PRAKTIKUM ELEKTROMAGNETIK
PERCOBAAN KE III
PENGUKURAN KAPASITOR PELAT SEJAJAR HUBUNGAN SERI
Dosen :
Asisten Dosen :
Nama :
Kelas :
NRP :
Departemen Teknik Elektro
Program Studi Teknik Elektro Industri
2016
Mempelajari hubungan antara nilai kapasitansi dari kapasitor plat sejajar dengan variasi isi ruangan diantara kedua plat. Dengan menempatkan dielektrik tertentu yang disusun secara seri diantara plat, maka dapat ditentukan nilai kapasitansi kapasitor plat sejajar hubungan seri.
Pada gambar diatas, dua buah kapasitor dihubungkan seri antara titik a dan b, pada beda potensial yang konstan, Vab. Dalam hubungan ini, kedua kapasitor selalu mempunyai muatan yang sama, Q. Oleh karena itu, untuk hubungan seri, besar muatan pada semua plat adalah sama
Dengan mengacu kembali pada gambar di atas, didapat:
Vab=Vac+Vcb=QCac+QCcb
Kapasitansi ekivalen Cab dari kombinasi seri diperlihatkan pada gambar diatas, sehingga:
VabQ=1Cac+1Ccb=1Cab
Aplikasi dari rumusan hubungan seri kapasitor yang diaplikasikan pada kapasitor plat sejajar, yang mempunyai dua buah pelat konduktor dengan luas A (m2). Dipisahkan sejauh d (m), berisi dua buah bahan dielektrik dengan permitivitas relative εr1 dan εr2, dengan tebal masing-masing d1 dan d2. Nilai kapasitansi dari kapasitor tersebut adalah sama dengan penjumlahan seri dari masing-masing kapasitor dengan luas A (m2) dengan jarak d1 dan d2 dan dengan bahan dielektrik εr1 dan εr2.
1. Kapasitor plat sejajar 1
2. Plat alumunium dengan tebal 2 mm 1
3. Plat hard vinyk chlorida dengan tebal 2 mm dan 1 mm 1
4. Plat kaca dengan tebal 2 mm 1
5. Capacity meter 1
1. Susunlah kapasitor plat sejajar dengan jarak plat, d = 2 mm. Kosongkan ruang diantara kedua plat (ruang diantara kedua plat berisi udara), kemudian dengan menggunakan capacity meter ukurlah nilai kapasitansi, dan catat pada tabel.
2. Dengan jarak antar plat tetap (d = 2mm), isilah ruang diantara kedua plat tersebut dengan plat kaca tebal 2 mm, kemudian ukurlah nilai kapasitansi dan catat pada tabel.
3. Ulangi langkah (2), gantilah plat kaca dengan plat vinyl chlorida, tebal yang sama.
4. Susunlah kapasitor plat sejajajr dengan jarak antar pelat, d=4 mm. Isilah ruang diantara kedua plat tersebut dengan plat kaca tebal 2 mm (ruang diantara kedua plat berisi kaca setebal 2 mm). Kemudian ukurlah nilai kapasitansi dan catat pada tabel.
5. Ulangi langkah (4), gantilah plat kaca dengan plat vinyl chloride, tebal yang sama.
6. Dengan jarak antar plat tetap, d=4mm, isilah ryang diantara kedua plat tersebut dengan plat kaca tebal 2 mm dan plat vinyl chloride tebal 2 mm, kemudian ukurlah nilai kapasitansi dan catat pada tabel.
7. Dengan persamaan-persamaan dan data-data yang ada, hitunglah nilai kapasitansi untuk langkah (1) sampai dengan (3), kemudian catat pada tabel.
8. Kapasitor yang dihasilkan pada langkah (4), merupakan hubungan seri dari kapasitor pada langkah (1) dan (2). Dari hasil perhitungan pada langkah (1) dan (2), dan dengan persamaan hubungan seri untuk kapasitor, hitung nilai kapasitansi totalnya dan catat pada tabel.
9. Kapasitor yang dihasilkan pada langkah (5), merupakan hubungan seri dari kapasitor pada langkah (1) dan (3). Dari hasil perhitungan pada langkah (1) dan (3), hitunglah nilai kapasitansi totalnya dan catat pada tabel.
10. Kapasitor yang dihasilkan pada langkah (6), merupakan hubungan seri dari kapasitor pada langkah (2) dan (3). Dari hasil perhitungan pada langkah (2) dan (3), hitunglah nilai kapasitansi totalnya dan catat pada tabel.
11. Bandingkan hasil perhitungan dan pengukuran pada tabel percobaan, dan beri kesimpulan.
VI. DATA HASIL PERCOBAAN
NO
|
LANGKAH PRCOBAAN
|
HASIL PERHITUNGAN KAPASITANSI, C (μF)
|
HASIL PENGUKURAN KAPASITANSI, C (μF)
|
%ERROR
|
1
|
Udara 2 mm
|
0,00019935
|
0,00068
|
24,108%
|
2
|
Kaca 2 mm
|
0,000351653
|
0,0018
|
48,81%
|
3
|
Vinyl chlorida 2 mm
|
0,000263839
|
0,00074
|
180,47%
|
4
|
Kaca + udara 2 mm
|
0,000254082
|
0,00058
|
128,27%
|
5
|
Vinyl + udara 2 mm
|
0,000226689
|
0,00054
|
120,56%
|
6
|
Vinyl + kaca 2 mm
|
0,000301384
|
0,00062
|
99,08%
|
PERHITUNGAN
- C=8,86×10-6(1×0,092×10-3)=0,0003987μF
- Cseri=Cudara×CudaraCudara+Cudara=0,0003987×0,00039870,0003987+0,0003987=0,00019935μF
- C=8,86×10-6(1,764×0,092×10-3)=0,0007033068μF
- Cseri=Ckaca×CkacaCkaca+Ckaca=0,0007033068×0,00070330680,0007033068+0,0007033068=0,000351653μF
3. VINYL CHLORIDA 2 mm
- C=8,86×10-6(1,3235×0,092×10-3)=0,0005276479μF
- Cseri=Cvinyl×CvinylCvinyl+Cvinyl=0,0005276479×0,00052764790,0005276479+0,0005276479=0,000263839μF
4. KACA + UDARA 2 mm
- Cseri=Ckaca×CudaraCkaca+Cudara=0,0007033068×0,00039870,0007033068+0,0003987=0,000254082μF
- Cseri=Cvinyl×CudaraCvinyl+Cudara=0,0005276479×0,00039870,0005276479+0,0003987=0,000226689 μF
- Cseri=Cvinyl×CkacaCvinyl+Ckaca=0,0005276479×0,00070330680,0005276479+0,0007033068=0,000301384 μF
VII. ANALISIS DATA
Pada percobaan ini, kelompok kami akan melakukan percobaan tentang pengukuran kapasitor pelat sejajar hubungan seri. Peralatan yang digunakan dalam percobaan antara lain kapasitor plat sejajar, plat aluminium (dengan tebal 2 mm), plat hard vinyl chlorida (dengan tebal 2 mm dan 1 mm), plat kaca (denga tebal 2 mm), dan capacity meter. Pertama, rangkailah peralatan seperti pada gambar rangkaian percobaan. Setelah itu, susunlah kapasitor plat sejajar dengan jarak plat d=2 mm. Kosongkan ruang diantara kedua plat (ruang diantara kedua plat berisi udara), kemudian dengan menggunakan capacity meter ukurlah nilai kapasitansi. Catatlah data pada hasil pengukuran kapasitansi udara 2 mm. Sehingga diperoleh nilai kapasitansi udara 2 mm sebesar 0,0005 μF. Kemudian hitung secara teoritis dengan menggunakan rumus :C=8,86×10-6(1×0,092×10-3)=0,0003987μF. Jadi,
Cseri=Cudara×CudaraCudara+Cudara=0,0003987×0,00039870,0003987+0,0003987=0,00019935μF
Setelah itu dengan jarak plat tetap (d=2 mm), isilah ruang diantara kedua plat tersebut dengan plat kaca tebal 2 mm, kemudian ukurlah nilai kapasitansi. Catatlah data pada hasil pengukuran kapasitansi kaca 2 mm sebesar 0,0013μF. Kemudian hitung secara teoritis dengan menggunakan rumus :
C=8,86×10-6(1,764×0,092×10-3)=0,0007033068μF
Cseri=Ckaca×CkacaCkaca+Ckaca=0,0007033068×0,00070330680,0007033068+0,0007033068=0,000351653μF
Ukur juga presentase error dengan menggunakan rumus :
%error=|Hasil perhitungan kapasitansi C(μF)-Hasil pengukuran kapasitansiC(μF)Hasil perhitungan kapasitansi C(μF)|×100%
Setelah itu gantilah plat kaca dengan hard vinyl chlorida dengan tebal yang sama. Catatlah data pada hasil pengukuran kapasitansi vinyl chlorida 2 mm sebesar 0,00079μF. Kemudian hitung secara teoritis dengan menggunakan rumus :
C=8,86×10-6(1,3235×0,092×10-3)=0,0005276479μF
Cseri=Cvinyl×CvinylCvinyl+Cvinyl=0,0005276479×0,00052764790,0005276479+0,0005276479=0,000263839μF
Setelah itu susunlah kapasitor plat sejajar dengan jarak antar plat, d=4mm. Isilah ruang diantara kedua plat tersebut dengan plat kaca tebal 2 mm (ruang diantara kedua plat berisi kaca setebal 2 mm). Kapasitor ini merupakan hubungan seri dari kapasitor pada udara dan kaca. Catatlah data pada hasil pengukuran kapasitansi seri (udara dan kaca) 2 mm sebesar 0,00039μF. Kemudian hitung secara teoritis dengan menggunakan rumus :
Cseri=Ckaca×CudaraCkaca+Cudara=0,0007033068×0,00039870,0007033068+0,0003987=0,000254082μF
Kemudian gantilah plat kaca dengan plat hard vinyl chlorida, tebal yang sama. Kapasitor ini merupakan hubungan seri dari kapasitor pada udara dan vinyl chlorida. Catatlah data pada hasil pengukuran kapasitansi seri (udara dan vinyl chlorida) 2 mm sebesar 0,00038 μF. Kemudian hitung secara teoritis dengan menggunakan rumus :
Cseri=Cvinyl×CudaraCvinyl+Cudara=0,0005276479×0,00039870,0005276479+0,0003987=0,000226689 μF
Dengan jarak antar plat tetap, d=4 mm, isilah ruang diantara kedua plat tersebut dengan plat kaca tebal 2 mm dan plat hard vinyl chlorida tebal 2 mm. Kapasitor ini merupakan hubungan seri dari kapasitor pada kaca dan vinyl chlorida. Catatlah data pada hasil pengukuran kapasitansi seri (kaca dan vinyl chlorida) 2 mm sebesar 0,000362448 μF. Kemudian hitung secara teoritis dengan menggunakan rumus :
Cseri=Cvinyl×CkacaCvinyl+Ckaca=0,0005276479×0,00070330680,0005276479+0,0007033068=0,000301384 μF
Dari data yang diperoleh diatas, terlihat bahwa nilai kapasitansi seri (kaca+kaca) 2 mm merupakan nilai kapasitansi seri terbesar jika dibandingkan dengan nilai kapasitansi seri (udara+udara) 2 mm dan (vinyl+vinyl) 2 mm. Hal ini dikarenakan nilai dari permitivitas relatif dari kaca terbesar diantara udara dan vinyl chlorida. Dan dari data yang diperoleh diatas, terlihat bahwa nilai kapasitansi seri (kaca+vinyl) merupakan nilai kapasitansi seri terbesar jika dibandingkan dengan nilai kapasiansi seri (kaca+udara) dan (vinyl+udara). Hal ini karena nilai dari permitivitas relatif dari kaca adalah terbesar pertama dan nilai dari permitivitas relatif dari vinyl adalah terbesar kedua, sedangkan nilai dari permitivitas relatif dari udara adalah terbesar ketiga. Oleh karena itu, nilai dari kapasitansi seri (kaca+vinyl) adalah nilai kapasitansi terbesar daripada yang lainnya.
1. Nilai kapasitansi kapasitor plat sejajar bergantung pada luas plat yang berhadapan, jarak antar plat, dan bahan dielektrik ruang antar plat.
2. Nilai kapasitansi kapasitor pelat sejajar berbanding lurus dengan luas plat yang berhadapan serta berbanding terbalik dengan jarak antar plat.
3. Nilai kapasitansi terbesar yaitu dengan menggunakan bahan dielektrik kaca karena kaca memiliki nilai permitivitas relatif tertinggi dibandingkan dengan udara dan vinyl chlorida.
