pengisian dan pelepasan muatan di kapasitor

Pengisian dan Pelepasan Muatan di Kapasitor

Tujuan

-          Melihat karakteristik tegangan kapasitor pada saat pengisian dan pelepasan muatan

Peralatan

-          Kapasitor

-          Resistor

-          Amperemeter

-          Voltmeter

-          Variable power supply

Prinsip Dasar

Pada rangkaian arus searah seperti pada Gbr.1, kapasitor akan menjadi hambatan takhingga. Hanya saat rangkaian dibuka dan ditutp, arus akan mengalir. Saat rangkaian tertutup, arus akan mengakibatkan kapasitor dimuati hingga samadengan 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)

Pengisian dan Pelepasan Muatan di Kapasitor

Tujuan

-          Melihat karakteristik tegangan kapasitor pada saat pengisian dan pelepasan muatan

Peralatan

-          Kapasitor

-          Resistor

-          Amperemeter

-          Voltmeter

-          Variable power supply

Prinsip Dasar

Pada rangkaian arus searah seperti pada Gbr.1, kapasitor akan menjadi hambatan takhingga. Hanya saat rangkaian dibuka dan ditutp, arus akan mengalir. Saat rangkaian tertutup, arus akan mengakibatkan kapasitor dimuati hingga samadengan 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

                                                         

Penurunan tegangan akan melambat sebanding dengan waktu. Tegangan kapasitor V_c(t) turun secara asimtotik menjadi nol. Kurva karakteristik ini dapat dilihat pada Gbr. 2

Konstanta waktu da pat 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.

Pada rangkaian arus searah seperti pada Gbr.1, kapasitor akan menjadi hambatan tak hingga. Hanya saat rangkaian dibuka dan ditutup, 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.



Gbr.1. Rangkaian kapaitor dan resisitor arus searah

Besar tegangan saat rangkaian terbuka adalah Dengan t adalah konstanta waktu [s]. Konstanta waktu atau waktu paruh adalah waktu yang dibutuhkan hingga tegangan jatuh menjadi yang ditentukan dari besar hambatan dan kapasitans
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.

Gbr. 2. Kurvapengisian dan pengosongan dari kapasitor serta penentuan konstanta waktu

Pada percobaan di R-Lab akan digunakan 3 buah model rangkaian ,yaitu Model 1 , 2 dan 3. Untuk Model 1 mengunakan  1 buah kapasitor, Untuk Model 2 menggunakan 2 buah kapasitor yang dirangkai seri dan untuk model 3 menggunakan 2 buah kapasitor yang dirangkai paralel.

ProsedurEksperimen

1.      Mengatur model rangkaian yang akan digunakan ,yaitu model 1!.

2.      Menghidupkan Power Supply yang digunakan

3.      Mengukur beda potensial di kaki-kaki kapasitor dan arus pengisian kapasitor, masukkan ke kolom berikut :

Waktu	Vc	Ic

4.      Mengukur beda potensial di kaki-kaki kapasitor dan arus pelepasan kapasitor, masukkan ke kolom berikut :

Waktu	Vc	Ic

5.      Mengulangi langkah 3 dan 4 untuk model rangkaian 2  dan 3

6.      Buat Grafik Vc terhadap t untuk masing-masing rangkaian.

Referensi

-          Giancoli, D.C.; Physics for Scientists &Engeeners, Third Edition, Prentice Hall, NJ, 2000.

-          Halliday, Resnick, Walker; Fundamentals of Physics, 7th Edition, Extended Edition, John Wiley & Sons, Inc., NJ, 2005.

-          Tipler, P.A.,1998, FisikauntukSainsdanTeknik-Jilid II (terjemahan), Jakarta : PenebitErlangga