Laporan Praktikum LR 0 1
LAPORAN PRAKTIKUM
Nama/NPM
: Ketut Vanda Aryanthera Wisnu Nadia/1406608706
Fakultas/Program Studi
: Teknik/Teknik Elektro
Group dan Kawan Kerja
: Group 9
-
Candra Ayu Widyanti
-
Seto Pratomo
-
Raisa Adila
-
Mahdi
-
Dahlia Canny
-
Stella Faustine Loandy
-
Ibrahim Haryo Dwirekso
-
M. Yusuf Irfan
-
Kevin Andreas Alexander Sirait
No. dan Nama Percobaan
: LR01 โ Charge Discharge
Minggu Percobaan
: Minggu ke-5
Tanggal Percobaan
: 14 Oktober 2015
Asisten
: Muhammad Waliyyulhaq
Laboratorium Fisika Dasar
UPP IPD
Universitas Indonesia
LR01 โ Charge Discharge
I.
Tujuan
Melihat karakteristik tegangan kapasitor pada saat pengisian dan pelepasan muatan
II.
Alat dan Bahan
1. Kapasitor
2. Resistor
3. Amperemeter
4. Voltmeter
5. Variable power supply
6. Camcorder
7. Unit PC beserta DAQ dan perangkat pengendali otomatis
III.
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.
V(t)
Vc
Gbr.1. Rangkaian kapaitor dan resisitor arus searah
Besar tegangan saat rangkaian terbuka adalah :
๐(๐ก) = ๐0 ๐ โ๐กโ๐
(1)
Dengan ๏ด adalah konstanta waktu [s]. Konstanta waktu atau waktu paruh adalah waktu yang
dibutuhkan hingga tegangan jatuh menjadi
kapasitansi:
1
๐
๐ 0
yang ditentukan dari besar hambatan dan
๐=๐ ๐ถ
(2)
๐(๐ก) = ๐0 (1 โ ๐ โ๐กโ๐ )
(3)
Hal yang sama, besar tegangan saat rangkaian tertutup adalah:
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. 2 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.
Teori Tambahan
๏ญ Karakteristik Kapasitor
Kapasitansi didefinisikan sebagai kemampuan dari suatu kapasitor untuk dapat
menampung muatan electron. Coulombs pada abad 18 menghitung bahwa 1 coulomb
= 6.25 x 10^18 elektron. Kemudian Michael Faraday membuat postulat bahwa sebuah
kapasitor akan memiliki kapasitansi sebesar 1 farad jika dengan tegangan 1 volt dapat
memuat muatan elektron sebanyak 1 coulombs. Dengan rumus dapat ditulis:
Q=C.V
C = Capasitansi; Q = Muatan; V = Tegangan
Dalam praktek pembuatan kapasitor, kapasitansi dihitung dengan mengetahui luas
area plat metal (A), jarak (t) antara kedua plat metal (tebal dielektrik) dan konstanta
(k) bahan dielektrik. Dengan rumus dapat di tulis sebagai berikut :
C = (8.85 x 1012) (k A/t)
๏ญ Pengisian dan Pengosongan Kapasitor
Saat pengisian dan pengosongan muatan pada kapasitor, lamanya pengisian dan
pengosongan muatannya tergantung dari besarnya nilai resistansi dan kapasitansi
yang digunakan pada rangkaian. Pada saat saklar menghubungkan ketitik 1 arus
listrik mengalir dari sumber-sumber tegangan melalui komponen R menuju
komponen C. Tegangan pada kapasitor meningkat dari 0 volt sampai sebesar
tegangan sumber, kemudian tak terjadi aliran, saklar dipindahkan posisinya ke titik 2
maka terjadi proses pengosongan. Seperti yang ditunjukan pada gambar dibawah :
Tegangan kapasitor menurun, arah arus berlawanan dari arah pengisian. Tegangan
pada R menjadi negatif dan berangsur-angsur tegangannya menjadi 0 volt. Pengisian
dan pengosongan masing-masing memerlukan 5 R.C (time constan).
IV.
Cara Kerja
1. Mengaktifkan Web cam dengan mengeklik icon video pada halaman web r-Lab.
2. Memperhatikan tampilan video dari peralatan yang digunakan.
3. Mengatur model rangkaian yang akan digunakan , yaitu model 1.
4. Menghidupkan Power Supply yang digunakan
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.
Data Pengamatan
Waktu
1
2
3
4
5
6
7
8
9
10
11
12
13
14
15
16
17
18
19
20
21
22
23
24
25
26
27
28
29
30
1
2
3
4
5
6
IC
3.97
3.18
2.54
2.03
1.63
1.30
1.04
0.83
0.66
0.52
0.41
0.32
0.25
0.19
0.14
3.88
3.11
2.50
2.02
1.63
1.32
1.07
0.87
0.70
0.57
0.46
0.38
0.31
0.25
0.21
11.13
8.00
5.76
4.15
2.98
2.12
VC
1.03
1.82
2.46
2.97
3.37
3.70
3.96
4.17
4.34
4.48
4.59
4.68
4.75
4.81
4.86
3.88
3.11
2.50
2.02
1.63
1.32
1.07
0.87
0.70
0.57
0.46
0.38
0.31
0.25
0.21
1.44
2.44
3.16
3.67
4.05
4.32
7
8
9
10
11
12
13
14
15
16
17
18
19
20
21
22
23
24
25
26
27
28
29
30
1
2
3
4
5
6
7
8
9
10
11
12
13
14
15
1.50
1.04
0.70
0.46
0.27
0.14
0.05
0.00
0.00
11.30
8.20
5.99
4.38
3.21
2.37
1.74
1.30
0.96
0.72
0.53
0.40
0.31
0.23
0.17
2.64
1.55
0.92
0.55
0.32
0.19
0.10
0.04
0.00
0.00
0.00
0.00
0.00
0.00
0.00
4.52
4.67
4.78
4.85
4.91
4.96
4.99
5.00
5.00
3.62
2.62
1.92
1.40
1.03
0.76
0.56
0.42
0.31
0.23
0.17
0.13
0.10
0.07
0.05
2.36
3.45
4.08
4.45
4.68
4.81
4.90
4.96
5.00
5.00
5.00
5.00
5.00
5.00
5.00
16
17
18
19
20
21
22
23
24
25
26
27
28
29
30
1
2
3
4
5
6
7
8
9
10
11
12
13
14
15
16
17
18
19
20
21
22
23
24
2.81
1.68
1.03
0.64
0.41
0.27
0.18
0.12
0.08
0.06
0.04
0.03
0.02
0.02
0.01
6.37
2.95
1.37
0.61
0.23
0.03
0.00
0.00
0.00
0.00
0.00
0.00
0.00
0.00
0.00
6.81
3.30
1.68
0.90
0.50
0.31
0.20
0.12
0.09
2.81
1.68
1.03
0.64
0.41
0.27
0.18
0.12
0.08
0.06
0.04
0.03
0.02
0.02
0.01
2.96
4.06
4.56
4.80
4.93
4.99
5.00
5.00
5.00
5.00
5.00
5.00
5.00
5.00
5.00
2.18
1.06
0.54
0.29
0.16
0.10
0.06
0.04
0.03
25
26
27
28
29
30
0.06
0.05
0.03
0.03
0.02
0.02
0.02
0.01
0.01
0.01
0.00
0.00
Pengolahan Data
A. Rangkaian Model 1
๏ง
Tabel Rangkaian Model 1 pada saat keadaan pengisian kapasitor
Waktu
1
2
3
4
5
6
7
8
9
10
11
12
13
14
15
๏ง
IC
3.97
3.18
2.54
2.03
1.63
1.30
1.04
0.83
0.66
0.52
0.41
0.32
0.25
0.19
0.14
VC
1.03
1.82
2.46
2.97
3.37
3.70
3.96
4.17
4.34
4.48
4.59
4.68
4.75
4.81
4.86
Grafik Rangkaian Model 1 pada saat keadaan pengisian kapasitor
Hubungan Tegangan terhadap Waktu
Model 1 Charge
y = 1.7915e0.0829x
Rยฒ = 0.7141
7
Tegangan Kapasitor
VI.
6
5
4
3
2
1
0
1
2
3
4
5
6
7
8
Waktu
9
10
11
12
13
14
15
๏ง
Konstanta Waktu Rangkaian Model 1 pada saat keadaan pengisian kapasitor
Berdasarkan grafik charge rangkaian model 1, didapatkan persamaan eksponensial,
yaitu:
y = 1,7915e0,0829x
Dengan diketahui sebelumnya, bahwa :
V(t) = V0 e-t/ฯ
Sehingga dapat kita hitung nilai konstanta waktu dari rangkaian model 1 charge,
yaitu:
โt
ฯ
= 0,0829t
ฯ=
1
โ 0,0829
ฯ = 12,063 s
๏ง
Tabel Rangkaian Model 1 pada saat keadaan pengosongan kapasitor
Waktu
16
17
18
19
20
21
22
23
24
25
26
27
28
29
30
IC
3.88
3.11
2.50
2.02
1.63
1.32
1.07
0.87
0.70
0.57
0.46
0.38
0.31
0.25
0.21
VC
3.88
3.11
2.50
2.02
1.63
1.32
1.07
0.87
0.70
0.57
0.46
0.38
0.31
0.25
0.21
๏ง
Grafik Rangkaian Model 1 pada saat keadaan pengosongan kapasitor
Tegangan Kapasitor
Hubungan Tegangan terhadap Waktu
Model 1 Discharge
4.5
4
3.5
3
2.5
2
1.5
1
0.5
0
y = 4.671e-0.209x
Rยฒ = 0.9998
16
17
18
19
20
21
22
23
24
25
26
27
28
29
30
Waktu
๏ง
Konstanta Waktu Rangkaian Model 1 pada saat keadaan pengosongan kapasitor
Berdasarkan grafik discharge rangkaian model 1, didapatkan persamaan eksponensial,
yaitu:
y = 4,671e-0,209x
Dengan diketahui sebelumnya, bahwa :
V(t) = V0 e-t/ฯ
Sehingga dapat kita hitung nilai konstanta waktu dari rangkaian model 1 discharge,
yaitu :
โt
ฯ
= - 0,209t
ฯ=
1
0,209
ฯ = 4,785 s
B. Rangkaian Model 2
๏ง
Tabel Rangkaian Model 2 pada saat keadaan pengisian kapasitor
Waktu
1
2
3
4
5
6
7
8
9
10
11
12
13
14
15
VC
1,44
2,44
3,16
3,67
4,05
4,32
4,52
4,67
4,78
4,85
4,91
4,96
4,99
5
5
Grafik Rangkaian Model 2 pada saat keadaan pengisian kapasitor
Hubungan Tegangan terhadap Waktu
Model 2 Charge
7
y = 2.4329e0.062x
Rยฒ = 0.6334
6
Tegangan Kapasitor
๏ง
IC
11.13
8.00
5.76
4.15
2.98
2.12
1.50
1.04
0.70
0.46
0.27
0.14
0.05
0.00
0.00
5
4
3
2
1
0
1
2
3
4
5
6
7
8
Waktu
9
10
11
12
13
14
15
๏ง
Konstanta Waktu Rangkaian Model 2 pada saat keadaan pengisian kapasitor
Berdasarkan grafik charge rangkaian model 2, didapatkan persamaan eksponensial,
yaitu:
y = 2,4329e0,062x
Dengan diketahui sebelumnya, bahwa :
V(t) = V0 e-t/ฯ
Sehingga dapat kita hitung nilai konstanta waktu dari rangkaian model 2 charge,
yaitu:
โt
ฯ
= 0,062t
ฯ=
1
โ 0,062
ฯ = 16,129 s
๏ง
Tabel Rangkaian Model 2 pada saat keadaan pengosongan kapasitor
Waktu
16
17
18
19
20
21
22
23
24
25
26
27
28
29
30
IC
11.30
8.20
5.99
4.38
3.21
2.37
1.74
1.30
0.96
0.72
0.53
0.40
0.31
0.23
0.17
VC
3,62
2,62
1,92
1,4
1,03
0,76
0,56
0,42
0,31
0,23
0,17
0,13
0,1
0,07
0,05
๏ง
Grafik Rangkaian Model 2 pada saat keadaan pengosongan kapasitor
Hubungan Tegangan terhadap Waktu
Model 2 Discharge
4
Tegangan Kapasitor
3.5
3
2.5
2
1.5
y = 4.7264e-0.301x
Rยฒ = 0.9997
1
0.5
0
16
17
18
19
20
21
22
23
24
25
26
27
28
29
30
Waktu
๏ง
Konstanta Waktu Rangkaian Model 2 pada saat keadaan pengosongan kapasitor
Berdasarkan grafik discharge rangkaian model 2, didapatkan persamaan eksponensial,
yaitu:
y = 4,7264e-0,301x
Dengan diketahui sebelumnya, bahwa :
V(t) = V0 e-t/ฯ
Sehingga dapat kita hitung nilai konstanta waktu dari rangkaian model 2 discharge,
yaitu:
โt
ฯ
= - 0,301t
ฯ=
1
0,301
ฯ = 3,322 s
C. Rangkaian Model 3
๏ง
Tabel Rangkaian Model 3 pada saat keadaan pengisian kapasitor
Waktu
1
2
3
4
5
6
7
8
9
10
11
12
13
14
15
VC
2.36
3.45
4.08
4.45
4.68
4.81
4.90
4.96
5.00
5.00
5.00
5.00
5.00
5.00
5.00
Grafik Rangkaian Model 3 pada saat keadaan pengisian kapasitor
Hubungan Tegangan terhadap Waktu
Model 3 Charge
y = 3.4551e0.0331x
6
Rยฒ = 0.5128
5
Tegangan Kapasitor
๏ง
IC
2.64
1.55
0.92
0.55
0.32
0.19
0.10
0.04
0.00
0.00
0.00
0.00
0.00
0.00
0.00
4
3
2
1
0
1
2
3
4
5
6
7
8
Waktu
9
10
11
12
13
14
15
๏ง
Konstanta Waktu Rangkaian Model 3 pada saat keadaan pengisian kapasitor
Berdasarkan grafik charge rangkaian model 3, didapatkan persamaan eksponensial,
yaitu:
y = 3,4551e0,0331x
Dengan diketahui sebelumnya, bahwa :
V(t) = V0 e-t/ฯ
Sehingga dapat kita hitung nilai konstanta waktu dari rangkaian model 3 charge,
yaitu:
โt
ฯ
= 0,0331t
ฯ=
๏ง
1
โ 0,0331
ฯ = 30,211 s
Tabel Rangkaian Model 3 pada saat keadaan pengosongan kapasitor
Waktu
16
17
18
19
20
21
22
23
24
25
26
27
28
29
30
IC
2.81
1.68
1.03
0.64
0.41
0.27
0.18
0.12
0.08
0.06
0.04
0.03
0.02
0.02
0.01
VC
2.81
1.68
1.03
0.64
0.41
0.27
0.18
0.12
0.08
0.06
0.04
0.03
0.02
0.02
0.01
๏ง
Grafik Rangkaian Model 3 pada saat keadaan pengosongan kapasitor
Hubungan Tegangan terhadap Waktu
Model 3 Discharge
Tegangan Kapasitor
3
2.5
2
1.5
1
y = 3.1551e-0.389x
Rยฒ = 0.9914
0.5
0
16
17
18
19
20
21
22
23
24
25
26
27
28
29
30
Waktu
๏ง
Konstanta Waktu Rangkaian Model 3 pada saat keadaan pengosongan kapasitor
Berdasarkan grafik discharge rangkaian model 3, didapatkan persamaan eksponensial,
yaitu:
y = 3,1551e-0,389x
Dengan diketahui sebelumnya, bahwa :
V(t) = V0 e-t/ฯ
Sehingga dapat kita hitung nilai konstanta waktu dari rangkaian model 3 discharge,
yaitu:
โt
ฯ
= - 0,389t
ฯ=
1
0,389
ฯ = 2,571 s
D. Rangkaian Model 4
๏ง
Tabel Rangkaian Model 4 pada saat keadaan pengisian kapasitor
Waktu
1
2
3
4
5
6
7
8
9
10
11
12
13
14
15
VC
2.96
4.06
4.56
4.80
4.93
4.99
5.00
5.00
5.00
5.00
5.00
5.00
5.00
5.00
5.00
Grafik Rangkaian Model 4 pada saat keadaan pengisian kapasitor
Hubungan Tegangan terhadap Waktu
Model 4 Charge
y = 4,0187e0,02x
6
Rยฒ = 0,4032
5
Tegangan Kapasitor
๏ง
IC
6.37
2.95
1.37
0.61
0.23
0.03
0.00
0.00
0.00
0.00
0.00
0.00
0.00
0.00
0.00
4
3
2
1
0
1
2
3
4
5
6
7
8
Waktu
9
10
11
12
13
14
15
๏ง
Konstanta Waktu Rangkaian Model 4 pada saat keadaan pengisian kapasitor
Berdasarkan grafik charge rangkaian model 4, didapatkan persamaan eksponensial,
yaitu:
y = 4,0187e0,02x
Dengan diketahui sebelumnya, bahwa :
V(t) = V0 e-t/ฯ
Sehingga dapat kita hitung nilai konstanta waktu dari rangkaian model 4 charge,
yaitu:
โt
ฯ
= 0,02t
ฯ=
๏ง
1
โ0,02
ฯ = 50 s
Tabel Rangkaian Model 4 pada saat keadaan pengosongan kapasitor
Waktu
16
17
18
19
20
21
22
23
24
25
26
27
28
29
30
IC
6.81
3.30
1.68
0.90
0.50
0.31
0.20
0.12
0.09
0.06
0.05
0.03
0.03
0.02
0.02
VC
2.18
1.06
0.54
0.29
0.16
0.10
0.06
0.04
0.03
0.02
0.01
0.01
0.01
0.00
0.00
๏ง
Grafik Rangkaian Model 4 pada saat keadaan pengosongan kapasitor
Hubungan Tegangan terhadap Waktu
Model 4 Discharge
Tegangan Kapasitor
2.5
2
1.5
1
y = 0,0081x
Rยฒ = -0,258
0.5
0
16
17
18
19
20
21
22
23
24
25
26
27
28
29
30
Waktu
๏ง
Konstanta Waktu Rangkaian Model 4 pada saat keadaan pengosongan kapasitor
Konstanta waktu tidak dapat dicari karena persamaan yang dihasilkan dari grafik
merupakan persamaan linear bukan persamaan eksponensial.
E. Perhitungan konstanta waktu ( ฯ ) berdasarkan rumus
Nilai konstanta waktu ( ฯ ) = hambatan ( R ) x kapasitansi ( C ). Berdasarkan percobaan
di atas dapat diketahui bahwa nilai C1 = C3 dan C2 = C4. Namun, tidak diketahui seberapa
besar nilai hambatan ( R ), karena rangkaian di atas bukan merupakan rangkaian DC
sehingga nilai R tidak dapat menggunakan rumus tegangan ( V ) = arus (I) x hambatan
( R ). Selain itu nilai kapasitansi ( C ) juga tidak diketahui, sehingga nilai konstanta waktu
berdasarkan rumus tidak dapat dihitung.
VII.
Analisis
A. Analisis Percobaan
Berdasarkan percobaan di atas diketahui bahwa tujuan dari percobaan ini adalah
untuk melihat karakteristik tegangan kapasitor pada saat pengisian dan pelepasan muatan
(charge and discharge).
Langkah pertama yang harus dilakukan untuk memulai percobaan R-Lab LR01Charge Discharge adalah mengaktifkan Web cam dengan mengeklik icon video pada
halaman web r-Lab. Kemudian, mengatur model rangkaian yang akan digunakan , yaitu
model 1. Setelah mengatur rangkaian di model 1, langkah selanjutnya adalah
menghidupkan Power Supply. Setelah itu, alat akan mengukur beda potensial di kakikaki kapasitor dan arus pengisian / pelepasan kapasitor. Langkah โ langkah tersebut
diulang kembali untuk rangkaian model 2 , 3, dan 4.
Selama percobaan berlangsung praktikan mengalami beberapa kendala, salah
satunya disebabkan oleh akses internet yang kurang memadai. Selain itu, kendala juga
muncul ketika praktikan mencoba untuk mengganti model satu ke model yang lainnya
Pada saat pergantian model rangkaian tampilan dari laman praktikum R-Lab berubah
sehingga praktikan tidak dapat mengambil data untuk model rangkaian yang berbeda. Hal
ini terjadi, bisa disebabkan oleh adanya gangguan pada perangkat yang digunakan oleh
praktikan atau kesalahan praktikan pada saat mengoperasikan alat.
B. Analisis Hasil
Hasil yang didapatkan percobaan adalah bahwa pada saat keadaan pengisian
kapasitor (charge) nilai tegangan akan naik hingga mencapai tegangan maksimumnya.
Hal ini dapat terjadi karena pada saat saklar / switch ditekan maka kapasitor akan
membentuk loop tertutup dengan battery, maka kapasitor akan melakukan pengisian
sampai dengan tegangan pada kapasitor sama dengan tegangan pada battery. Proses
pengisian kapasitor (charge) berlangsung dari detik ke โ 1 hingga detik ke โ 15.
Tegangan maksimum pada kapasitor terjadi pada saat detik ke โ 15.
Setelah detik ke -15 maka kapasitor akan mengalami keadaan pengosongan
(discharge) nilai tegangan akan turun hingga mendekati angka 0 untuk rangkaian model
1, 2, dan 3. Hal ini dapat terjadi karena pada saat saklar / switch dilepas maka polaritas
positif kapasitor akan terhubung singkat dengan polaritas negatif kapasitor, maka
kapasitor akan melakukan pengosongan muatan sampai dengan tegangan pada kapasitor
habis. Proses pengosongan kapasitor (discharge) berlangsung dari detik ke โ 16 hingga
detik ke โ 30.
Data yang didapatkan dari percobaan LR01 โ Charge Discharge ini, kemudian
diolah untuk mencari nilai konstanta waktu (ฯ) . Konstanta waktu merupakan waktu yang
dibutuhkan oleh perbedaan potensial di seluruh kapasitor (dalam rangkaian RC) untuk
meningkatkan ke tingkat yang sama sebagai tegangan yang dikenakan. Tegangan
kapasitansi bermuara di rata-rata eksponensial. Tegangan atas kapasitor juga jatuh pada
tingkat yang sama.
Nilai konstanta waktu (ฯ) didapatkan dari persamaan eksponensial yang
dihasilkan oleh grafik charge dan discharge. Di mana, V(t) = V0 e-t/ฯ sehingga dapat dicari
untuk nilai konstanta waktu (ฯ).
C. Analisis Grafik
Berdasarkan grafik di atas, yang merupakan grafik tegangan pada kapasitor
terhadap waktu, nilai tegangan akan terus meningkat pada saat keadaan pengisian muatan
di kapasitor (charge). Proses pengisian kapasitor berlangsung hingga detik ke โ 15, di
mana pada saat detik ke - 15, tegangan di dalam kapasitor merupakan tegangan
maksimum yang sebesar nilai tegangan di battery.
Sedangkan pada saat proses pengosongan kapasitor (discharge) makan grafik
akan terus mengalami penurunan dari detik ke โ 16 hingga detik ke โ 30. Proses
pengosongan muatan ini berhenti hingga nilai tegangan di dalam kapasitor habis.
Grafik dari rangkaian model 1, 2, 3, dan 4 kurang lebih memiliki bentuk grafik
yang sama. Hanya berbeda pada nilai โ nilai tegangan di masing โ masing detik, dari
detik ke โ 1 hingga detik ke โ 30. Karena nilai tegangan yang berbeda, maka dihasilkan
pula nilai persamaan eksponensial yang berbeda โ beda untuk masing โ masing grafik.
D. Kesimpulan
๏ญ Karaterisitik tegangan pada saat proses pengisian muatan di kapasitor (charge) adalah
mengalami kenaikan hingga mencapai tegangan maksimum.
๏ญ Karaterisitik tegangan pada saat proses pengosongan muatan di kapasitor (discharge)
adalah mengalami penurunan hingga tegangan habis.
E. Referensi
๏ญ Giancoli, D.C.; Physics for Scientists &Engeeners, Third Edition, Prentice Hall, NJ,
2000.
๏ญ Halliday, Resnick, Walker; Fundamentals of Physics, 7th Edition, Extended Edition,
John Wiley & Sons, Inc., NJ, 2005.
๏ญ http://elektronika-dasar.web.id/karakteristik-kapasitor/
๏ญ http://www.sitrampil.ui.ac.id
Nama/NPM
: Ketut Vanda Aryanthera Wisnu Nadia/1406608706
Fakultas/Program Studi
: Teknik/Teknik Elektro
Group dan Kawan Kerja
: Group 9
-
Candra Ayu Widyanti
-
Seto Pratomo
-
Raisa Adila
-
Mahdi
-
Dahlia Canny
-
Stella Faustine Loandy
-
Ibrahim Haryo Dwirekso
-
M. Yusuf Irfan
-
Kevin Andreas Alexander Sirait
No. dan Nama Percobaan
: LR01 โ Charge Discharge
Minggu Percobaan
: Minggu ke-5
Tanggal Percobaan
: 14 Oktober 2015
Asisten
: Muhammad Waliyyulhaq
Laboratorium Fisika Dasar
UPP IPD
Universitas Indonesia
LR01 โ Charge Discharge
I.
Tujuan
Melihat karakteristik tegangan kapasitor pada saat pengisian dan pelepasan muatan
II.
Alat dan Bahan
1. Kapasitor
2. Resistor
3. Amperemeter
4. Voltmeter
5. Variable power supply
6. Camcorder
7. Unit PC beserta DAQ dan perangkat pengendali otomatis
III.
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.
V(t)
Vc
Gbr.1. Rangkaian kapaitor dan resisitor arus searah
Besar tegangan saat rangkaian terbuka adalah :
๐(๐ก) = ๐0 ๐ โ๐กโ๐
(1)
Dengan ๏ด adalah konstanta waktu [s]. Konstanta waktu atau waktu paruh adalah waktu yang
dibutuhkan hingga tegangan jatuh menjadi
kapasitansi:
1
๐
๐ 0
yang ditentukan dari besar hambatan dan
๐=๐ ๐ถ
(2)
๐(๐ก) = ๐0 (1 โ ๐ โ๐กโ๐ )
(3)
Hal yang sama, besar tegangan saat rangkaian tertutup adalah:
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. 2 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.
Teori Tambahan
๏ญ Karakteristik Kapasitor
Kapasitansi didefinisikan sebagai kemampuan dari suatu kapasitor untuk dapat
menampung muatan electron. Coulombs pada abad 18 menghitung bahwa 1 coulomb
= 6.25 x 10^18 elektron. Kemudian Michael Faraday membuat postulat bahwa sebuah
kapasitor akan memiliki kapasitansi sebesar 1 farad jika dengan tegangan 1 volt dapat
memuat muatan elektron sebanyak 1 coulombs. Dengan rumus dapat ditulis:
Q=C.V
C = Capasitansi; Q = Muatan; V = Tegangan
Dalam praktek pembuatan kapasitor, kapasitansi dihitung dengan mengetahui luas
area plat metal (A), jarak (t) antara kedua plat metal (tebal dielektrik) dan konstanta
(k) bahan dielektrik. Dengan rumus dapat di tulis sebagai berikut :
C = (8.85 x 1012) (k A/t)
๏ญ Pengisian dan Pengosongan Kapasitor
Saat pengisian dan pengosongan muatan pada kapasitor, lamanya pengisian dan
pengosongan muatannya tergantung dari besarnya nilai resistansi dan kapasitansi
yang digunakan pada rangkaian. Pada saat saklar menghubungkan ketitik 1 arus
listrik mengalir dari sumber-sumber tegangan melalui komponen R menuju
komponen C. Tegangan pada kapasitor meningkat dari 0 volt sampai sebesar
tegangan sumber, kemudian tak terjadi aliran, saklar dipindahkan posisinya ke titik 2
maka terjadi proses pengosongan. Seperti yang ditunjukan pada gambar dibawah :
Tegangan kapasitor menurun, arah arus berlawanan dari arah pengisian. Tegangan
pada R menjadi negatif dan berangsur-angsur tegangannya menjadi 0 volt. Pengisian
dan pengosongan masing-masing memerlukan 5 R.C (time constan).
IV.
Cara Kerja
1. Mengaktifkan Web cam dengan mengeklik icon video pada halaman web r-Lab.
2. Memperhatikan tampilan video dari peralatan yang digunakan.
3. Mengatur model rangkaian yang akan digunakan , yaitu model 1.
4. Menghidupkan Power Supply yang digunakan
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.
Data Pengamatan
Waktu
1
2
3
4
5
6
7
8
9
10
11
12
13
14
15
16
17
18
19
20
21
22
23
24
25
26
27
28
29
30
1
2
3
4
5
6
IC
3.97
3.18
2.54
2.03
1.63
1.30
1.04
0.83
0.66
0.52
0.41
0.32
0.25
0.19
0.14
3.88
3.11
2.50
2.02
1.63
1.32
1.07
0.87
0.70
0.57
0.46
0.38
0.31
0.25
0.21
11.13
8.00
5.76
4.15
2.98
2.12
VC
1.03
1.82
2.46
2.97
3.37
3.70
3.96
4.17
4.34
4.48
4.59
4.68
4.75
4.81
4.86
3.88
3.11
2.50
2.02
1.63
1.32
1.07
0.87
0.70
0.57
0.46
0.38
0.31
0.25
0.21
1.44
2.44
3.16
3.67
4.05
4.32
7
8
9
10
11
12
13
14
15
16
17
18
19
20
21
22
23
24
25
26
27
28
29
30
1
2
3
4
5
6
7
8
9
10
11
12
13
14
15
1.50
1.04
0.70
0.46
0.27
0.14
0.05
0.00
0.00
11.30
8.20
5.99
4.38
3.21
2.37
1.74
1.30
0.96
0.72
0.53
0.40
0.31
0.23
0.17
2.64
1.55
0.92
0.55
0.32
0.19
0.10
0.04
0.00
0.00
0.00
0.00
0.00
0.00
0.00
4.52
4.67
4.78
4.85
4.91
4.96
4.99
5.00
5.00
3.62
2.62
1.92
1.40
1.03
0.76
0.56
0.42
0.31
0.23
0.17
0.13
0.10
0.07
0.05
2.36
3.45
4.08
4.45
4.68
4.81
4.90
4.96
5.00
5.00
5.00
5.00
5.00
5.00
5.00
16
17
18
19
20
21
22
23
24
25
26
27
28
29
30
1
2
3
4
5
6
7
8
9
10
11
12
13
14
15
16
17
18
19
20
21
22
23
24
2.81
1.68
1.03
0.64
0.41
0.27
0.18
0.12
0.08
0.06
0.04
0.03
0.02
0.02
0.01
6.37
2.95
1.37
0.61
0.23
0.03
0.00
0.00
0.00
0.00
0.00
0.00
0.00
0.00
0.00
6.81
3.30
1.68
0.90
0.50
0.31
0.20
0.12
0.09
2.81
1.68
1.03
0.64
0.41
0.27
0.18
0.12
0.08
0.06
0.04
0.03
0.02
0.02
0.01
2.96
4.06
4.56
4.80
4.93
4.99
5.00
5.00
5.00
5.00
5.00
5.00
5.00
5.00
5.00
2.18
1.06
0.54
0.29
0.16
0.10
0.06
0.04
0.03
25
26
27
28
29
30
0.06
0.05
0.03
0.03
0.02
0.02
0.02
0.01
0.01
0.01
0.00
0.00
Pengolahan Data
A. Rangkaian Model 1
๏ง
Tabel Rangkaian Model 1 pada saat keadaan pengisian kapasitor
Waktu
1
2
3
4
5
6
7
8
9
10
11
12
13
14
15
๏ง
IC
3.97
3.18
2.54
2.03
1.63
1.30
1.04
0.83
0.66
0.52
0.41
0.32
0.25
0.19
0.14
VC
1.03
1.82
2.46
2.97
3.37
3.70
3.96
4.17
4.34
4.48
4.59
4.68
4.75
4.81
4.86
Grafik Rangkaian Model 1 pada saat keadaan pengisian kapasitor
Hubungan Tegangan terhadap Waktu
Model 1 Charge
y = 1.7915e0.0829x
Rยฒ = 0.7141
7
Tegangan Kapasitor
VI.
6
5
4
3
2
1
0
1
2
3
4
5
6
7
8
Waktu
9
10
11
12
13
14
15
๏ง
Konstanta Waktu Rangkaian Model 1 pada saat keadaan pengisian kapasitor
Berdasarkan grafik charge rangkaian model 1, didapatkan persamaan eksponensial,
yaitu:
y = 1,7915e0,0829x
Dengan diketahui sebelumnya, bahwa :
V(t) = V0 e-t/ฯ
Sehingga dapat kita hitung nilai konstanta waktu dari rangkaian model 1 charge,
yaitu:
โt
ฯ
= 0,0829t
ฯ=
1
โ 0,0829
ฯ = 12,063 s
๏ง
Tabel Rangkaian Model 1 pada saat keadaan pengosongan kapasitor
Waktu
16
17
18
19
20
21
22
23
24
25
26
27
28
29
30
IC
3.88
3.11
2.50
2.02
1.63
1.32
1.07
0.87
0.70
0.57
0.46
0.38
0.31
0.25
0.21
VC
3.88
3.11
2.50
2.02
1.63
1.32
1.07
0.87
0.70
0.57
0.46
0.38
0.31
0.25
0.21
๏ง
Grafik Rangkaian Model 1 pada saat keadaan pengosongan kapasitor
Tegangan Kapasitor
Hubungan Tegangan terhadap Waktu
Model 1 Discharge
4.5
4
3.5
3
2.5
2
1.5
1
0.5
0
y = 4.671e-0.209x
Rยฒ = 0.9998
16
17
18
19
20
21
22
23
24
25
26
27
28
29
30
Waktu
๏ง
Konstanta Waktu Rangkaian Model 1 pada saat keadaan pengosongan kapasitor
Berdasarkan grafik discharge rangkaian model 1, didapatkan persamaan eksponensial,
yaitu:
y = 4,671e-0,209x
Dengan diketahui sebelumnya, bahwa :
V(t) = V0 e-t/ฯ
Sehingga dapat kita hitung nilai konstanta waktu dari rangkaian model 1 discharge,
yaitu :
โt
ฯ
= - 0,209t
ฯ=
1
0,209
ฯ = 4,785 s
B. Rangkaian Model 2
๏ง
Tabel Rangkaian Model 2 pada saat keadaan pengisian kapasitor
Waktu
1
2
3
4
5
6
7
8
9
10
11
12
13
14
15
VC
1,44
2,44
3,16
3,67
4,05
4,32
4,52
4,67
4,78
4,85
4,91
4,96
4,99
5
5
Grafik Rangkaian Model 2 pada saat keadaan pengisian kapasitor
Hubungan Tegangan terhadap Waktu
Model 2 Charge
7
y = 2.4329e0.062x
Rยฒ = 0.6334
6
Tegangan Kapasitor
๏ง
IC
11.13
8.00
5.76
4.15
2.98
2.12
1.50
1.04
0.70
0.46
0.27
0.14
0.05
0.00
0.00
5
4
3
2
1
0
1
2
3
4
5
6
7
8
Waktu
9
10
11
12
13
14
15
๏ง
Konstanta Waktu Rangkaian Model 2 pada saat keadaan pengisian kapasitor
Berdasarkan grafik charge rangkaian model 2, didapatkan persamaan eksponensial,
yaitu:
y = 2,4329e0,062x
Dengan diketahui sebelumnya, bahwa :
V(t) = V0 e-t/ฯ
Sehingga dapat kita hitung nilai konstanta waktu dari rangkaian model 2 charge,
yaitu:
โt
ฯ
= 0,062t
ฯ=
1
โ 0,062
ฯ = 16,129 s
๏ง
Tabel Rangkaian Model 2 pada saat keadaan pengosongan kapasitor
Waktu
16
17
18
19
20
21
22
23
24
25
26
27
28
29
30
IC
11.30
8.20
5.99
4.38
3.21
2.37
1.74
1.30
0.96
0.72
0.53
0.40
0.31
0.23
0.17
VC
3,62
2,62
1,92
1,4
1,03
0,76
0,56
0,42
0,31
0,23
0,17
0,13
0,1
0,07
0,05
๏ง
Grafik Rangkaian Model 2 pada saat keadaan pengosongan kapasitor
Hubungan Tegangan terhadap Waktu
Model 2 Discharge
4
Tegangan Kapasitor
3.5
3
2.5
2
1.5
y = 4.7264e-0.301x
Rยฒ = 0.9997
1
0.5
0
16
17
18
19
20
21
22
23
24
25
26
27
28
29
30
Waktu
๏ง
Konstanta Waktu Rangkaian Model 2 pada saat keadaan pengosongan kapasitor
Berdasarkan grafik discharge rangkaian model 2, didapatkan persamaan eksponensial,
yaitu:
y = 4,7264e-0,301x
Dengan diketahui sebelumnya, bahwa :
V(t) = V0 e-t/ฯ
Sehingga dapat kita hitung nilai konstanta waktu dari rangkaian model 2 discharge,
yaitu:
โt
ฯ
= - 0,301t
ฯ=
1
0,301
ฯ = 3,322 s
C. Rangkaian Model 3
๏ง
Tabel Rangkaian Model 3 pada saat keadaan pengisian kapasitor
Waktu
1
2
3
4
5
6
7
8
9
10
11
12
13
14
15
VC
2.36
3.45
4.08
4.45
4.68
4.81
4.90
4.96
5.00
5.00
5.00
5.00
5.00
5.00
5.00
Grafik Rangkaian Model 3 pada saat keadaan pengisian kapasitor
Hubungan Tegangan terhadap Waktu
Model 3 Charge
y = 3.4551e0.0331x
6
Rยฒ = 0.5128
5
Tegangan Kapasitor
๏ง
IC
2.64
1.55
0.92
0.55
0.32
0.19
0.10
0.04
0.00
0.00
0.00
0.00
0.00
0.00
0.00
4
3
2
1
0
1
2
3
4
5
6
7
8
Waktu
9
10
11
12
13
14
15
๏ง
Konstanta Waktu Rangkaian Model 3 pada saat keadaan pengisian kapasitor
Berdasarkan grafik charge rangkaian model 3, didapatkan persamaan eksponensial,
yaitu:
y = 3,4551e0,0331x
Dengan diketahui sebelumnya, bahwa :
V(t) = V0 e-t/ฯ
Sehingga dapat kita hitung nilai konstanta waktu dari rangkaian model 3 charge,
yaitu:
โt
ฯ
= 0,0331t
ฯ=
๏ง
1
โ 0,0331
ฯ = 30,211 s
Tabel Rangkaian Model 3 pada saat keadaan pengosongan kapasitor
Waktu
16
17
18
19
20
21
22
23
24
25
26
27
28
29
30
IC
2.81
1.68
1.03
0.64
0.41
0.27
0.18
0.12
0.08
0.06
0.04
0.03
0.02
0.02
0.01
VC
2.81
1.68
1.03
0.64
0.41
0.27
0.18
0.12
0.08
0.06
0.04
0.03
0.02
0.02
0.01
๏ง
Grafik Rangkaian Model 3 pada saat keadaan pengosongan kapasitor
Hubungan Tegangan terhadap Waktu
Model 3 Discharge
Tegangan Kapasitor
3
2.5
2
1.5
1
y = 3.1551e-0.389x
Rยฒ = 0.9914
0.5
0
16
17
18
19
20
21
22
23
24
25
26
27
28
29
30
Waktu
๏ง
Konstanta Waktu Rangkaian Model 3 pada saat keadaan pengosongan kapasitor
Berdasarkan grafik discharge rangkaian model 3, didapatkan persamaan eksponensial,
yaitu:
y = 3,1551e-0,389x
Dengan diketahui sebelumnya, bahwa :
V(t) = V0 e-t/ฯ
Sehingga dapat kita hitung nilai konstanta waktu dari rangkaian model 3 discharge,
yaitu:
โt
ฯ
= - 0,389t
ฯ=
1
0,389
ฯ = 2,571 s
D. Rangkaian Model 4
๏ง
Tabel Rangkaian Model 4 pada saat keadaan pengisian kapasitor
Waktu
1
2
3
4
5
6
7
8
9
10
11
12
13
14
15
VC
2.96
4.06
4.56
4.80
4.93
4.99
5.00
5.00
5.00
5.00
5.00
5.00
5.00
5.00
5.00
Grafik Rangkaian Model 4 pada saat keadaan pengisian kapasitor
Hubungan Tegangan terhadap Waktu
Model 4 Charge
y = 4,0187e0,02x
6
Rยฒ = 0,4032
5
Tegangan Kapasitor
๏ง
IC
6.37
2.95
1.37
0.61
0.23
0.03
0.00
0.00
0.00
0.00
0.00
0.00
0.00
0.00
0.00
4
3
2
1
0
1
2
3
4
5
6
7
8
Waktu
9
10
11
12
13
14
15
๏ง
Konstanta Waktu Rangkaian Model 4 pada saat keadaan pengisian kapasitor
Berdasarkan grafik charge rangkaian model 4, didapatkan persamaan eksponensial,
yaitu:
y = 4,0187e0,02x
Dengan diketahui sebelumnya, bahwa :
V(t) = V0 e-t/ฯ
Sehingga dapat kita hitung nilai konstanta waktu dari rangkaian model 4 charge,
yaitu:
โt
ฯ
= 0,02t
ฯ=
๏ง
1
โ0,02
ฯ = 50 s
Tabel Rangkaian Model 4 pada saat keadaan pengosongan kapasitor
Waktu
16
17
18
19
20
21
22
23
24
25
26
27
28
29
30
IC
6.81
3.30
1.68
0.90
0.50
0.31
0.20
0.12
0.09
0.06
0.05
0.03
0.03
0.02
0.02
VC
2.18
1.06
0.54
0.29
0.16
0.10
0.06
0.04
0.03
0.02
0.01
0.01
0.01
0.00
0.00
๏ง
Grafik Rangkaian Model 4 pada saat keadaan pengosongan kapasitor
Hubungan Tegangan terhadap Waktu
Model 4 Discharge
Tegangan Kapasitor
2.5
2
1.5
1
y = 0,0081x
Rยฒ = -0,258
0.5
0
16
17
18
19
20
21
22
23
24
25
26
27
28
29
30
Waktu
๏ง
Konstanta Waktu Rangkaian Model 4 pada saat keadaan pengosongan kapasitor
Konstanta waktu tidak dapat dicari karena persamaan yang dihasilkan dari grafik
merupakan persamaan linear bukan persamaan eksponensial.
E. Perhitungan konstanta waktu ( ฯ ) berdasarkan rumus
Nilai konstanta waktu ( ฯ ) = hambatan ( R ) x kapasitansi ( C ). Berdasarkan percobaan
di atas dapat diketahui bahwa nilai C1 = C3 dan C2 = C4. Namun, tidak diketahui seberapa
besar nilai hambatan ( R ), karena rangkaian di atas bukan merupakan rangkaian DC
sehingga nilai R tidak dapat menggunakan rumus tegangan ( V ) = arus (I) x hambatan
( R ). Selain itu nilai kapasitansi ( C ) juga tidak diketahui, sehingga nilai konstanta waktu
berdasarkan rumus tidak dapat dihitung.
VII.
Analisis
A. Analisis Percobaan
Berdasarkan percobaan di atas diketahui bahwa tujuan dari percobaan ini adalah
untuk melihat karakteristik tegangan kapasitor pada saat pengisian dan pelepasan muatan
(charge and discharge).
Langkah pertama yang harus dilakukan untuk memulai percobaan R-Lab LR01Charge Discharge adalah mengaktifkan Web cam dengan mengeklik icon video pada
halaman web r-Lab. Kemudian, mengatur model rangkaian yang akan digunakan , yaitu
model 1. Setelah mengatur rangkaian di model 1, langkah selanjutnya adalah
menghidupkan Power Supply. Setelah itu, alat akan mengukur beda potensial di kakikaki kapasitor dan arus pengisian / pelepasan kapasitor. Langkah โ langkah tersebut
diulang kembali untuk rangkaian model 2 , 3, dan 4.
Selama percobaan berlangsung praktikan mengalami beberapa kendala, salah
satunya disebabkan oleh akses internet yang kurang memadai. Selain itu, kendala juga
muncul ketika praktikan mencoba untuk mengganti model satu ke model yang lainnya
Pada saat pergantian model rangkaian tampilan dari laman praktikum R-Lab berubah
sehingga praktikan tidak dapat mengambil data untuk model rangkaian yang berbeda. Hal
ini terjadi, bisa disebabkan oleh adanya gangguan pada perangkat yang digunakan oleh
praktikan atau kesalahan praktikan pada saat mengoperasikan alat.
B. Analisis Hasil
Hasil yang didapatkan percobaan adalah bahwa pada saat keadaan pengisian
kapasitor (charge) nilai tegangan akan naik hingga mencapai tegangan maksimumnya.
Hal ini dapat terjadi karena pada saat saklar / switch ditekan maka kapasitor akan
membentuk loop tertutup dengan battery, maka kapasitor akan melakukan pengisian
sampai dengan tegangan pada kapasitor sama dengan tegangan pada battery. Proses
pengisian kapasitor (charge) berlangsung dari detik ke โ 1 hingga detik ke โ 15.
Tegangan maksimum pada kapasitor terjadi pada saat detik ke โ 15.
Setelah detik ke -15 maka kapasitor akan mengalami keadaan pengosongan
(discharge) nilai tegangan akan turun hingga mendekati angka 0 untuk rangkaian model
1, 2, dan 3. Hal ini dapat terjadi karena pada saat saklar / switch dilepas maka polaritas
positif kapasitor akan terhubung singkat dengan polaritas negatif kapasitor, maka
kapasitor akan melakukan pengosongan muatan sampai dengan tegangan pada kapasitor
habis. Proses pengosongan kapasitor (discharge) berlangsung dari detik ke โ 16 hingga
detik ke โ 30.
Data yang didapatkan dari percobaan LR01 โ Charge Discharge ini, kemudian
diolah untuk mencari nilai konstanta waktu (ฯ) . Konstanta waktu merupakan waktu yang
dibutuhkan oleh perbedaan potensial di seluruh kapasitor (dalam rangkaian RC) untuk
meningkatkan ke tingkat yang sama sebagai tegangan yang dikenakan. Tegangan
kapasitansi bermuara di rata-rata eksponensial. Tegangan atas kapasitor juga jatuh pada
tingkat yang sama.
Nilai konstanta waktu (ฯ) didapatkan dari persamaan eksponensial yang
dihasilkan oleh grafik charge dan discharge. Di mana, V(t) = V0 e-t/ฯ sehingga dapat dicari
untuk nilai konstanta waktu (ฯ).
C. Analisis Grafik
Berdasarkan grafik di atas, yang merupakan grafik tegangan pada kapasitor
terhadap waktu, nilai tegangan akan terus meningkat pada saat keadaan pengisian muatan
di kapasitor (charge). Proses pengisian kapasitor berlangsung hingga detik ke โ 15, di
mana pada saat detik ke - 15, tegangan di dalam kapasitor merupakan tegangan
maksimum yang sebesar nilai tegangan di battery.
Sedangkan pada saat proses pengosongan kapasitor (discharge) makan grafik
akan terus mengalami penurunan dari detik ke โ 16 hingga detik ke โ 30. Proses
pengosongan muatan ini berhenti hingga nilai tegangan di dalam kapasitor habis.
Grafik dari rangkaian model 1, 2, 3, dan 4 kurang lebih memiliki bentuk grafik
yang sama. Hanya berbeda pada nilai โ nilai tegangan di masing โ masing detik, dari
detik ke โ 1 hingga detik ke โ 30. Karena nilai tegangan yang berbeda, maka dihasilkan
pula nilai persamaan eksponensial yang berbeda โ beda untuk masing โ masing grafik.
D. Kesimpulan
๏ญ Karaterisitik tegangan pada saat proses pengisian muatan di kapasitor (charge) adalah
mengalami kenaikan hingga mencapai tegangan maksimum.
๏ญ Karaterisitik tegangan pada saat proses pengosongan muatan di kapasitor (discharge)
adalah mengalami penurunan hingga tegangan habis.
E. Referensi
๏ญ Giancoli, D.C.; Physics for Scientists &Engeeners, Third Edition, Prentice Hall, NJ,
2000.
๏ญ Halliday, Resnick, Walker; Fundamentals of Physics, 7th Edition, Extended Edition,
John Wiley & Sons, Inc., NJ, 2005.
๏ญ http://elektronika-dasar.web.id/karakteristik-kapasitor/
๏ญ http://www.sitrampil.ui.ac.id