lungguk sibuea
-
Upload
lungguk-yusrial-sibuea -
Category
Documents
-
view
99 -
download
3
Transcript of lungguk sibuea
PERCOBAAN III
1. Judul Percobaan : Kapasitansi Seri dan Paralel
2. Tujuan
Untuk menentukan nilai-nilai dari susunan kapasitor baik secara seri maupun
paralel.
Untuk menguji bentuk gelombang dari arus yang dihubungkan dengan
pengisian dan pelepasan.
3. Daftar Alat
1 Unit Komputer
Software Livewire
4. Pendahuluan
Dua konduktor sembarang yang dipisahkan oleh sebuah isolator (atau
ruang hampa) membentuk sebuah kapasitor.
Kapasitor adalah komponen listrik yang digunakan untuk menyimpan
muatan listrik, dan secara sederhana terdiri dari dua konduktor yang dipisahkan
oleh bahan penyekat (bahan dielektrik). Tiap konduktor disebut keping.
Dalam diagram rangkaian, kapasitor dinyatakan oleh salah satu dari
simbol – simbol ini :
Struktur sebuah kapasitor terbuat dari dua buah plat metal yang
dipisahkan oleh suatu bahan dielektrik. Bahan-bahan dielektrik yang umum
dikenal misalnya udara vakum, keramik, gelas dan lain-lain. Jika kedua ujung plat
metal diberi tegangan listrik, maka muatan-muatan positif akan mengumpul pada
salah satu kaki (elektroda) metalnya dan pada saat yang sama, muatan-muatan
negatif terkumpul pada ujung metal yang satu lagi. Muatan positif tidak dapat
mengalir menuju ujung kutub negatif dan sebaliknya muatan negatif tidak bisa
menuju ke ujung kutub positif, karena terpisah oleh bahan dielektrik yang non-
konduktif. Muatan elektrik ini “tersimpan” selama tidak ada konduksi pada ujung-
ujung kakinya. Di alam bebas, fenomena kapasitor ini terjadi pada saat
terkumpulnya muatan-muatan positif dan negatif di awan.
Prinsip kerja kapasitor
Kapasitansi didefinisikan sebagai kemampuan dari suatu kapasitor untuk
dapat menampung muatan elektron. Coulombs pada abad 18 menghitung bahwa 1
coulomb = 6.25 x 1018 elektron. Kemudian Michael Faraday membuat postulat
bahwa sebuah kapasitor akan memiliki kapasitansi sebesar 1 farad jika tegangan 1
volt dapat memuat muatan elektron sebanyak 1 coulombs. Dengan rumus dapat
ditulis :
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 rumusan dapat ditulis
sebagai berikut :
C = (8.85 x 10-12) (k A/t) …(2)
Kemampuan kapasitor dalam menyimpan muatan listrik dinyatakan oleh
besaran kapasitas atau kapasitansi (yang dinotasikan dengan “C”), dan
didefinisikan sebagai perbandingan antara muatan listrik Q yang tersimpan dalam
kapasitor dan beda potensial V antara kedua keping.
Dimana:
Q = muatan elektron, satuan C (coulomb)
C = nilai kapasitansi, satuan F (farad)
V = besar tegangan, satuan V (volt)
Satuan kapasitansi dalam SI adalah farad, sehingga dari persamaan di atas
dapat diperoleh hubungan :
Kita definisikan kapasitansi C dengan hubungan tegangan arus, di mana v
dan i memenuhi konvensi untuk sebuah elemen pasif, seperti pada gambar di
bawah ini :
Menghitung Kapasitansi - Kapasitor Dalam Ruang Hampa
+Q A
Vab d
-Q
2T
Apabila pada rangkaian tersebut diberikan beda potensial V, akan terbentuk
medan listrik, dan kapasitor mendapat muatan. Semakin besar beda potensial,
semakin besar pula muatannya.
Meskipun besaran Q dan V dalam persamaan tersebut tampak menentukan
nilai C, namun kapasitas itu sendiri bernilai konstan. Kapasitas suatu kapasitor
tergantung pada jenis konstruksi fisiknya, yaitu luas keping kapasitor, jarak antara
keduanya, dan bahan jenis dielektrik yang digunakannya.
Jika sebuah kapasitor keping sejajar diberi beda potensial V, sehingga setiap
kapasitor mendapat muatan listrik Q, kemudian dengan menggunakan hukum Gauss,
kuat medan listrik (E) dapat diperoleh dari:
ϕ = E.A =
Dimana, E = permitivitas dielektrik yang digunakan, berarti:
E = , karena E =
Maka: =
Sehingga:
C =
Dengan E =
= permitivitas relatif bahan dielektrik
= permitivitas vakum (8,54 x 10-12 C2 N-1 m-2)
Jika ruang diantara kedua keping kapasitor adalah vakum atau udara, besarnya
kapasitas adalah:
Permitivitas relatif suatu bahan dielektrik dapat didefinisikan sebagai
perbandingan antara kapasitas dalam bahan dielektrik dan kapasitas dalam vakum
(udara).
Beda Potensial Kedua Keping
Jika pada suatu kapasitor keping sejajar beda potensial antar kepingnya
diijinkan berubah, maka prinsip yang kita pegang: muatan adalah kekal. Jadi, muatan
kapasitor sebelum disisipkan bahan penyekat (q0) sama dengan muatan kapasitor
sedudah disisipkan bahan penyekat (qb).
q0 = qb
C0V0 = CbVb V0 =
V0 = Er Vb
Jadi, beda potensial kedua keping setelah disisipkan bahan penyekat Vb,
berkurang dibandingkan dengan beda potensial dalam vakum atau udara V0.
(Dikutip dari Modul Praktikum Rangkaian Listrik)
Berbagai jenis kondensator
Secara umum jenis kondensator dinamai menurut bahan dielektriknya, sehingga jika
anda menemui kondensator keramik artinya bahan dielektrik dari kondensator
tersebut adalah keramik, dst. dibawah ini macam-macam kondensator yang banyak
ditemui di pasaran.
1. Kondensator Keramik
Memiliki nilai kapasitansi antara 5 pF - 1 uF dengan
toleransi ± 10% dan tegangan kerja 50 volt hingga ribuan
volt, memiliki kesetabilan yang tinggi dan baik digunakan
untuk frekwensi tinggi, biasanya memiliki bentuk fisik bulat
pipih berwarna coklet muda atau hijau muda, juga tersedia
dalam kemasan SMD
2. Kondensator Polyester ( Polyethylene Terephthalate )
Memiliki nilai kapasitansi antara 100 pF - 2 uF dengan
toleransi ± 5% dan tegangan kerja maksimum 400 volt,
memiliki kesetabilan yang cukup, biasanya memiliki bentuk
fisik persegi empat dan berwarna hijau itulah sebabnya
kenapa kondensator ini sering disebut sebagai greencaps,
meskipun terkadang ada yang dibungkus dengan plastik
warna merah maupun coklat. Kondensator ini biasa juga
disebut dengan kondensator mylar. Pengembangan dari
kondensator polyester adalah type metalized polyester film atau yang umum dikenal
dengan kondensator MKT
3. Kondensator Polystyrene
Memiliki nilai kapasitansi antara 50 pF - 500 nF dengan toleransi ± 1% dan tegangan
kerja maksimum 500 volt, memiliki kesetabilan yang sangat baik, biasanya memiliki
bentuk fisik silinder. Sering digunakan untuk operasi tegangan tinggi.
5. Kondensator Polypropylene (MKP)
Memiliki nilai kapasitansi antara 1 nF - 100 uF dengan toleransi ± 5% dan tegangan
kerja maksimum 900 volt, memiliki kesetabilan yang cukup.
6. Kondensator Kertas
Memiliki nilai kapasitansi antara 10 nF - 10 uF dengan toleransi ± 10% dan tegangan
kerja maksimum 600 volt, memiliki kesetabilan yang lumayan, biasanya memiliki
bentuk fisik persegi empat bening.
7. Kondensator Mika Perak
Memiliki nilai kapasitansi antara 5 pF
- 10 nF dengan toleransi ± 0.5% dan tegangan kerja maksimum 400 volt, memiliki
kesetabilan yang sangat baik.
8. Kondensator Electrolit Aluminium (Elco)
Memiliki nilai kapasitansi antara 1 uF - 1 F dengan toleransi ± 50% dan tegangan
kerja maksimum 400 volt terpolarisasi, memiliki kesetabilan yang cukup.
9. Kondensator Electrolit Tantalum
Memiliki nilai kapasitansi antara 1 uF - 2000 uF dengan toleransi ± 10% dan
tegangan kerja maksimum 60 volt terpolarisasi, memiliki kesetabilan yang baik.
10. Kondensator Trimmer (TC)
Memiliki nilai kapasitansi antara 1 pF - 200 pF dengan toleransi ± 10% dan tegangan
kerja maksimum 60 volt, memiliki kesetabilan yang cukup, termasuk golongan
capasitor variabel, cara mangubah kapasitansinya dengan menggunakan obeng trim.
(http://www.forumsains.com/teknik-elektro/pembahasan-pengenalan-
komponen2-elektronika/25/?wap2)
CAPACITOR
A. Definisi
Istilah Kapasitansi atau kapasitas adalah “ Kemampuan untuk menyimpan “.
Kapasitor merupakan komponen elektronika yang memiliki kemampuan dapat
menyimpan muatan listrik.
Kapasistor memiliki bagian-bagian penting yang terdiri dari dua buah konduktor yang
tersekat antara satu dengan yang lainnya. Bahan penyekatnya adalah berupa bahan
isolator semacam : mika, gelas, kertas, keramik, udara, dan lainnya. Bahan penyekat
ini disebut denganDielectricum.
Didalam dunia elektronika, Kapasitor memiliki satuan yang disebutFARRAD
(disingkat dengan huruf F).
B. Ragam dan Jenis Kapasitor
Seperti yang dijelaskan sebelumnya bahwa kapasitor memiliki ragam pada bagian
penyekatnya. Sehingga berdasarkan hal tersebut maka kapasitor memiliki ragam jenis
baik secara fisik ataupun kegunaannya. Berikut adalah ragam kapasitor berdasarkan
fungsi :
Jenis
Simbol
Kapasitor umum
Kapasitor Elektrolit
Kapasitor Variable
(http://www.docstoc.com/docs/25722712/Impedance-matching-techniques)
Kondensator Seri dan Paralel
Jika kondensator dihubungkan secara seri maka nilai kapasitansinya akan semakin
mengecil, tetapi jika kondensator dihubungkan secara paralel maka nilai
kapasitansinya akan semakin bertambah besar.
Persamaan untuk menghitung nilai kondensator setelah dihubungkan secara seri
adalah :
Sedangkan persamaan untuk menghitung nilai kondensator setelah dihubungkan
secara paralel adalah :
Dibawah ini adalah skema kondensator yang dihubungkan secara seri dan paralel
Kerusakan yang sering ditemui pada kondensator
Jenis Kerusakan Penyebab
Kertas
Hubung singkatKebocoran seal. Kejutan mekanik, termal atau
perubahan-perubahan tekanan
Sirkuit terbuka Kejutan mekanik / thermal
Keramik
Hubung singkat Pecahnya dielektrika karena kejutan atau getaran
Sirkuit terbuka Pecahnya sambungan
Perubahan nilai
kapasitansiElektroda perak tidak melekat benar pada perak
Film
PlastikSirkuit terbuka
Kerusakan pada semprotan diujung, ketika fabrikasi
atau asembeling
Elco Sambung singkat, Hilangnya dielektrika. Temperatur tinggi
karena bocor
Kapasitansi mengecilHilangnya elektrolit karena tekanan, kejutan mekanik
atau temperatur
Sirkuit terbuka Pecahnya sambungan internal
Mika
Hubung singkatPerpindahan perak disebabkan oleh kelembaban yang
tinggi
Sirkuit terbuka Perak tidak menempel ke mika
(http://ilmu-elektronika.co.cc/index.php/arus-searah-dc/rangkaian-seri-dan-
paralel.html)
Uncategorizedsederhana terdiri dari dua konduktor yang dipisahkan oleh bahan
penyekat
(bahan dielektrik). Atau dengan kata lain, kapasitor terbentuk dari dua konduktor
sembarang yang dipisahkan oleh sebuah isolator (atau ruang hampa).
Suatu kapasitor memiliki lambang berikut ini: Lambang kapasitor dengan C =
1 μF Struktur sebuah kapasitor terbuat dari dua buah plat metal yang dipisahkan oleh
suatu bahan dielektrik. Bahan-bahan dielektrik yang umum dikenal misalnya udara
vakum, keramik, gelas dan lain-lain. Jika kedua ujung plat metal diberi tegangan
listrik, maka muatan-muatan positif akan mengumpul pada salah satu kaki (elektroda)
metalnya dan pada saat yang sama, muatan-muatan negatif terkumpul pada ujung
metal yang satu lagi. Muatan positif tidak dapat mengalir menuju ujung kutub negatif
dan sebaliknya muatan negatif tidak bisa menuju ke ujung kutub positif, karena
terpisah oleh bahan dielektrik yang non-konduktif. Muatan elektrik ini “tersimpan”
selama tidak ada konduksi pada ujung-ujung kakinya. Di alam bebas, fenomena
kapasitor ini terjadi pada saat terkumpulnya muatan-muatan positif dan negatif di
awan.
(Dikutip dari http://physicslesson.wordpress.com/2009/04/29/kapasistansi-seri-dan-
paralel/)
Prinsip kerja kapasitor
Dalam rangkaian listrik, kapasitor dapat digunakan sebagai : 1. Pencari
gelombang radio (tuning) 2. Salah satu komponen pengapian 3. Penyimpan energi
dalam rangkaian penyala elektronik 4. Filter dalam catu daya Kapasitansi
didefinisikan sebagai kemampuan dari suatu kapasitor untuk dapat menampung
muatan elektron. Kemampuan kapasitor dalam menyimpan muatan listrik dinyatakan
oleh besaran kapasitas atau kapasitansi (yang dinotasikan dengan “C”), dan
didefinisikan sebagai perbandingan antara muatan listrik Q yang tersimpan dalam
kapasitor dan beda potensial V antara kedua keping.
Dimana: Q = muatan elektron, satuan C (coulomb) C = nilai kapasitansi,
satuan F (farad) V = besar tegangan, satuan V (volt) Satuan kapasitansi dalam SI
adalah farad, sehingga dari persamaan di atas dapat diperoleh hubungan : [Modul
Praktikum Rangkaian Listrik, hal. 13-15]. Kita definisikan kapasitansi C dengan
hubungan tegangan arus, di mana v dan i memenuhi konvensi untuk sebuah elemen
pasif, sehingga : Jika dan v = 0 pada t = 0 ; Maka: 2 Jadi, pada kapasitor pun terjadi
penyimpanan energi dalam bentuk medan listrik. [Prinsip Dasar Elektroteknik, hal.
13].
Hubungan Kapasitor Salah satu pertimbangan penting dalam menggunakan
sebuah kapasitor adalah pemilihan kapasitas yang sesuai dengan kebutuhan. Apabila
sebuah kapasitor tunggal dengan kapasitas dan tegangan kerja yang diinginkan tidak
tersedia, maka pada umumnya kita dapat mengkombinasikan dua atau lebih kapasitor
untuk memperoleh kapasitas maupun tegangan yang dibutuhkan. Ada dua cara yang
umum untuk menghubungkan beberapa kapasitor, yaitu seri dan paralel. [Bob Foster.
Terpadu Fisika SMU Jilid 2A, hal. 36].
Hubungan Seri Jika beberapa kapasitor dihubungkan satu sama lain dengan
cara menghubungkan keping – keping yang bermuatan berlawanan seperti pada
gambar, hubungan tersebut dinamakan hubungan seri. Setelah seimbang, semua
kapasitor akan mempunyai muatan yang sama. Akibatnya, muatan ekivalen di dalam
garis putus – putus adalah nol sehingga muatan gabungan sama dengan muatan setiap
kapasitor, sama dengan q. Sumber tegangan V yang dihubungkan pada kapasitor
hanya akan mengakibatkan pergeseran muatan.
Pada hubungan seri diperoleh: Karena, qtotal = q = q1 = q2 = q3 Vtotal = V1
+ V2 + V3 Maka, atau Secara umum, untuk n buah kapasitor yang disusun seri,
kapasitas gabungan (Ctot) dirumuskan sebagai: Catatan: Khusus untuk dua
kapasitor yang dirangkai secara seri berlaku: Khusus untuk n buah kapasitor yang
kapasitasnya sama dan dirangkai secara seri berlaku: Dari persamaan di atas
diperoleh bahwa kapasitas pengganti susunan seri beberapa buah kapasitor selalu
lebih kecil dari kapasitas terkecil kapasitor dalam rangkaian tersebut.
(dikutipndarihh ttp://www.myfisika.net/materi/Fadli_Yusuf_kapasitor/New%20/
Folder/index.htm l)
5. Prosedur Percobaan
Dalam percobaan ini kita akan mengukur harga kapasitansi yang didasarkan
pada sistem time konstan baik yang panjang maupun yang pendek,
penggambaran hasil oscilloscope dan gelombang persegi.
Untuk lebih memudahkan perhitungan, perhatikan gambar C1 dan C2
mengenai rangkaian proses pengisian dan pelepasan yang berbanding
langsung dengan time constant, dimana :
T (time constant) = C (kapasitansi) x R (resistansi)
Set-lah function generator pada gelombang persegi dengan 5 Vpeak to peak.
Catat pada tabel hasil time constant yang didapat berdasarkan inputan yang
diberikan.
Gambar C1
Rangkaian Seri Kapasitor
Gambar C2
Rangkaian parallel kapasitor
C (µF) R (Ω) Frekuensi (Hz) V peak-peak Vc Vx
5
10
Seri
Paralel