Plat kapasitor ova maratus shafwah 1413100094 jurusan kimia fakultas matematika dan ilmu pengetahuan alam institut teknologi sepuluh nopember surabaya abstrak

Ova_1413100094
PLAT KAPASITOR
OVA MARATUS SHAFWAH
1413100094
JURUSAN KIMIA
FAKULTAS MATEMATIKA DAN ILMU PENGETAHUAN ALAM
INSTITUT TEKNOLOGI SEPULUH NOPEMBER
SURABAYA
ABSTRAK
Percobaan plat kapasitor telah dilakukan. Percobaan ini bertujuan untuk membandingkan besaran C terhadap hasil pengamatan dengan hasil perhitungan. Percobaan ini dilakukan dengan menggunakan plat kapasitor parallel. Dalam rangkaian parallel V yang dimiliki besarnya sama. Pada percobaan ini dirangkaikan alat Plat Kapasitor dengan tegangan sumber sebesar 7 volt. Kemudian kabel merah yang ada pada power supply disambungkan ke kapasitor selama 40 detik. Kemudian kabel tersebut dilepaskan dan disambungkan kabel koaksial dan diukur voltase. Diulangi sebanyak 10 kali dengan dua jarak yang berbeda yaitu 1 mm dan 2 mm. Hasil dari percobaan ini, besaran C pada jarak 1 mm secara teoritis sebesar 0,433 x Dan pada jarak 2 mm secara teoritis didapatkan C sebesar . Secara pengamatan dengan jarak 1 mm didapatkan besaran C sebesar 0,07 untuk 6 kali pengulangan dan 0,14 untuk 4 kali pengulangan. Dan dipatakan besaran C secara pengamatan dengan jarak 2 mm sebesar 0,07 sebanyak 10 kali pengulangan.
DAFTAR ISI
DAFTAR GAMBAR
DAFTAR TABEL
BAB I PENDAHULUAN 1.1 Latar Belakang
Penerapan teknologi dalam kehidupan manusia telah membawa manusia kepada perdaban yang lebih tinggi dan menjadikannya sebagai tolak ukur dalam kemajuan bangsa. Salah satu bukti dari kemajuan teknologi pada masa kini yaitu munculnya berbagai teknologi terapan. Teknologi terapan ini mencakup semua aspek pekerjaan. Salah satunya aspek industri yang salah satunya yaitu pada penggunaan kapasitor.
Dalam dunia elektronika tentunya tidak terlepas dari hal yang namanya kapasitor. Dalam pemasangannya terdapat berbagai macam tipe rangkaian dan satu sama lain bisa dikombinasikan. Kapasitor berperan sangat penting dalam suatu rangkaian listrik. Nilai kapasitansi dapat dipengaruhi oleh permitivitas absolute, konstanta dielektrik, luas penampang dan jarak kedua lempengan.
1.2 Permasalahan
Permasalahan yang ada pada percobaan ini adalah bagaimana menentukan kapasitan pada dua buah plat sejajar, mengetahui pengaruh diameter plat dan tegangan terhadap kapasitan dan membandingkan besaran C hasil perhitungan dengan hasil pengamatan.
1.3 Tujuan
Tujuan pada percobaan ini adalah untuk menentukan kapasitan pada dua buah plat sejajar, untuk mengetahui pengaruh diameter plat dan tegangan terhadap kapasitan dan untuk membandingkan besaran C hasil perhitungan dengan hasil pengamatan
BAB II DASAR TEORI 2.1 Arus dan Muatan Listrik
Sekitar 600 tahun yang lalu orang kuno asal yunani telah menemukan ketika mereka menggosok lilin berwarna kuning dengan sejenis kain wol, setelah mereka menggosokkan lilin kuning tersebut dapat menarik benda yang lain. Dan sekarang dapat dikatakan bahwa lilit berwarna kuning tersebut mempunyai muatan listrik. Kata listrik berasal dari bahasa yunani yaitu elektron. Batang palstik dan bulu adalah contoh yang bagus untuk menunjukkan elektrostatik, Dari banyak percobaan yang telah dilakukan menunjukkan bahwa terdapat dua macam medan listrik, yaitu yang pertama ketika menggosokkan batang plastic dengan bulu dan satunya ketika menggosokkan batang kaca dengan kain sutra. Benjamin Franklin (1706-1790) mengusulkan untuk memberikan nama tersebut yakni muatan positif dan negative. Satu muatan positif dan satu muatan negative akan menarik satu sama lain. Ketika muatan yang sama diberikan akan menolak satu sama lain tetapi, ketika muatan tersebut berbeda maka akan menarik satu sama lain (Halliday, 1960).
Gaya listrik yang dilakukan oleh suatu muatan pada muatan lain adalah contoh dari suatu gaya aksi pada suatu jarak yang mirip dengan gaya gravitasi yang dilakukan suatu massa terhadap massa yang lain. Suatu muatan menghasilakan medan listrik E dimana saja di dalam ruang dan medan ini melakukan gaya pada muatan yang lain yang berada pada suatu jarak tertentu daripada melakukan gaya pada muatan itu sendiri. Medan listrik E pada suatu titik diartikan sebagai gaya total pada suatu muatan uji positif qо dibagi dengan qо. Dalam hal ini mirip dengan arti untuk medan gravitasi yaitu gaya per satuan massa yang dilakukan oleh bumi pada suatu benda. Menurut sistem satuan SI satuan medan listrik adalah Newton/Coulomb (N/C). Medan listrik adalah suatu vector dan medan listrik memenuhi prinsip superposisi. Medan listrik yang diakibatkan oleh suatu sistem muatan dapat ditentukan dengan cara menghitung medan listrik dari masing-masing muatan secara terpisah dan menambahkan vektor-vektor yang dihasilkan untuk memperoleh medan listrik total.
Arus listrik diartikan sebagai laju aliran muatan listrik yang melalui suatu luasan penampang lintang. Satuan dalam SI untuk arus yaitu ampere (A) sementara rumus untuk arus sendiri adalah
………………………………………..(2.1)
Arah arus dianggap searah dengan aliran muatan positif menurut konvensi. Konvensi ini ditetapkan sebelum diketahui bahwa elektron-elektron bebas yang muatannya negatif adalah partikel-partikel yang sebenarnya bergerak dan kahirnya menghasilkan arus pada kawat penghantar. Gerak dari elektron-elektron bermuatan negatif dalam satu arah ekuivalen dengan aliran muatan positif yang arah geraknya berlawanan. Jadi, elektron-elektron bergerak dengan dalam arah yang berlawanan dengan arah arus. Namun, tidak semua arus dihasilkan oleh aliran elektron pada kawat. Dalam elektrolisis, arus dihasilkan oleh aliran ion-ion positif yang searah arus ditambah dengan ion-ion negatif dan elekron-elektron yang berlawanan arah dengan arus (Tipler, 2008).
2.2 Beda Potensial
Gaya listrik dalah konservatif sama dengan gaya gravitasi, ketika gaya konservatif F bekerja pada suatu partikel yang mengalami perpindahan d perubahan dalam fungsi energi potensial dU didefinisikan dengan
...............................................(2.2)
Jika gaya yang digunakan medan listrik pada muatan titik q, maka persamaan menjadi
F = ԛ̥ E…………………………………….(2.3)
Ketika muatan mengalami perpindahan d dalam listrik E, perubahan energy potensial elektrostatik adalah
……………………………..(2.4)
Perubahan energi potensial per satuan muatan disebut dengan beda potensial dV
........................................(2.5)
Untuk perpindahan berhingga dari titik a ke titik b, perubahan potesnialnya adalah
………(2.6)
Beda potensial vb-va adalah negatif daari kerja per satuan muatan yang dilakukan oleh medan listrik pada muatan uji positif jika mjuatan pindah dari titik a ke titik b. perubahan fungsi V yang disebut potensial listrik atau kadang hanya potensial. Seperti medan listrik, potensial V hanya fungsi posisi. Tidak seperti medan listrik, v merupakan fungsi scalar dimana E adalah fungsi vector. Sama dengan energy potesnial U, hanya perubahan potensial V sajalah yang dianggap penting. Bebas untuk memilih energi potensial atau potensial nol pada titik yang sesuai.
Karena potensial listrik adalah energy potensial elektrotatik per satuan muatan satuan SI untuk potensial dan beda potensial adalah joule per coulomb volt (v). karena diukur dalam volt, beda potensial kadang-kadang disebut voltase atau tegangan (Tipler, 2008).
2.3 Kapasitor
Kapasitas kapasitor biasa juga disebut dengan kapasitansi (C) merupakan ukuran kemampuan kapasitor itu untuk menyimpan muatan (Q) pada beda potensial V, dalam hal ini dinyatakan
Tidak boleh dimaknai bahwa C tergantung pada Q dan atau V tetapi harus diartikan bahwa C hanyalah tetapan kesebandingan antara Q dengan V. Nilai C sebuah kapasitor dapat diperbesar dengan cara memperkecil V pada nilai Q yang tetap. Hal ini dapat dilakukan antara lain dengan meletakkan sebuah isolator diantara kedua konduktor tersebut. Kapasitas kapasitor (C) walaupun pada dimensi, jenis dielektrik dan jarak antarkonduktor yang sama namun nilai C berbeda pada geometri berbeda (Jati, 2010).
Kapasitansi adalah suatu ukuran dari kapasitas penyimpanan muatan untuk suatu perbedaan potensial tertentu. Karena beda potensial sebanding dengan muatan maka rasio tidak tergantung pada Q atau V tetapi hanya pada ukuran, bentuk dan juga posisi relatif konduktor. Rasio Q/V disebut kapasitansi yang berarti C
………………………………….(2.7)
Satuan SI untuk kapasitor adalah coulomb per volt yang sering disebut dengan farad (F) setelah didefinisikan oleh eksperimentalis besar dari Inggris Michael Faraday
1 F = 1 C/V……………………………..(2.8)
Karena farad merupakan satuan yang cukup besar sering digunakan subkelipatan dari farad seperti icrofarad atau picrofarad (Tipler, 2008).
Ragam geometri kapasitor yang biasa dijumpai yaitu geometri bola, pelat sejajar dan silinder. Sebuah kapasitor plat sejajar terterbuat dari dua plat konduktor yang didekatkan sehingga permukaan kedua plat itu sejajar. Kedua plat konduktor yang sejajar itu masing-masing luasnya A, jarak antar plat d, dan masing-masing pelat bermuatan Q dan –Q pada kerapatan seragam . Medan listrik yang dikerahkan di antara kedua plat sejajar E adalah , dan Q = maka diperoleh kapasitas dari kapasitor yang berbentuk
…………………………….......(2.9)
Kapasitor silinder terbuat dari dua buah konduktor berbentuk silinder konsentris. Kedua konduktor silinder itu panjang l, masing-masing memiliki jari-jari a dan b dengan a
…………………(2.10)
Beda potensial tersebut dapat dihitung melalui integrasi
)……………(2.11)
Kapasitor silinder yang merupakan fungsi dimensi yaitu
………………………………..(2.12)
(Jati, 2010).
2.4 Manfaat Kapasitor
Kapasitor merupakan alat yang sangat berguna dan sangat penting bagi para insinyur dan fisikawan. Sebuah kapasitor dapat digunakan untuk menghasilkan konfigurasi medan listrik yang diinginkan untuk berbagai tujuan keperluan yaitu simpangan (difleksi)n sebuah sinar elektron di dalam sebuah medan uniform yang dihasilkan oleh sebuah kapasitor walaupun tidak menggunakan istilah term dalam bagian tersebut. Sifat bahan-bahan dielektrik apabila bahan-bahan tersebut ditempatkan di dalam sebuah medan listrik yang untuk kemudahan disediakan oleh sebuah kapasitor dan melihat bagaimana hukum-hukum keelektromagnetan diper umum untuk memperhitungkan terdapatnya benda-benda dielektrik.
Selain itu, dengan menganalisa sebuah kapasitor bermuatan maka dapat memperlihatkan bahwa tenaga listrik dapat dianggap tersimpan di dalam medan listrik di antara plat-plat tersebut dan sesungguhnya memang tersimpan di dalam setiap medan listrik. Karena kapasitor dapat membatasi medan-medan listrik yang kuat ke volume kecil, maka kapasitor dapat berfungsi sebagai alat yang berguna untuk menyimpan tenaga. Di dalam sinkrotron electron, yaitu alat yang menyerupai sinkroton untuk mempercepat elektron, maka tenaga yang terkumpul dan yang tersimpan di dalam sebuah tempat penyimpanan kapasitor yang besar selama perioda waktu yang relatif lama dibuat sewaktu-waktu tersedia untuk mempercepat elektron-elektron dengan menggosongkan kapasitor tersebut di dalam waktu yang jauh lebih pendek.
Di zaman elektronika tidak mungkin ada tanpa kapasitor. Kapasitor digunakan di dalam kaitannya dengan alat-alat lain untuk mereduksi fluktuasi tegangan di dalam bekalan daya elektronik untuk meneruskan sinyal-sinyal berbentuk pulsa untuk menghasilkan atau mendeteksi osilasi elektromagnetik pada frekuensi radio, untuk menyediakan tunda waktu elektronik dan di dalam banyak cara lain (Halliday, 1960).
BAB III METODELOGI PERCOBAAN 3.1 Alat dan Bahan
Alat dan bahan yang digunakan pada percobaan ini adalah satu buah I-Measuring Amplifier D, satu buah Moving Coil Instrument D, satu pasang Parallel Plat Kapasitor, satu buah Regulated Power Suppky 0-300 V, satu buah Voltmeter atu E-Measuring Instrument D, dan Measuring Resistor 100 MΩ.
3.2 Skema Kerja
Gambar 3. Rangkaian Alat Plat Kapasitor
☼
Metramax
Multimeter
Power Supply
Resistor 1 MΩ
Plat kapasitor
Measuring
Amplifier
Voltmeter
Disusun peralatan seperti gambar 31 diatur tegangan pada power supply unit dan biarkan untuk beberapa saat, dilepaskan kabel dan resistor pada kutub positif plat kemudian dimasukkan kabel koaksial dan dicatat harga “V” hasil pengamatan pada voltmeter, diulangi langkah seperti diatas untuk tegangan yang berbeda.
BAB IV Analisa Data 4.1 Analisa Data
Setelah dilakukan percobaan plat kapasitor maka didapatkan data sebagai berikut:
Tabel 4. Hasil Data Percobaan dengan t = 40 s
NO
|
Jarak (mm)
|
Tegangan (V)
|
Q ()
|
1.
|
1
|
7
|
0,5 x
|
2.
|
1
|
7
|
0,5 x
|
3.
|
1
|
7
|
1 x
|
4.
|
1
|
7
|
0,5 x
|
5.
|
1
|
7
|
1 x
|
6.
|
1
|
7
|
0,5 x
|
7.
|
1
|
7
|
1 x
|
8.
|
1
|
7
|
1 x
|
9.
|
1
|
7
|
0,5 x
|
10.
|
1
|
7
|
0,5 x
|
Tabel 4. Hasil Data Percobaan dengan t = 40 s
NO
|
Jarak (mm)
|
Tegangan (V)
|
Q (
|
1.
|
2
|
7
|
0,5 x
|
2.
|
2
|
7
|
0,5 x
|
3.
|
2
|
7
|
0,5 x
|
4.
|
2
|
7
|
0,5 x
|
5.
|
2
|
7
|
9,5 x
|
6.
|
2
|
7
|
0,5 x
|
7.
|
2
|
7
|
0,5 x
|
8.
|
2
|
7
|
0,5 x
|
9.
|
2
|
7
|
0,5 x
|
10.
|
2
|
7
|
0,5 x
| 4.2 Perhitungan
Setelah dilakukan percobaan plat kapasitor maka dapat dilakukan perhitungan seperti berikut:
Perhitungan secara Teoritis dengan diameter 25 cm dan jarak 1 mm
Dihitung luas penampang dengan:
0,049
Setelah didapatkan A maka C dihitung dengan menggunakan persamaan
C =
C =
C= 0,433 x
Perhitungan secara Teoritis dengan diameter 25 cm dan jarak 2 mm
Dihitung luas penampang dengan:
Setelah didapatkan A maka dihitung C dengan menggunakan persaman
Perhitungan secara Pengamatan dengan t = 40 dan jarak 1 mm
0,07 x
Tabel 4. Hasil Perhitungan Dengan Jarak 1 mm
NO
|
Tegangan (V)
|
Muatan ()
|
Kapasitan ()
|
1.
|
7
|
0,5 x
|
0,07 x
|
2.
|
7
|
0,5 x
|
0,07 x
|
3.
|
7
|
1 x
|
0,14 x
|
4.
|
7
|
0,5 x
|
0,07 x
|
5.
|
7
|
1 x
|
0,14 x
|
6.
|
7
|
0,5 x
|
0,07 x
|
7.
|
7
|
1 x
|
0,14 x
|
8.
|
7
|
1 x
|
0,14 x
|
9.
|
7
|
0,5 x
|
0,07 x
|
10.
|
7
|
0,5 x
|
0,07 x
|
Perhitungan secara pengamatan dengan t = 40 s dan jarak 2 mm
Tabel .4 Hasil Perhitungan Dengan Jarak 2 mm
NO
|
Tegangan (V)
|
Muatan ( C)
|
Kapasitan (
|
1.
|
7
|
0,5 x
|
0,07 x
|
2.
|
7
|
0,5 x
|
0,07 x
|
3.
|
7
|
0,5 x
|
0,07 x
|
4.
|
7
|
0,5 x
|
0,07 x
|
5.
|
7
|
0,5 x
|
0,07 x
|
6.
|
7
|
0,5 x
|
0,07 x
|
7.
|
7
|
0,5 x
|
0,07 x
|
8.
|
7
|
0,5 x
|
0,07 x
|
9.
|
7
|
0,5 x
|
0,07 x
|
10.
|
7
|
0,5 x
|
0,07 x
|
4.3 Pembahasan
Percobaan plat kapasitor yang telah dilakukan dengan menggunakan kapasitor parallel dengan tegangan sumber 7 volt. Pada percobaan ini pertama dirangkaikan alat plat kapasitor kemudian diatur power supply dengan tegangan 7 volt dan kabel merah yang terdapat pada power supply disambungkan ke kapasitor selamat 40 detik. Kemudian kabel tersebut dilepaskan dan disambungkan kabel koaksial ke kapasitor dan diukur voltase. Para praktikum kali ini dilakukan pengulangan sebanyak 10 kali untuk 2 jarak yang berbeda. Pertama, dilakukan 10 kali dengan jarak 1 mm dan yang kedua dilakukan 10 kali dengan jarak 2 mm. Dari percobaan tersebut didapatkan variasi Q dari 2 jarak. Jarak yang 2 mm memiliki Q sebesar 0,5 x C pada percobaan 1 sampai dengan 10. Sementara pada jarak 1 mm Q yang didapatkan sebesar 0,5 x pada enam kali pengulangan dan 1 x pada empat kali pengulangan. Pada frekuensi yang rendah kapasitor tidak mengalirkan arus listrik.
Jika kapasitor diberi tegangan arus searah salah satu konduktornya yang akan terhubung dengan potensial positif, akan berangsu-angsur bermutan positif sedang konduktor yang lain pada titik potensial negative akan berangsur-angsur bermuatan negatif. Ketika muatan positif dan negatif ini telah seimbang maka arus listrik akan berhenti mengalir. Namun apabila kapasitor dialiri dengan tegangan AC muatan yang terkumpul diantara konduktornya tidak akan pernah mencapai keseimbangan yang belum sampai terisi penuh muatannya harus dilepaskan kembali sehingga arus akan tetap mengalir. Teri - odam va hayvonlar tanasining tashqi qoplami. Organizmni tashqi taʼsirotlardan himoya qiladi, sezish, moddalar almashinuvi, organizmdan keraksiz moddalarni chiqarish, termoregulyatsiya va boshqalarda qatnashadi. Semakin tinggi frekuensinya makin sedikit muatan yang terisi dalam kapasitor sehingga makin kecil pula hambatan terhadap arus yang mengalir.
Jarak merupakan salah satu factor yang mempengaruhi nilai kapasitan. Apabila jarak antara kedua plat semakin lebar maka kapasitansinya semakin kecil dan apabila semakin dekat jarak antara kedua plat maka akan semakin besar nilai kapasitansinya. Karena semakin dekat jarak antar kedua pelat maka gaya medan yang dihasilkan juga semakin besar, yang akan menghasilkan fluks medan yang semakin besar untuk nilai tegangan tertentu pada kapasitor itu.
Hasil dari percobaan plat sejajar ini didapatkan besaran C secara teoritis dengan jarak 1 mm sebesar 0,433 x sedangkan untuk jarak 2 mm didapatkan sebesar . Sementara itu secara pengamatan di dapatkan besaran C sebesar 0,07 untuk 6 kali pengulangan dan 0,14 untuk 4 kali pengulangan dengan jarak 1 mm. Sedangkan pada jarak 2 mm didapatkan 0,07 pada 10 kali pengulangan. Didapatkan perbedaan karena beberapa faktor kesalahan yakni kesalah pada praktikan dan juga faktor udara.
Setelah dilakukan percobaan ini maka dapat dicari keseksamaan dengan menggunakan ralat data. Setelah dilakukan ralat data maka dapat dilihat keseksamaan yang didapatkan dengan jarak 1 mm 91 persen. Dan keseksamaan yang didapatkan dengan jarak 2 mm sebesar 100 persen. Artinya dalam pengulangan 10 kali yang terdapat perbedaan hanya 2 : 3 pada jarak 1 mm.
BAB V Kesimpulan
Dari percobaan yang telah dilakukan maka dapat disimpulkan bahwa:
-
Besaran kapasitan secara teoritis dengan tegangan 7 volt, diameter 25 cm dan jarak 1 mm sebesar 0,433 .
-
Besaran kapasitan secara teoritis dengan tegangan 7 volt, diameter 25 cm dan jarak 2 mm sebesar 0,217 .
-
Besaran kapasitan secara pengamatan dengan tegangan 7 volt, jarak 1 mm dan t = 40 s sebesar 0,07 pada 6 kali pengulangan dan 0,14 pada 4 kali pengulangan.
-
Besaran kapasitan secara pengamatan dengan tegangan 7 volt, jarak 2 mm dan t = 40 s sebesar 0,07 pada 10 kali pengulangan
DAFTAR PUSTAKA
Halliday, D. (1960). Physics. Canada: Simultaneously.
Jati, B. M. (2010). Fisika Dasar: Listrik-Magnet, Optika, Fisika Modern Untuk Mahasiswa Ilmu-ilmu Ekstata & Teknik . Yogyakarta: Penerbit Andi.
Tipler, P. A. (2008). Physics For Scientist and Engineers. USA: W.H Freeman and Company.
Young, H. D. (2004). University Physics 11th Edition. San Fransisco: Pearson Addison Wesley.
|