Laporan Elektronika Dasar unit Arus Transien lengkap dengan filenya

 Laporan lengkap elektonika dasar unit prakitikum Arus transien

Ridwan, Risma, Saleha, Haswidayanti

Laboratorium Elektronika dan Instrumentasi

Jurusan Fisika
Universitas Negeri Makassar
Tahun 2013

Abstrak

Telah dilakukan percobaan mengenai arus transien yang bertujuan untuk Memplot kurva arus dan tegangan terhadap waktu pengisian dan pengosongan muatan pada kapasitor, Menginterpretasi grafik  pengisian dan pengosongan muatan kapasitor, Menentukan tetapan waktu kapasitif dan kapasitansi kapasitor berdasarkan kurva arus dan tegangan terhadap waktu. Prinsip kerja dari percobaan ini yaitu pada saat pengisia muatan kapasitor tegangan akan semakin meningkat saat waktu juga semakin lama dan penurunan  arus akan semakin lambat terhadap waktu, Sedangkan pada pengosongan muatan kapasitor tegangan dan arus semakin menurun dan penurunnya terhadap waktu semakin lambat. Dari hasil percobaan diperoleh nilai tetapan waktu kapasitif (τ) untuk pengisian secara praktikum berturut-turut 20 s, 49 s, 69 s dan nilai tetapan waktu kapasitif (τ) untuk pengosongan secara praktikum berturut-turut 23 s, 48 s dan 70 s sedangkan tetapan waktu kapasitif (τ) secara teori berturut-turut 20 s, 49 s,dan 94 s.  Dari hasil percobaan dapat disimpulkan bahwa pada  tegangan (V) berbanding lurus dengan waktu (t) dan arus (I) berbanding terbalik dengan waktu (t).
Kata kunci: arus transien, tetapan waktu kapasitif, pengosongan dan pengisian muatan kapasitor

PENDAHULUAN

Peristiwa pengisian dan pengosongan muatan kapasitor memengang peranan penting dalam system berbagai perangkat elektronik. Arus yang berhubungan dengan ini mengecil terhadap waktu disebut arus transien. Peristiwa ini digunakan untuk mengubah dan mengolah denyut dalam pesawat televise, penundaan waktu, dan menghasilkan pengapitan cahaya.

arus transien juga merupakan salah satu system yang sangat penting karena pada suatu perubahan mendadak akan termanifestasikan baik bentuk arus maupun tegangan yang kadang kala akan mengakibatkan kerusakan fatal pada system seperti memacetkan mesin, memutuskan hubungan listrik, mengganggu/menggagalkan system komunikasi. Dengan adanya arus transien dalam dunia elektronika secara sistematis dapat dihitung dan diukur dengan berbagai instrument elektronik, setidaknya dapat diusahakan untuk mencegah terjadinya kerusakan system maupun mengontrol system agar keadaan berbahaya dapat terelakkan dan teratasi.

Dalam percobaan ini tujuan yang ingin dicapai yaitu dapat Memplot kurva arus dan tegangan terhadap waktu pengisian dan pengosongan muatan pada kapasitor, dapat  Menginterpretasi grafik  pengisian dan pengosongan muatan kapasitor, serta dapat Menentukan tetapan waktu kapasitif dan kapasitansi kapasitor berdasarkan kurva arus dan tegangan terhadap waktu.
Yang melatar belakangi dilakukannya praktikum ini yaitu untuk mengetahui hubungan tegangan, kuat arus terhadap waktu pengisian maupun pengosongan kapasitor.

TEORI SINGKAT

Pengisan Muatan pada Kapasitor

Dalam Setiap kajian rangkaian RC, fenomena transien dalam proses pengisian dan pengsongan muatan kapasitor menjadi topic utama.

Jika kapasitor pada gambar 2.1 diatas awalnya diasumsikan tidak bermuatan dan saklar dihubungkan ke posisi S1 pada saat t = 0, muatan mengalir melalui resistor dan menuju plat positif kapasitor. Jika muatan pada kapasitor pada beberapa saa adalah Q dan arus rangkaian adalah I, aturan simpal kirchoff memberikan

Vf – VR – VC = 0  (2.1)

Dalam rangkaian tersebut arus sama dengan laju dimana muatan pada kapasitor meningkat :

 I=+dQ/dt .

 Dengan sedikit matematika untuk memisahkan besaran antara Q dan t, diperoleh

Q=C Vf (1-e-t/RC)= Qf(1-et/τ)      (2.2)

Dimana Qf =C Vf  adalah muatan akhir yang dapat pula dinyatakan dalam tegangan.
  
Dimana V(t) adalah tegangan pada suatu saat dalam kapasitor dan Vf adalah tegangan maksimum atau akhir pada ujung-ujung kapasitor sedangkan τ disebut konstanta waktu kapasitif adalah waktu yang dibutuhkan muatan untuk bertambah dari nilai awalnya.

Arus diperoleh dengan mendiferensialkan persamaan (2.2)

I=dQ/dt=-Cf e-t/RC  (2.3)

Pengosongan Muatan Pada Kapasitor
Dengan rangkaian seperti pada gambar 2.1, setelah kapasitor terisi penuh muatan, saklar kemudian dibka untuk mencegah muatan mengalir ke resistor beda potensial pada kapasitor mula mula V0=Q0/C, dengan C adalah kapasitansi. Karena tidak ada arus ketika saklar terbuka, tidak ada beda potensial pada resistor.
Saklar ditutup ke posisi S2 pada waktut=0. Karena kini terdapat beda potensial pada resistor, maka ada arus yang melewati resistor. Arus mula mula adalah

I0=V0/R= Q0/RC   (2.4)

Arus ini disebabkan oleh aliran muatan dari plat positif kapasitor ke plat negative kapasitor melalui resistor. Setelah beberapa wakt, muatan pada kapasitor berkurang. Karena muatan pada kapasitor berkurang, dengan mengambil arah arus searah jarum jam sebagai positif, nesar arus sama dengan laju pengurangan muatan. dan arus dalam rangkaian akan menurun secara eksponensial menurut :

 (-1/RC) (2.5)

di mana Vf  adalah potensial konstan sumber. Jika setelah waktu yang cukup untuk V mencapai V¬f, waktu direset ke t = 0 dan saklar dihubungkan ke posisi S2, maka potensial di ujung-ujung kapasitor akan menurun terhadap waktu menurut :    (2.6)

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  .

Metode Eksperimen, data, Analsis data Pada praktikum arus transien dapat di unduh pada link di berikut.

Laporan Praktikum Elektronika Dasar I unit Arus transien.