnyakonstantawaktu charge=konstantawaktudischarge :..


23/70


24/70

= 5 4,434 sekon

.

.


25/70


26/70

= 0,566 sekon

Tabel Model 2

Waktu IC VC1 11.17 1.432 8.03 2.433 5.80 3.144 4.18 3.665 3.01 4.046 2.15 4.317 1.53 4.518 1.07 4.669 0.73 4.7710 0.49 4.8411 0.29 4.9112 0.17 4.9513 0.06 4.9814 0.00 5.0015 0.00 5.0016 11.29 3.6117 8.20 2.6218 5.97 1.91

19 4.37 1.4020 3.21 1.0321 2.35 0.7522 1.74 0.5623 1.28 0.4124 0.96 0.3125 0.72 0.23Charge Discharge Page 9


27/70


26 0.53 0.1727 0.40 0.1328 0.29 0.0929 0.23 0.0730 0.17 0.05Padasaatpengisiankapasitor(charge),datapraktikumyang diambilyaitu padasaattwaktu 1 hingga 15 sekon.Kurva t (waktu) vs V( Tegangan )

y = 2.4195e0.0624xR = 0.6349012345670 5 10 15 20V

Kapasitor(V)t ( s )ChargeChargeExpon. (Charge)Expon. (Charge)t/t

V (t) = V0. e

y = 2, 419 e 0,062x



28/70

.

.

.= 0,062.

.


29/70


30/70

= 16,129 ( s )Pada Discharge kapasitor berlaku :t/t)

V (t) = V0. ( 1-e



31/70



.= (1 0,632 ). 16,129 sekon.= 5,935 sekonPadasaatpengosongan kapasitor(discharge), datapraktikumyangdiambilyaitu padasaat t waktu 16 hingga 30 sekon.Discharge

VKapasitor

(V)

432

y = 446.18e-0.303xR = 0.9998

Discharge

1

Expon. (Discharge)

0

Expon. (Discharge)

0 10 20 30 40

t(s)

t/t

V (t) = V0. e

y = 446,1 e-0,30x



32/70


= 0,30


33/70


34/70

= 3,334 (s)Apabila tetapan waktu tersebut dibandingkan maka terdapatperbedaan waktu yangsignifikan karenawalaupun seharusnyabesarnyakonstanta waktu charge= konstanta waktudischarge. Hal ini dapatdijelaskan karena nilai korelasi charge R = 0,634yangberarti relasidata tersebut tidak terlalu akurat.



35/70


.

.


36/70


37/70

= 5,935 3,334 sekon..


38/70


39/70

= 2,601 sekon

Tabelmodel3

Waktu IC VC1 2.77 2.232 1.64 3.363 0.98 4.024 0.59 4.415 0.34 4.666 0.20 4.807 0.10 4.908 0.04 4.969 0.00 5.0010 0.00 5.0011 0.00 5.0012 0.00 5.0013 0.00 5.0014 0.00 5.0015 0.00 5.00

16 2.92 2.9217 1.76 1.7618 1.08 1.0819 0.67 0.6720 0.43 0.4321 0.27 0.2722 0.18 0.1823 0.12 0.1224 0.08 0.0825 0.05 0.0526 0.03 0.0327 0.02 0.0228 0.01 0.01

29 0.01 0.0130 0.01 0.01Charge Discharge Page 12


40/70


Padasaatpengisiankapasitor(charge),datapraktikumyang diambilyaitu padasaattwaktu 1 hingga 15 sekon.Kurva t(waktu) vs V( Tegangan )

Charge

VKapasitor(V)

76543

Charge

2

Expon. (Charge)

100 5 10 15 20

y = 3.3629e0.0355xR = 0.5114

t(s)

t/t

V (t) = V0. e

y = 3, 362 e 0,035x


41/70

= 0,035 ( x menunjukkan variabel waktu t).

= 0,035

.


42/70


43/70

= 28,57 (s)Pada Discharge kapasitor berlaku :t/t)

V (t) = V0. ( 1-e


.= (1 0,632 ). 28,57 sekonCharge DischargePage 13


44/70


.= 10,514 sekonPadasaatpengosongan kapasitor(discharge), datapraktikumyangdiambilyaitu padasaat t waktu 16 hingga 30 sekon.y = 2425.2e-0.43xR = 0.991300.511.522.5

33.50 10 20 30 40DischargeDischargeExpon. (Discharge)t/t

V (t) = V0. e

y = 2425 e-0,43x



= 0,43


45/70


46/70


47/70


48/70

= 10,514 2,326 sekon

.

.


49/70


50/70

= 8,19 sekon



51/70


Tabel model 4

Waktu IC VC1 6.74 2.842 3.16 3.993 1.48 4.534 0.66 4.795 0.24 4.926 0.03 4.997 0.00 5.008 0.00 5.009 0.00 5.0010 0.00 5.0011 0.00 5.0012 0.00 5.0013 0.00 5.0014 0.00 5.0015 0.00 5.0016 7.12 2.28

17 3.45 1.1018 1.76 0.5619 0.92 0.2920 0.50 0.1621 0.27 0.0922 0.17 0.0523 0.09 0.0324 0.06 0.0225 0.03 0.0126 0.02 0.0027 0.02 0.0028 0.00 0.0029 0.00 0.00

30 0.00 0.00Charge Discharge Page 15


52/70


Padasaatpengisiankapasitor(charge),datapraktikumyang diambilyaitu padasaattwaktu 1 hingga 15 sekon.Kurva t (waktu) vs V( Tegangan )

y = 3.95e0.0215xR = 0.40290

1234560 5 10 15 20VKapasitor(V)t ( s )

ChargeChargeExpon. (Charge)Expon. (Charge)t/t

V (t) = V0. e

y = 3, 95 e 0,021x

= 0,021 ( x menunjukkan variabel waktu t)


53/70

.

.

.= 0,021.

.


54/70


55/70


56/70

y = 23984e-0.59x[Type the document title]

Padasaatpengosongan kapasitor(discharge), datapraktikumyangdiambilyaitu padasaat t waktu 16 hingga 30 sekonDischarge

t(s)

t/t

V (t) = V0. e

y = 23984 e-0,59x



= 0,59


57/70


58/70

= 1,695 (s)Apabila tetapan waktu tersebut dibandingkan maka terdapatperbedaan waktu yangsignifikan karenawalaupun seharusnyabesarnyakonstanta waktu charge= konstanta waktudischarge. Hal ini dapatdijelaskan karena nilai korelasi charge R = 0,402yangberarti relasidata tersebut tidak terlalu akurat.

.

.


59/70


60/70

= 17,52 1,695 sekon

.

.


61/70


62/70

= 15,825 sekon

00.511.522.5VKapasitas(V)R = 0.9961DischargeExpon. (Discharge)

0 10 20 30 40



63/70


VII.ANALISIS DATAPraktikumChargeDischargemerupakan percobaan yangdilakukan denganmenggunakan remotelaboratory(Rlab)sehinggapraktikan dapatmelakukan praktikummelaluisitusyang sudah disediakan oleh sitrampil. Meskipunpraktikan tidak melakukanpercobaan dilaboratorium(dilakukan secara

online), praktikuminipadadasarnyadapatmemvisualisasikan keadaan yangsebenarnyadalamlabsehinggapraktikan tetapmerasakankeadaan praktikum melalui fasilitas

yang sudah disediakan (web cam).

Percobaaninibertujuan untuk mempelajarikarakteristik tegangan kapasitorpadasaatpengisian dan pelepasanmuatan. Dalampraktikumrlab, praktikan hanya

tinggalmengkliktombolpowersuppyuntuk mengalirkan energidan menekan tombolsettinguntukmempersiapkan prosedur


64/70

percobaan sertatombolukuryangmenghasilkandatapengamatan.Adapun spesifikasidatapercobaan yangsudah disediakan (setelan awalyangterterapadaperalatan)saatmelakukan percobaan rlabberupategangan dan kuatarusrangkaian. Padapercobaan ini, teganganyangtertera

padavoltmeteradalah 1,78 Vdan kuataruspadaamperemeter sebesar 1,14 mA.

Daridatapengamatan yangdihasilkan dengan mengikutiprosedur, didapat

empatbuah modeldatayangterdiridaridatawaktu,tegangan, dan kuatarus. Daridatayangdihasilkan dan disajikan dalam

bentuk grafik, praktikan dapatmelihatuntuk 15 detik awalmerupakan waktu pengisian kapasitor, sedangkan detik berikutnya(sampaidetik ke30),mengalamipelepasan kapasitor. Daridata


65/70

yangdiperoleh praktikan dapatmendapatkantetapan waktu rangkaian RC dengan pada saatpengisian kapasitor dengan hubungan:

t/t)

V (t) = V0 . ( 1-e

Sedangkan untuk pelepasan kapasitor tetapan waktu rangkaian R-C dapat dicari dengan

hubungan:V (t) = V0 . et/t

Lebih lanjut

lagidaripengolahan menggunakan grafik didapatdatayang berbentukeksponensialsehinggapraktikan dapatmensubstitusikan persamaan grafik eksponensialdengan rumus di atas dan mendapatkan nilai tetapan waktu rangkaian R-C.



66/70


Faktor-faktoryang menyebabkan keberhasilan praktikum ini adalah:

1. Pengambilan data dilakukan secara otomatis (dari rlab) sehingga kesalahanpengambilan data oleh praktikan dapat diminimalisir semaksimal mungkin.2. Pengambilan pengamatan datayangbanyak menyebabkan peningkatan akurasi dalampengolahan data.3.Perhitungan dibantu dengan peralatandan softwaresepertikalkulatordan Ms. Wordmaupun excel.4. Meskipun terdapatbanyak data, datagrafik terdistribusimembentuk suatu pola

eksponensial sehingga tetap mudah dibaca.5. Jenisdatadan rumusyang dipakaitidakterlalu banyaksehinggakesalahan memasukkanvariabel ke dalam rumusdapat diminimalisir.Adapun kesulitan yang dialamiselama

pengolahan dataadalah caramenentukantetapan waktu rangkaianR-Cmodel4 padasaatkondisidischarge. Padaawalnyamembuatgrafik dengan fungsi

eksponensialtidak keluarpersamaan , padaakhirnyamenggunakan caralain yangadadiMsExcel


67/70

,tidak lamakemudian keluarnilaieksponensialnya. Disampingitu,kendalayangdihadapidalampercobaan pengisian dan pelepasan muatan dikapasitorsepertibanyaknyapengamatandatayangdiperoleh dapatdiatasidengan perhitungan dengansoftwaresepertiMsword dan excel. Sedangkankesulitan pembacaan

datapadagrafik dapatdiatasi dengan memperhatikan pola eksponensialyangada.

Padaakhirnya,apabilapraktikan membandingkan datatetapan waktu rangkaian R-C

padasaatpengisian maupun pelepasan muatandikapasitordarihasilpercobaan, makadidapat hasilyang hampir samapada korelasi R2yang tinggi. Adapun perbedaan yang terjadimungkin akibat

adanyafaktor-faktorkesalahanpembuatan grafik sehinggamenghasilkanperbedaan denganhasilteoritisyangseharusnya


68/70

terjadi. Akan tetapi,secaraumumpengisiandan pelepasan muatan dikapasitortetapdapatmenggambarkan bagaimanapolapengisiandan pelepasan (ChargeDischarge)kapasitorterjadi. Oleh karenaitu, percobaan yangdilakukan oleh praktikandapatdikatakan berhasilkarenatujuan untuk mempelajaripengisiandan pelepasan muatan dikapasitor dapat dicapai.



69/70


VIII.KESIMPULANSetelah melakukan praktikum R-Lab makapraktikan dapat menyimpulkan :

1. Karateristik tegangan kapasitorpada saatpengisian dan pelepasan muatan dapatdipelajari melauipraktikum Charge Discharge.2. Grafik tegangan padasaatpengisian dan pengeluaran kapasitorberbentukeksponensial.3. Nilai konstanta waktu rangkaian R-C untuk pengisian dan pengeluarankapasitor relatif sama (secara teori harusnya sama).4. Konstanta waktu dapat dicari dengan mensubtitusikan persamaan tenganganpada rangkaian R-C.

IX.DAFTARPUSTAKACharge Discharge .(n.d.). Diambilpada tanggal 21 Oktober 2011, darihttp://sitrampil.ui.ac.id/elaboratory/kuliah/view_experiment.phpGiancoli, D.C.2000; Physics for Scientists & Engeeners, Third Edition, PrenticeHall,NJ.

Halliday, Resnick,2005. Walker; Fundamentalsof Physics, 7th Edition, ExtendedEdition, JohnWiley& Sons, Inc., NJ.Prinsip dan Cara Kerja Kapasitor. (2011). Diambilpada tanggal 22 November 2011,darihttp://www.smkmuh3ku.sch.id/



70/70

93908315 70299360 laporan charge discharge

Documents