Arus
Transien
Fisika 2011
Abstrak
Arus transien, yaitu arus yang timbul sesaat dalam proses
pengisian dan pengosongan muatan kapasitor.
Adapaun hasil
percobaan yang telah di lakukan
dari dua jenis kegiatan yakni pengisian dan pengosongan kapasitor ,
dengan melakukan pengambilan data setiap selang waktu 10 sekon pada tegangan
sumber sebesar 12 volt pada 2 kegiatan.Dengan menggunakan kapasitor dengan
kapasitansi sebesar 0,0002F diperoleh data seperti yang tertera pada table
hasilpengamatan pada bagian berikutnya.
Hasil analisis grafik menunjukkan perbedaan nilai RC
praktikum dengan nilai RC yang sebenarnya atau nilai secara teori. Hal ini
terjadi karena beberapa sebab, diantaranya : Kurang ketelitian. Meskipun
demikian hasil plot grafik menunjukkan model grafik yang tepat yaitu model
grafik eksponensial.
Sehingga dapat disimpulkan bahwa hasil dari plot
kurva arus dan tegangan terhadap waktu pengisian dan pengosongan kapasitor itu
linear dengan teori meskipun ada sebagian kecil yang menyimpang.
Metode
Dasar
Gambar
2.1 menunjukkan skema dasar pengisian dan pengosongan muatan kapasitor dari
sebuah rangkaian RC.
Jika
kapasitor pada Gambar 2.1 di atas awalnya diasumsikan tidak bermuatan dan
saklar dihubungkan ke posisi S1
pada saat t = 0, maka perbedaan
potensial V akan timbul di
ujung-ujung kapasitor C yang
meningkat sebagai fungsi waktu menurut :
dan arus dalam rangkaian akan menurun secara
eksponensial menurut :
di mana Vf adalah potensial konstan sumber. Jika setelah
waktu arus yang t yang cukup untuk V
mencapai Vf, waktu
direset ke t = 0 dan saklar
dihubungkan ke posisi S2,
maka potensial di ujung-ujung kapasitor akan menurun terhadap waktu menurut :
Dalam kasus ini, potensial kapasitor menurun secara
eksponensial seperti halnya dengan arus dalam rangkaian. Catatan bahwa pada
saat t = RC, untuk kedua proses peningkatan dan penurunan secara
eksponensial, tegangan akan berubah sebesar 63% dari tegangan maksimum (1/e =
0,37). Pada waktu tersebut, RC,
disebut sebagai konstanta waktu kapasitif yang disimbolkan dengan t .
1.
Identifikasi Variabel
a) Pengisian Muatan Kapasitor
1)
Variabel
manipulasi : Waktu pengisian kapasitor, t (s)
2)
Variabel
respon : Tegangan pada kapasitor, Vc (volt); dan Arus pengisian
muatan kapasitor, Ic (mA)
3)
Variabel
Kontrol : Resistansi (Ω); Kapasitansi kapasitor, C (µf); dan Tegangan sumber, Vs(Volt).
b) Pengosongan Muatan Kapasitor
·
Variabel
manipulasi : Waktu pengosongan kapasitor, t (s)
·
Variabel
respon : Tegangan pada kapasitor, Vc (volt); dan Arus pengosongan
muatan kapasitor, Ic (mA)
·
Variabel
Kontrol : Resistansi (Ω); dan Kapasitansi kapasitor, C (µf).
2.
Definisi Operasional Variabel
a.
Variabel
manipulasi
o Waktu pengisian muatan kapasitor
adalah waktu yang dibutuhkan untuk mengisi muatan pada kapasitor yang berubah
atau dimanipulasi dalam selang waktu 10 detik dimulai pada saat saklar
dihubungkan atau ditutup, diukur dengan menggunakan stopwatch dalam satuan
sekon.
b.
Variabel
Respon
o Tegangan
pada kapasitor (Vc) adalah beda potensial muatan listrik pada
kapasitor sebgai akibat bertambahnya muatan pada kapasitor yang diukur
menggunakan voltmeter dengan satuan volt (V).
o Arus pengisian muatan kapasitor
(I) adalah laju perubahan arus yang masuk pada kapasitor yang diukur dalam
selang waktu 10 sekon dimulai pada saat saklar dihubungkan dengan menngunakan
amperemeter dalam satuan mA.
c.
Variabel
kontrol
o Resistansi (Ω) adalah besarnya
hambatan yang diakui muatan untuk mengisi kapasitor dengan nilai hambatan
sebesar 10kΩ, dalam satuan kilo ohm (kΩ).
o kapasitor C (µF) adalah kemampuan
kapasitor untuk menyimpan muatan besarnya kapasitansi kapasitor yang digunakan.
Variabel ini termasuk variable control karena posisi variable ini dalam
rangkaian dan besarnya diubah-ubah. Variabel kapasitansi ini menggunakan satuan
micro farad (µf).
3.
Alat dan Bahan
a. Komutator (double Trew Switch), 1
buah
b. Elco (Kapasitor Elektrolit), 1
buah
c. Resistor‚ 1 buah
d. Stopwatch atau Scaler Counter, 1
buah
e. Power Supply 0-12 Vdc, 1 buah
f. Voltmeter 0-50 Vdc, 1 buah
g. Amperemeter 0-1 Adc, 1 buah
h. Kabel Penghubung
Tabel
1.1 Hubungan waktu terhadap tegangan V dan kuat arus I pada saat pengisian
muatan.
Table
1.2 Hubungan waktu terhadap tegangan V dan kuat arus I pada saat pengosongan
muatan.
Table
2.1 Hubungan waktu terhadap tegangan V dan kuat arus I pada saat pengisian
muatan.
Table
2.2 Hubungan waktu terhadap tegangan V dan kuat arus I pada saat pengosongan
muatan.
5.
Pembahasan
Percobaan
arus transien dilakukan dengan kegiatan pengisian dan pengosongan kapasitor,
dengan melakukan pengambilan data setiap selang waktu 10 sekon pada tegangan sumber
sebesar 12 volt pada 2 kegiatan.
Dengan menggunakan kapasitor
dengan kapasitansi sebesar 0,0002 F diperoleh data seperti yang tertera pada
table hasilpengamatan pada bagian sebelumnya. Dari hasil plot grafik dengan
menggunakan t = RC diperoleh hasil nilai
kapasitansi kapasitor pada setiap bagian berbeda-beda yang mestinya sesuai
dengan 4700µf.
Hasil analisis grafik menunjukkan
perbedaan nilai RC praktikum dengan nilai RC yang sebenarnya atau nilai secara
teori. Hal ini terjadi karena beberapa sebab, diantaranya : Kurang ketelitian
dalam menentukan waktu pengambilan data tegangan dan arus yang tepat. Ini
dikarenakan waktu 10 sekon merupakan selang waktu yang singkat sehingga
diperlukan ketelitian dan konsentrasi praktikan agar data yang diperoleh
termasuk ke dalam data akurat.
Meskipun
demikian hasil plot grafik menunjukkan model grafik yang tepat yaitu model
grafik eksponensial. Serta nilai yang diperoleh berdasarkan grafik log
menunjukkan perbedaan relative kecil dengan nilai yang sebenarnya.
Selain itu secara keseluruhan untuk pengambilan data
yang dilakukan sudah tepat dengan % diff yang diperoleh pada grafik sangat
kecil.
6.
Kesimpulan
Berdasarkan percobaan yang telah
dilakukan maka dapat ditarik beberapa kesimpulan, yaitu :
a.
Hasil
dari plot kurva arus dan tegangan terhadap waktu pengisian dan pengosongan
kapasitor itu linear dengan teori meskipun ada sebagian kecil yang menyimpang
b.
Hasil
interpretasi grafik pengisian kapasitor pada percobaan kali ini itu juga
sebanding dengan teori yang menyatakan tegangan pada saat pengisian itu semakin
lama semakin kecil/ konstan. Sadangkan pada saat pengosongan terjadi penurunan muatan yang ada pada
kapasitor seper halnya pada teori yang ada.
c.
Tetapan
waktu kapasitif dan kapasitansi kapasitor berdasarkan kurva arus dan tengan
terhadap waktu yakni : Pada kegiatan pertama bagian Pengisian nilai RC nya
adalah 33,35s, dan pengosongan 27,03s. sedangkan Pada kegiatan kedua bagian Pengisian
nilai RC nya adalah 29,15s, dan pengosongan 22,22s.
7.
Daftar pustaka
Bernard,
H.C. (1995). Laboratory Experiments In
College Physics, 7th Edition. New York : John Wiley & Sons,
Inc.
Sutrisno. (1986). Elektronika,
Teori dan Penerapannya, Jilid 1.
Bandung : Penerbit ITB.
Tipler, P.A. (1991). Fisika, Untuk Sains dan Teknik, Jilid 2. Jakarta : Penerbit
Erlangga.
mungkin itu dulu yang bisa saya share, jangan lupa baca artikel lainnya yaahh. salam
Untuk mendapatkan versi lengkapnya, silahkan unduh/download DISINI