PENGEMBANGAN ALAT PRAKTIKUM KAPASITOR PLAT SEJAJAR UNTUK MENENTUKAN KONSTANTA DIELEKTRIK SUATU BAHAN SKRIPSI
PENGEMBANGAN ALAT PRAKTIKUM KAPASITOR PLAT
SEJAJAR UNTUK MENENTUKAN KONSTANTA
DIELEKTRIK SUATU BAHAN
SKRIPSI
Oleh :
KURNIASARI
1113010004
PROGRAM STUDI PENDIDIKAN FISIKA
JURUSAN PENDIDIKAN MATEMATIKA DAN ILMU PENGETAHUAN ALAM
FAKULTAS KEGURUAN DAN ILMU PENDIDIKAN
PENGEMBANGAN ALAT PRAKTIKUM KAPASITOR PLAT
Diajukan untuk memenuhi persyaratan memperoleh gelar Sarjana Pendidikan pada Fakultas Keguruan dan Ilmu Pendidikan Universitas Katolik Widya Mandala Surabaya
Oleh: KURNIASARI 1113010004 PROGRAM STUDI PENDIDIKAN FISIKA JURUSAN PENDIDIKAN MATEMATIKA DAN ILMU PENGETAHUAN ALAM FAKULTAS KEGURUAN DAN ILMU PENDIDIKAN UNIVERSITAS KATOLIK WIDYA MANDALA SURABAYA JULI 2014
KATA PENGANTAR
Puji syukur kehadirat Tuhan Yang Maha Esa atas segala rahmat dan kemurahanNya yang telah diberikan kepada penulis sehingga dapat menyelesaikan skripsi yang berjudul “Pengembangan Alat Praktikum Kapasitor Plat Sejajar untuk Menentukan Konstanta Dielektrik Suatu Bahan”.
Penyusunan Skripsi ini diajukan untuk memenuhi sebagian persyaratan untuk memperoleh gelar Sarjana Pendidikan Program Studi Pendidikan Fisika Jurusan Pendidikan MIPA Fakultas Keguruan dan Ilmu Pendidikan Universitas Katolik Widya Mandala Surabaya.
Pada Kesempatan ini penulis menyampaikan terima kasih kepada semua pihak, baik secara langsung maupun tidak langsung ikut membantu dan memberi dukungan dalam penyusunan skripsi ini. Terutama diajukan kepada : 1.
Tuhan Yang Maha Kuasa.
2. Universitas Katolik Widya Mandala yang telah memberikan beasiswa IMHERE selama penulis menempuh studi.
3. Bapak Drs. G. Budijanto Untung, M.Si. selaku dosen pembimbing I yang senantiasa memberi bimbingan, pengarahan, dan dukungan dalam penyusunan skripsi ini.
4. Bapak Herwinarso, S.Pd., M.Si. selaku ketua jurusan Program Studi Pendidikan Fisika Universitas Katolik Widya Mandala Surabaya sekaligus sebagai dosen pembimbing II yang dengan sabar memberikan motivasi, bimbingan, arahan, dan dukungan dalam penyusunan skripsi ini.
5. Bapak Anthony Wijaya, S.Pd dan Mbak Maria Yashinta, S.Pd yang selalu memberi masukan dan saran kepada penulis ketika penulis mengalami masalah dalam penyusunan skripsi ini.
6. Semua dosen Prodi Pendidikan Fisika Universitas Katolik Widya Mandala Surabaya yang telah memberikan bimbingan dan bekal ilmu pengetahuan kepada penulis selama menuntut ilmu.
7. Bapak Agus Purnomo selaku Laboran yang senantiasa senang hati dan sabar memberikan masukan dan bantuan penulis dalam melakukan praktikum.
8. Ibu dan Ayah serta semua keluarga yang selalu memberikan semangat dan doa dalam penyusunan skripsi ini.
9. Stephen Piere Evan yang selalu sabar memberikan bantuan dan dukungan kepada penulis ketika melakukan penelitian maupun dalam penyusunan skripsi.
10. Teman – teman O’Hauss dan keluarga besar HMJ Fisika yang selalu memberikan dukungan kepada penulis dalam penyusunan skripsi ini.
11. Edi S. ST yang telah memberi dukungan dan bantuan kepada penulis dalam penyusunan skripsi ini.
12. Sahabat penulis dan semua pihak yang tidak dapat disebutkan satu persatu yang telah membantu dalam penyusunan skripsi ini.
Penulis menyadari bahwa dalam penyusunan ini belum sempurna dan masih banyak kekurangan. Namun demikian, penulis berharap semoga skripsi ini dapat berguna dan menambah pengetahuan bagi para pembaca.
Surabaya, Juli 2014
DAFTAR ISI
i Hal aman Judul……………………………………………………….. ii
Lembar Persetujuan …………………………………………………. iii
Lembar Pengesahan………………………………………………….. iv
Kata Pengantar ………………………………………………………. vi Daftar Isi. ………………………………………………………………. xi
Daftar Gambar ………………………………………………………… xiv
Daftar Tabel …………………………………………………………… xv
Daftar Lampiran ………………………………………………………… xvi
Abstrak …………………………………………………………………. xvii
Abstract ……….…………………………………………………………
1 BAB I : PENDAHULUAN 1 1.1. Latar Belakang ……………………………………….……..
2 1.2. Perumusan Masalah ………………………………………….
3 1.3. Tujuan Penelitian …………………………………………….
3 1.4.
4 1.6.
1.5. Manfaat Penelitian…… ……………………………………..
4 Ruang Lingkup Bahasan……………………………………..
4 BAB II : KAJIAN PUSTAKA
1.7. Sistematika Penulisan ………………………………………..
6
6 2.2. Alat Peraga…………………………………………………...
2.1. Media Pembelajaran …………………………………………..
8 2.3.
9 Hukum Coulomb…….……………………………………….
11 2.4.1.
2.4. Medan Listrik………………………………………………..
13 Garis – Garis Medan Listrik………..……………… 2.4.2. Medan Listrik oleh Muatan Titik………………….
14 2.4.3. Medan Listrik oleh Distribusi Muatan Kontinu……
15
2.5
17 Hukum Gauss…………………………………………….
2.5.1 Penerapan Hukum Gauss pada Lempeng Logam
18
Konduktor yang Bermuatan Listrik………………..
19
2.6 Energi Potensial Listrik………………………….…………
2.7
21
2.7.1 Potensial Listrik dari Muatan Titik………………..
23
2.8 Kapasitor…..………………………………………………
2.9
25 Kapasitansi Kapasitor………………………………………
2.10
26 Kapasitor Plat Sejajar………………………………………
2.10.1
28 Medan Listrik pada Kapasitor Plat Sejajar…………
2.10.2
29 Potensial Listrik pada Kapasitor Plat Sejajar………
2.10.3
30 Kapasitansi pada Kapasitor Plat Sejajar…………….
2.11
31 Dielektrik………………………………………………….
2.11.1
37 Permitivitas Dielektrik………………………………
2.12
40 Fungsi dan Aplikasi Kapasitor……………………………...
BAB III: METODOLOGI PENELITIAN
41
3.1
41 Metode Penelitian …………………………………………..
3.2
41 Rancangan Penelitian……………...…………………………
3.3
42 Prosedur Penelitian…………………………………………..
3.4
43 Instrumen Penelitian………………………………………..
3.5
48 Pelaksanaan Percobaan dan Pengamatan …………………
3.6
50 Prosedur Pelaksanaan Eksperimen………………………….
BAB IV : HASIL DAN PEMBAHASAN
51
4.1
51 Hasil…………….………………………………………….
4.1.1
52 Hasil Pengamatan untuk Bahan Dielektrik Udara……
4.1.2
52 Hasil Pengamatan untuk Bahan Dielektrik Plastik….
4.1.3
54 Hasil Pengamatan untuk Bahan Dielektrik Kaca……
4.2
55 Analisis Data…………………………………………………
4.2.1 Analisis Data untuk Menentukan Konstanta Dielektrik pada
56 Udara……………………………………………..
4.2.2 Analisis Data untuk Menentukan Konstanta Dielektrik pada Bahan
57 Dielektrik Plastik……………………….
4.2.3 Analisis Data untuk Menentukan Konstanta Dielektrik pada Bahan Dielektrik Kaca
58 …………………………
4.3
59 Pembahasan………………………………………………….
4.3.1
59 Pembahasan Hasil Konstata Dielektrik Udara……….
4.3.2
59 Pembahasan Hasil Konstata Dielektrik Plastik………
4.3.3
60 Pembahasan Hasil Konstata Dielektrik Kaca……….
4.3.4
61
BAB V : KESIMPULAN DAN SARAN
65
5.1
65 Kesimpulan .………………………………………………
5.2
66 Saran………………………………………………………
DAFTAR PUSTAKA
67 …………………………………………………..
DAFTAR GAMBAR
Gambar 2.12 Susunan sebuah kapasitor plat sejajar27
26
24
24
22
22
18
15
14
13
10
Gambar 2.11 Medan listrik yang terlokalisasiGambar 2.1 Penjelasan hukum Coulomb secara vektor pada duaGambar 2.10 Sebuah kapasitor plat sejajar yang bermuatanGambar 2.9 Dua penghantar yang terisolasi seluruhnyaGambar 2.8 Simbol KapasitorGambar 2.7 Potensial sebagai fungsi jarak dari muatan titik qGambar 2.6 Sebuah titik dalam sistem muatan titikyang bermuatan listrik
Gambar 2.5 Penerapan Hukum Gauss pada lempeng logam konduktorGambar 2.4 Muatan listrik di P oleh muatan kontinu dqGambar 2.3 Garis medan listrik pada muatan negatifGambar 2.2 Garis medan listrik pada muatan positifmuatan titik
27 Halaman
- – dipol listrik yang tersebar secara acak dari suatu dielektrik tanpa pengaruh medan listrik luar
41
39
38
38
35
34
34
33
32
32
28
Gambar 3.1 Bagan rancangan penelitianGambar 2.14 Medan listrik diluar kapasitor plat sejajarGambar 2.21 (c) Kapasitor plat sejajar dengan bahan dielektrikGambar 2.21 (b) Kapasitor plat sejajar dengan bahan dielektrikGambar 2.21 (a) Kapasitor plat sejajar dengan bahan dielektriksejajar yang disisipi dielektrik
Gambar 2.20 Medan listrik dan rapat muatan pada kapasitor platmenyearahkan dirinya dengan arah medan listrik
Gambar 2.19 Dipol listrik dalam pengaruh medan luar yangGambar 2.18 DipolGambar 2.17 Dipol listrik yang mengalami momen gayaGambar 2.16 Medan listrik induksiGambar 2.15 Medan listrik luar44
Gambar 3.4 Power supply45
51
49
48
48
47
47
46
46
45
45
44
Gambar 3.5 Bangku optikGambar 4.2 Grafik medan listrik terhadap tegangan pada kapasitorGambar 4.1 Batang Statip KayuGambar 3.14 Rangkaian percobaan dengan bahan dielektrikGambar 3.13 Rangkaian percobaan tanpa bahan dielektrikGambar 3.12 Jangka sorongGambar 3.11 Statip besiGambar 3.10 Statip kayuGambar 3.9 Kabel tanpa pengamanGambar 3.8 Kabel dengan pengamanGambar 3.7 Mobile CassyGambar 3.6 Clamp rider54
DAFTAR TABEL
Dua kolom pilihan yaitu (SS+S dan TS +STS)
62
61
58
57
56
54
53
52
Tabel 4.9 Data angket dari 16 mahasiswa setelah dirangkum menjadiTabel 4.1 Pengukuran kuat medan listrik pada udaraTabel 4.8 Data angket dari 16 mahasiswa dalam bentuk persenTabel 4.7 Data angket dari 16 mahasiswaTabel 4.6 Hasil perhitungan nilai konstanta dielektrik pada kacaTabel 4.5 Hasil perhitungan nilai konstanta dielektrik pada plastikTabel 4.4 Hasil perhitungan nilai konstanta dielektrik pada udarakaca
Tabel 4.3 Pengukuran kuat medan listrik dengan bahan dielektrikplastik
Tabel 4.2 Pengukuran kuat medan listrik dengan bahan dielektrik63 Halaman