lr 01_ralat

LAPORAN PRAKTIKUM

Charge Discharge

Nama : Erasmus Nugrah Kristi

NPM : 1106071536

Fakultas : Teknik

Departemen : Teknik Elektro

Grup : 3

Kawan Kerja : 1. Dhani Teja Kusuma

2. Aendrew Suriaputra

3. Eka Hartanto S

4. Cahya Tri Rama

5. Anugrah Nur Rachman

6. Anugrah N.P

7. Barry Muhammad Nadim

No. Percobaan : LR 01

Nama Percobaan : Charge Discharge

Tanggal Percobaan : 31 Oktober 2012

Nama Asisten :

Laboratorium Fisika Dasar

Unit Penyelenggara Pendidikan Ilmu Pengetahuan Dasar

(UPP IPD)

Universitas Indonesia

Charge And Discharge

I.Tujuan

- Melihat karakteristik tegangan kapasitor pada saat pengisian dan pelepasan muatan

II.Peralatan

- Kapasitor - Resistor - Amperemeter - Voltmeter - Variable power supply - Camcorder - Unit PC beserta DAQ dan perangkat pengendali otomatis

III. Dasar Teori

Pada rangkaian arus searah seperti pada Gbr.1, kapasitor akan menjadi hambatan tak hingga.

Hanya saat rangkaian dibuka dan ditutp, arus akan mengalir. Saat rangkaian tertutup, arus

akan mengakibatkan kapasitor dimuati hingga saa dengan tegangan yang diberikan sebesar

V0. Sebaliknya, kapasitor akan melepaskan muatan melalui resistor saat rangkaian dibuka.

Karakteristik tegangan pada kapasitor dapat diterangkan dengan fungsi eksponensial.

Gbr.1. Rangkaian kapaitor dan resisitor arus searah

Besar tegangan saat rangkaian terbuka adalah

(1)

Dengan adalah konstanta waktu [s]. Konstanta waktu atau waktu paruh adalah waktu yang

dibutuhkan hingga tegangan jatuh menjadi

yang ditentukan dari besar hambatan dan

kapasitans

(2)

Hal yang sama, besar tegangan saat rangkaian tertutup adalah

V(t)

Vc

(3)

Penurunan tegangan akan melambat sebanding dengan waktu. Tegangan kapasitor Vc(t) turun

secara asimtotik menjadi nol. Kurva karakteristik ini dapat dilihat pada Gbr. 2

Konstanta waktu dapat dihitung berdasarkan kurva pengisian kapasitor. Tarik garis tangensial

dari kurva pengisian pada titik t = 0 s dan tarik garis asimtot dari kurva pengisian. Buat garis

yang tegak lurus dari titik perpotongan antara tangensial dengan garis asimtot ke sumbu x .

Titik yang diperoleh pada sumbu adalah konstanta waktu.

Gbr. 1 Kurva pengisian dan pengosongan dari kapasitor serta penentuan konstanta waktu

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

4. Untuk Model 1 dan 3 mengunakan kapasitor dengan kapasitas yang sama, Untuk Model 2

dan 4 menggunakan kapasitor dengan kapasitas yang sama.

IV.Prosedur Percobaan

Praktikum dimulai dengan log-in sitranpil dengan user yang diberikan. Kemudian membuka

modul praktikum modul 6Charge Discharge:, Kemudian meng-kil link r-lab. Langkah-langkah percobaan :

1. Mengaktifkan Web cam dengan meng-klik icon video pada halaman web r-Lab.

2. memperhatikan tampilan video dari peralatan yang digunakan. 3. mengatur model rangkaian yang akan digunakan , dengan model 1 4. Menghidupkan Power Supply 5. Mengukur beda potensial di kaki-kaki kapasitor dan arus pengisian / pelepasan

kapasitor

6. Mengulangi langkah 4 dan 6 untuk model rangkaian 2 , 3 dan 4

V. Pengolahan Data

Data Percobaan

MODEL1

Charge

Discharge

No Waktu IC VC

No Waktu IC VC

1 1 3,98 1,02

1 16 3,89 3,89

2 2 3,19 1,81

2 17 3,12 3,12

3 3 2,55 2,45

3 18 2,52 2,52

4 4 2,04 2,96

4 19 2,03 2,03

5 5 1,64 3,36

5 20 1,64 1,64

6 6 1,31 3,69

6 21 1,33 1,33

7 7 1,05 3,95

7 22 1,08 1,08

8 8 0,84 4,16

8 23 0,87 0,87

9 9 0,66 4,34

9 24 0,71 0,71

10 10 0,53 4,47

10 25 0,58 0,58

11 11 0,42 4,58

11 26 0,47 0,47

12 12 0,32 4,68

12 27 0,38 0,38

13 13 0,25 4,75

13 28 0,31 0,31

14 14 0,19 4,81

14 29 0,25 0,25

15 15 0,14 4,86

15 30 0,21 0,21

MODEL 2

Charge

Discharge

No Waktu IC VC

No Waktu IC VC

1 1 11,17 1,43

1 16 11,35 3,63

2 2 8,05 2,42

2 17 8,26 2,64

3 3 5,80 3,14

3 18 6,03 1,93

4 4 4,18 3,66

4 19 4,43 1,42

5 5 2,99 4,04

5 20 3,25 1,04

6 6 2,14 4,32

6 21 2,40 0,77

7 7 1,51 4,52

7 22 1,77 0,57

8 8 1,05 4,66

8 23 1,31 0,42

9 9 0,72 4,77

9 24 0,98 0,31

10 10 0,47 4,85

10 25 0,73 0,23

11 11 0,29 4,91

11 26 0,55 0,18

12 12 0,15 4,95

12 27 0,41 0,13

13 13 0,05 4,99

13 28 0,31 0,10

14 14 0,00 5,00

14 29 0,23 0,07

15 15 0,00 5,00

15 30 0,17 0,05

Charge MODEL3 Discharge No Waktu IC VC

No Waktu IC VC

1 1 2,76 2,24

1 16 2,93 2,93

2 2 1,63 3,37

2 17 1,77 1,77

3 3 0,98 4,02

3 18 1,09 1,09

4 4 0,58 4,42

4 19 0,68 0,68

5 5 0,34 4,66

5 20 0,43 0,43

6 6 0,19 4,81

6 21 0,28 0,28

7 7 0,10 4,90

7 22 0,19 0,19

8 8 0,03 4,97

8 23 0,12 0,12

9 9 0,00 5,00

9 24 0,08 0,08

10 10 0,00 5,00

10 25 0,05 0,05

11 11 0,00 5,00

11 26 0,04 0,04

12 12 0,00 5,00

12 27 0,02 0,02

13 13 0,00 5,00

13 28 0,02 0,02

14 14 0,00 5,00

14 29 0,01 0,01

15 15 0,00 5,00

15 30 0,01 0,01

Charge MODEL4 Discharge No Waktu IC VC

No Waktu IC VC

1 1 6,69 2,86

1 16 7,10 2,27

2 2 3,12 4,00

2 17 3,45 1,10

3 3 1,45 4,54

3 18 1,76 0,56

4 4 0,64 4,79

4 19 0,92 0,29

5 5 0,23 4,93

5 20 0,50 0,16

6 6 0,02 5,00

6 21 0,29 0,09

7 7 0,00 5,00

7 22 0,17 0,05

8 8 0,00 5,00

8 23 0,11 0,03

9 9 0,00 5,00

9 24 0,06 0,02

10 10 0,00 5,00

10 25 0,05 0,01

11 11 0,00 5,00

11 26 0,03 0,01

12 12 0,00 5,00

12 27 0,02 0,00

13 13 0,00 5,00

13 28 0,02 0,00

14 14 0,00 5,00

14 29 0,00 0,00

15 15 0,00 5,00

15 30 0,00 0,00

Grafik Tegangan (V) terhadap waktu (t)

Model 1

Dari grafik charge diatas diperoleh fungsi exponential y = 1,7798e0,0834x .

Dari persamaan : => y = 1,7798e

0,0834x

Maka diperoleh t/ = 0,0834 x ( x= t (variable terhadap waktu ) )

1/ = -0,0834

=-1/0,0834 = -11.99(s)

y = 1,7798e0,0834x

0,00

1,00

2,00

3,00

4,00

5,00

6,00

7,00

0,00 1,00 2,00 3,00 4,00 5,00 6,00 7,00 8,00 9,00 10,00 11,00 12,00 13,00 14,00

Tega

nga

n V

(vo

lt)

Waktu t (sec)

Grafik V vs t (Charge)

Dari grafik discharge diatas diperoleh fungsi exponential y = 4,7041e-0,209x.

Dari persamaan : => y y = 4,7041e

-0,209x

Maka diperoleh t/ = - 0,209 x ( x= t (variable terhadap waktu ) )

1/ = 0,209

=1/0,209 = 4,78(s)

y = 4,7041e-0,209x R = 0,9999

0,00

0,50

1,00

1,50

2,00

2,50

3,00

3,50

4,00

4,50

16 17 18 19 20 21 22 23 24 25 26 27 28 29 30

Tega

nga

n V

(vo

lt)

Waktu t (sec)

Grafik V vs t (Discharge)

Model 2

Tidak memilik fungsi exponential, sehingga besanya tidak dapat ditentukan.

0,00

1,00

2,00

3,00

4,00

5,00

6,00

Tega

nga

n V

(vo

lt)

Waktu t (sec)


Dari grafik discharge diatas diperoleh fungsi exponential y = 4,7734e-0,302x

Dari persamaan : => y = 4,7734e

-0,302x

Maka diperoleh t/ = - 0,302x ( x= t (variable terhadap waktu ) )

1/ = 0,302

=1/0,302 = 3,31 (s)

y = 4,7734e-0,302x R = 0,9997

0,00

0,50

1,00

1,50

2,00

2,50

3,00

3,50

4,00

16 17 18 19 20 21 22 23 24 25 26 27 28 29 30

Tega

nga

n V

(vo

lt)

Waktu t (sec)


Model 3


0

1

2

3

4

5

6

7

0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15

Tega

nga

n V

(vo

lt)

Waktu t (sec)


Dari grafik discharge diatas diperoleh fungsi exponential y = 4,7734e-0,302x.

Dari persamaan : => y y = y = 4,7734e

-0,302x

Maka diperoleh t/ = - 0,302 x ( x= t (variable terhadap waktu ) )

1/ = 0,302

=1/0,302 = 3,31(s)

y = 4,7734e-0,302x R = 0,9997

0,00

0,50

1,00

1,50

2,00

2,50

3,00

3,50

4,00

16 17 18 19 20 21 22 23 24 25 26 27 28 29 30

Tega

nga

n V

(vo

lt)

Waktu t (sec)


Model 4


0

1

2

3

4

5

6

7

0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15

Tega

nga

n V

(vo

lt)

Waktu t (sec)



-1,00

-0,50

0,00

0,50

1,00

1,50

2,00

2,50

16 17 18 19 20 21 22 23 24 25 26 27 28 29 30

Tega

nga

n V

(vo

lt)

Waktu t (sec)


VI. Analisis

Analisi Percobaan

Praktikum kali ini bertujuan untuk mengetahui karakteristik capasitor ketika

mengalami charge (penyimpanan muatan) dan ketika mengalami discharge (pelepasan

muatan). Praktikan diharapkan dapat menganalisis gejala-gejala dan fenomena yang

terjadi ketika capasitor menyimpan dan melepas pada muatan. Praktikum terbagi

menjadi 4 macam data, dimana memiliki perbedaan dari jenis rangkaian yang dipakai

untuk melakukan percobaan. Langkah pertama yang dilakukan adalah mengisi

capasitro pada detik ke 1- 15, dimana pada detik ke -15 pada praktikum. Capasitor

sudah terisi penuh hal ini dapat dilihat dari perubahan data yang didapatkan, dimaan

nilainya hampir konstant ketika mendekati 5. Kemudian kapasitor mengalami

discharge pada detik ke 15-30. Dengan mengalamin 4 kali pengulangan, makan data

yang didapat sebanyak 120 buah data. Yang kemudian diolah dalam tiap-tiap model.

Pada pengolahan data di praktium ini diminta untuk menggunakan fungsi exponential

dan RC. Tetapi besarnya R dan C sendiri ketika linier tidak diberitahukan. Sehingga

pengolahan data menggunakan fungsi exponential.

Analisi Data

Data yang diperolah dapat dilihat gejala dimana tegangn capasitor hampir

bernilai konstant di nilai 5v, ini menandakan bahwa capaistor hampir mengalami

fullcharge. Dan juga dapat dilihat daru arus yang mengalir pada capasitor hampir

bernilai 0. Karena rangkaian menjadi open circuit ketika tegangan pada kapasitor

bernilai sama dengan sumber teganggannya. Jumlah tegangan yang sama

menyebabkan tidak ada arus yang mengalir. Karen pada sifat listrik, arus mengalir

dari kutub yang memiliki beda potensial yang lebih tinggi menuju ke beda potensial

yang lebih rendah. Rangkian yang menjadi open inilah yang membuat rangkaian

menjadi open cicuit. Hali ini terjadi dikarenkan sumber yang digunakan ada sumber

DC. Karena apabila memakai sumber AC, capasitor tidak dapt terisi penuh. Sebab

sumber AC energi tidak dapat disimpan didalam capasitor, jadi sumber AC harus

mengalami konversi menjadi DC sebelum di simpan dicapasitor. Peristiwa charge

terjadi pada rentang waktu 1-15 sekon. Setelah 15 sekon sumber capasitor akan

berubah menjadi sumber tegangan, sehingga menyebabkan arus mengalir keluar dari

capasitor dan menyebabkan tegangan di capasitor akan menjadi 0, begitu pula

tegangannya akan menjadi nol. Dan peristiwa ini terjadi dalam rentang waktu 15-30

sekon. Masih dalam rentang waktu 15 sekon sepetri ketika sedang mengalami

charge. Tetapi dalam perhitungan yang diperoleh dimana nilai konstanta waktu

tidak sama dengan dischrage. Hal ini diperkirana disebabkan oleh

kesalah alat pada percobaan karena tidak bisa menjaga arus yang mengalir secara

linier. Dapat juga disebabkan resistor yang panas, sehingga jumlah elektron yang

mengalir dalam tiap detiknya meningkat karena suhu yang turut meningkat di

resistornya.

Analisi Grafik

Dari grafik yang diperoleh seharausnya diperoleh fungsi exponential. Tetapi pada

kenyataan perhitungannya menggunakan grafik. Hanya 4 dari 8 grafik yang memiliki

fungsi exponential nya. Sehingga perhitungan yang diperloeh hanya 4 dari 8 grafik .

Dapat dilihat dari hasil percobaan bahwa discharge memiliki nilai yang berdekatan.

Hali ini mendakan bahawa besanya sumber yang di berikan tidak begitu

mempengaruhi capasitor ketika mengalami discharge. Tetapi untuk membuktikan

pada capasitor yang mengalami charge, hanya 1 fungsi yang eksponential saja yang

dapat diperoleh. Sehingga Prakitkan tidak bisa membandingkan data yang diperoleh

tiap-tiap model. Dari grafik yang dapat diamati bahwa pada grafik yang memiliki

tegangan Vc yang sama pada waktu yang berbeda tidak memiliki fungsi exponential.

Hali ini diperkirakan disebabkan oleh kesalahan alat yang tidak dapat diamati secara

langsung kerjanya. Sehingga kesalahan pada percobaan tidak dapat diminmalisir.

Analisis Kesalahan

Karena menggunakan Remot Laboratory, praktikan tidak dapat mengamati

langsung peristiwa apa saja yang terjadi pada peristiwi charge dan discharge.

Sehingga praktikan tidak dapat mengontrol hal hal yang dapat mengurangi

kevalidan data praktikum yang akan diperoleh (pengaturan suhu resitor yang harus

stabil, hambatan dalam alat ukur, dll). Kesalahan juga mungkin disebabkan oleh

kesalahan alat yang belum dikalibrasi di remote laboratory belom memenuhi

standard. Hal-hal non teknis juga bisa mempengaruhi hasil pengolahan data, seperti

kesalahan pembulatan yang terlalu besar sehingga hasil yang diperoleh cukup

menyimpang jauh dari target yang diberikan. Walaupun pada praktikum kali ini tidak

diberikan nilai literatur dari si capasitor.

VII. Kesimpulan

1. Besarnya arus terhadap tegangan membentuk fungsi linier

2. Perbedaan grafik antara charge discharge menyebabkan nilai yang berbeda

3. =-1/0,0834 = -11.99(s)

=1/0,209 = 4,78(s)

=1/0,302 = 3,31 (s)

=1/0,302 = 3,31(s)

VIII. Referensi

Giancoli, D.C.; Physics for Scientists & Engeeners, Third Edition, Prentice Hall, NJ,

2000.

Halliday, Resnick, Walker; Fundamentals of Physics, 7th Edition, Extended Edition,

John Wiley & Sons, Inc., NJ, 2005.

lr 01_ralat

Documents