novitanobie14.files.wordpress.com · Web viewTelah dilakukan percobaan plat kapasitor (L7). Percobaan ini dilakukan dengan memanfaatkan prinsip kapasitor pada plat sejajar. Kapasitor,

i

PLAT KAPASITOR (L7)

NOVITA ANGGREINI

1413100034

JURUSAN KIMIA

FAKULTAS MATEMATIKA DAN ILMU PENGETAHUAN ALAM

INSTITUT TEKNOLOGI SEPULUH NOPEMBER SURABAYA

ABSTRAK

Telah dilakukan percobaan plat kapasitor (L7). Percobaan ini dilakukan dengan

memanfaatkan prinsip kapasitor pada plat sejajar. Kapasitor, kadang – kadang disebut

kondensator adalah piranti elektronik yang berfungsi sebagai penyimpan muatan listrik

(Q). Sedangkan kapasitan adalah kemampuan dari kapasitor untuk menyimpan muatan.

Untuk menentukan kapasitansi pada 2 buah plat sejajar pada saat pengamatan yaitu

dengan menggunakan rumus C = q/v, sedangkan untuk menentukan kapasitansi pada 2

buah plat sejajar pada saat perhitungan yaitu dengan menggunakan rumus C = ε0 x A/d.

Dilakukan variasi diameter (1 mm, 3 mm, 5 mm, dan 7 mm) yang bertujuan untuk

mengetahui pengaruh diameter plat terhadap kapasitansi. Hasil yang diperoleh

menunjukkan rata – rata besar kapasitansi (C) dalam perhitungan adalah 1.899 x 10-10

Farad. Sedangkan rata – rata besar kapasitansi (C) dalam pengamatan adalah 1.00 x 10 -10

Farad. Percobaan ini memiliki kesalahan sebesar 9.12%.

Kata kunci : kapasitor, kapasitansi (C), plat sejajar, muatan listrik (Q), dan variasi

diameter.

ii

DAFTAR ISI

BAB I...................................................................................................................................1

PENDAHULUAN...............................................................................................................1

1.1 Latar Belakang...............................................................................................................1

1.2 Rumusan Masalah..........................................................................................................1

1.3 Tujuan............................................................................................................................1

BAB II..................................................................................................................................2

DASAR TEORI...................................................................................................................2

2.1 Muatan Listrik................................................................................................................2

2.2 Arus DC.........................................................................................................................3

2.3 Potensial Listrik dan Beda Potensial..............................................................................3

2.4 Kapasitor........................................................................................................................5

2.5 Kapasitor Keping Sejajar...............................................................................................6

2.6 Dielektrikum..................................................................................................................7

BAB III..............................................................................................................................11

METODOLOGI PERCOBAAN........................................................................................11

3.1 Peralatan dan Bahan.....................................................................................................11

3.2 Cara Kerja....................................................................................................................11

BAB IV..............................................................................................................................13

ANALISIS DATA DAN PEMBAHASAN.......................................................................13

4.1 Analisis Data................................................................................................................13

4.2 Perhitungan..................................................................................................................14

4.3 Pembahasan..................................................................................................................18

BAB V................................................................................................................................20

KESIMPULAN..................................................................................................................20

DAFTAR PUSTAKA........................................................................................................21

iii

LAMPIRAN.......................................................................................................................22

RALAT PERHITUNGAN.................................................................................................22

A. Ralat Perhitungan Muatan (Q)...................................................................................22

iv

DAFTAR GAMBAR

Gambar 1 Kerja dilakukan oleh medan listrik pada waktu memindahkan muatan positif

dari posisi a ke posisi b........................................................................................................4

Gambar 2 Kapasitor : Diagram dari (a) pelat sejajar, (b) bentuk silinder (pelat sejajar

yang digulung, (c) Foto kapasitor yang sebenarnya............................................................5

Gambar 3 Kapasitor pelat sejajar dihubungkan ke sebuah baterai......................................6

Gambar 4 Pandangan molekuler mengenai efek dielektrikum..........................................10

Gambar 5 Rangkaian alat percobaan Plat Kapasitor..........................................................11

v

DAFTAR TABEL

Tabel 1 Konstanta Dielektrikum (20° C).............................................................................8

Tabel 2 Data hasil pengamatan Q pada jarak d = 1 milimeter...........................................13




Tabel 6 Data hasil pengukuran plat kapasitor....................................................................14

Tabel 7 Data besar Kapasitansi hasil perhitungan.............................................................14

Tabel 8 Besar Kapasitansi hasil pengamatan dengan d = 10-3 m......................................15

Tabel 9 Besar Kapasitansi hasil pengamatan dengan d = 3 x 10-3 m................................16

Tabel 10 Besar Kapasitansi hasil pengamatan dengan d = 5 x 10-3 m..............................17

Tabel 11 Besar Kapasitansi hasil pengamatan dengan d = 7 x 10-3 m..............................17

Tabel 12 Ralat pengukuran Q pada d = 1 mm...................................................................22




vi

BAB I

PENDAHULUAN

1.1 Latar Belakang

Di kehidupan sehari - hari banyak peralatan – peralatan yang memanfaatkan plat

kapasitor. Kapasitor atau kadang - kadang disebut kondensator adalah sebuah alat yang

dapat menyimpan muatan listrik, dan terdiri dari dua benda yang merupakan penghantar

(biasanya pelat atau lembaran) yang diletakkan berdekatan tetapi tidak saling menyentuh.

Kapasitor banyak digunakan pada rangkaian – rangkaian elektronik, salah satunya

penyimpan muatan untuk penggunaan akhir, seperti lampu kilat kamera, dan sebagai

cadangan energi pada komputer jika listrik mati.

Dengan banyaknya pemanfaatan dari kapasitor di kehidupan sehari – hari. Maka perlu

dilakukan percobaan ini untuk mengetahui serta memahami lebih lanjut mengenai

kapasitan pada dua buah plat sejajar serta pengaruh diameter plat dan tegangan terhadap

kapasitan.

1.2 Rumusan Masalah

Permasalahan yang muncul dalam percobaan plat kapasitor adalah bagaimana cara

menentukan kapasitan pada 2 (dua) buat plat sejajar, menentukan pengaruh diameter plat

dan tegangan terhadap kapasitan, dan membandingkan besaran C (kapasitan) hasil

perhitungan dengan pengamatan.

1.3 Tujuan

Tujuan percobaan plat kapasitor adalah untuk menentukan kapasitan pada 2 (dua)

buat plat sejajar, menentukan pengaruh diameter plat dan tegangan terhadap kapasitan,

dan membandingkan besaran C (kapasitan) hasil perhitungan dengan pengamatan.

1

BAB II

DASAR TEORI

2.1 Muatan Listrik

Muatan listrik pada benda bersifat tercatu atau terkuantisasi. Artinya, nilai

muatan itu selalu merupakan kelipatan bulat dari muatan elementer (e) yang besarnya

1,602 x 10-19 coulomb. Diketahui bahwa muatan elektron senilai dengan –e dan proton (p)

senilai dengan muatan +e. Artinya, besar muatan pada elektron dan proton sama, hanya

saja jenis muatan elektron adalah negatif, sedangkan p positif.

Jumlah muatan listrik bersifat kekal (conserved static), sehingga “dalam setiap

reaksi pada sistem tertutup atau terisolasi maka jumlah muatan listrik yang terlibat selalu

kekal”. Hal ini dicontohkan pada beberapa peristiwa berikut ini :

a. Peluruhan α pada uranium alam (U238) : 92U238 → 2He4 + 90Th234

b. Peluruhan β pada karbon 14 (C14) : 6C14 → -1e + 7N14 + v

c. Annihilasi (penggabungan elektron dengan positron dan menghasilkan sinar

gamma) : -1e + +1e → 2γ. Positron adalah partikel elementer yang massa dan

muatannya sama dengan elektron, namun muatan listriknya positif.

Sifat interaksi antarmuatan dian yang sejenis adalah saling tolak, dan muatan

berlawanan tanda (tidak sejenis) adalah saling tarik. Gaya interaksi ini disebut gaya

Coulomb. Penghantar (konduktor) listrik merupakan bahan yang kaya partikel elementer

bermuatan listrik negatif dan muatan itu bebas bergerak. Partikel itu disebut elektron

bebas (eb). Namun, elektron di dalam isolator tidaklah bebas, dikatakan bahwa isolator

merupakan bahan yang miskin kandungan eb. Bahan semikonduktor memiliki kerapatan

eb berada antara konduktor dengan isolator. Sifat saling tolak antarmuatan senama,

menyebabkan eb di konduktor selalu berada di posisi terjauh satu sama lainnya sehingga

gaya tolak antarmuatan itu minimal. Itulah yang menyebabkan eb selalu berada di

permukaan konduktor. Adapun bagian dalam dari konduktor selalu bersifat netral secara

kelistrikan. Pada isolator, elektron tidak mudah bergerak, sehingga muatan kelistrikan

atom penyusunnya dapat tersebar ke seluruh bagian benda, baik di permukaan maupun di

sebelah dalam benda (Priyambodo, 2010).

2

2.2 Arus DC

Arus listrik didefinisikan sebagai laju aliran muatan listrik yang melalui suatu

luasan penampang lintang. Jika ΔQ adalah muatan yang mengalir melalui penampang

lintang A dalam waktu Δt, arus adalah :

I = ΔQΔt 2.1

Satuan SI untuk arus adalah ampere (A) :

1 A = 1 C/s 2.2

(Tipler, 1991).

Arus listrik diukur dalam coulomb per detik; satuan ini diberi nama khusus,

ampere (disingkat amp atau A), dari nama fisikawan Perancis Andre Ampere (1775 –

1836). Berarti, 1 A = 1 C / det. Satuan –satuan terkecil yang sering kali digunakan adalah

seperti miliampere (1 mA = 10-3 A) dan mikroampere (1 μA = 10-6 A) (Giancoli, Physics :

Principles with Applications, 1998).

Arus listrik dibedakan menjadi dua jenis, yaitu arus listrik searah (direct current

= DC) dan arus bolak – balik (alternating current = AC). DC disebabkan oleh sumber

arus berkutub tetap, sedangkan AC oleh sumber arus dengan kutub berubah terhadap

waktu. Pada sumber DC mengenal kutub positif dan negatif, sedangkan untuk AC tidak

mengenal kedua kutub itu (Priyambodo, 2010).

2.3 Potensial Listrik dan Beda Potensial

Potensial listrik sebagai energi potensial per satuan muatan. Potensial listrik

dinyatakan dengan simbol V. Jika titik muatan q memiliki energi potensial listrik EPa

pada titik a, potensial listrik Va pada titik ini adalah

Va = EPa

q 2.3

Hanya perbedaan potensial yang bisa diukur secara fisik. Berarti hanya selisih

pada potensial atau beda potensial, antara dua titik a dan b (seperti a dan b pada Gambar

1) yang dapat diukur. Karena selisih energi potensial, EPa – EPb, sama dengan negatif dari

3

kerja, Wba, yang dilakukan oleh gaya listrik untuk memindahkan muatan dari titik b ke

titik a, kita mendapatkan beda potensial Vab sebesar

Vab = Va – Vb = Wba

q 2.4

Satuan potensial listrik, dan beda potensial adalah joule / coulomb dan diberikan

nama khusus, volt untukmenghormati Alessandro Volta (1745 – 1827 : ia terutama

dikenal sebagai penemu baterai listrik). Volt disingkat menjadi V, sehingga 1 V = 1 J / C.

Pelat positif berada pada potensial yang lebih tinggi dari pelat negatif, berarti benda

bermuatan positif bergerak secara alami dari potensial tinggi ke potensial rendah. Muatan

negatif melakukan yang sebaliknya. Beda potensial, karena diukur dalam volt, disebut

juga voltase atau tegangan.

Karena potensial listrik didefinisikan sebagai energi potensial per satuan muatan,

maka perubahan energi potensial muatan q ketika berpindah di antara dua titik a dan titik

b adalah

ΔEP = EPb – EPa = qVba 2.5

Maka, jika sebuah benda dengan muatan q bergerak melewati beda potensial Vba, energi

potensialnya berubah sebesar qVba (Giancoli, Fisika, 2001).

4

Gambar 1 Kerja dilakukan oleh medan listrik pada waktu memindahkan muatan

positif dari posisi a ke posisi b.

2.4 Kapasitor

Kapasitor, kadang – kadang disebut kondensator, adalah sebuah alat yang dapat

menyimpan muatan listrik, dan terdiri dari dua benda yang merupakan penghantar

(biasanya pelat atau lembaran) yang diletakkan berdekatan tetapi tidak saling menyentuh.

Kapasitor banyak digunakan pada rangkaian – rangkaian elektronik: penyimpan muatan

untuk penggunaan akhir, seperti lampu kilat kamera, dan sebagai cadangan energi pada

komputer jika listrik mati; kapasitor menahan limpahan muatan dan energi untuk

melindungi rangkaian; kapasitor – kapasitor kecil berperan sebagai memori untuk “satu”

dan “nol” dari kode biner pada Random Acces Memory (RAM) di komputer; dan

kapasitor melayani banyak aplikasi lainnya. Sebuah kapasitor biasanya terdiri dari

sepasang pelat sejajar dengan luas A yang dipisahkan oleh jarak d yang kecil (Gambar 2).

Sering kali kedua pelat tersebut digulung menjadi bentuk silinder dengan kertas atau

isolator lainnya dipakai sebagai pemisah pelat – pelat tersebut (Gambar 2; Gambar 2

adalah foto dari beberapa kapasitor yang dipakai untuk berbagai aplikasi). Pada diagram,

kapasitor digambarkan dengan simbol

[simbol kapasitor]

(Giancoli, Physics : Principles with Applications, 1998).

Kapasitor pertama untuk menyimpan muatan listrik yang besar adalah botol (jar)

dengan lempengan emas di dalam dan di luarnya yang disebut Leyden jar. Kapasitor

tersebut ditemukan pada abad ke- 18 di Leyden (Belanda) oleh para eksperimentalis, yang

5

Gambar 2 Kapasitor : Diagram dari (a) pelat sejajar, (b) bentuk silinder (pelat

sejajar yang digulung, (c) Foto kapasitor yang sebenarnya.

ketika mempelajari pengaruh muatan listrik terhadap manusia dan hewan, mendapatkan

ide untuk mencobs menyimpan sejumlah besar muatan ke dalam botol air (Tipler, 1991).

2.5 Kapasitor Keping Sejajar

Kapasitor yang biasa digunakan adalah kapasitor keping sejajar yang

menggunakan dua keping konduktor sejajar. Dalam praktek, keping ini dapat berupa

lapisan – lapisan logam yang tipis, yang terpisah dan terisolasi satu sama lain dengan

suatu tumpukan kertas. Ketika keping – keping terhubung pada piranti yang bermuatan,

contohnya baterai, muatan dipindahkan dari satu konduktor ke konduktor lainnya sampai

perbedaan potensial antara konduktor – konduktor, akibat muatan – muatan yang sam dan

berlawanan tanda yang miliki konduktor – konduktor tersebut, sama dengan beda

potensial antara ujung – ujung baterai. Jumlah muatan pada keping bergantung pada

perbedaan potensial dan pada geometri dari kapasitor, contohnya pada luas dan jarak

antarkeping pada kapasitor keping sejajar. Misalkan Q adalah besar muatan pada tiap

keping dan V adalah perbedaan potensial antara keping – keping. Rasio Q/V disebut

kapasitansi C :

C = QV 2.7

Kapasitansi adalah suatu ukuran dari “kapasitas” penyimpananmuatan untuk

suatu perbedaan potensial tertentu. Satuan SI dari kapasitansi adalah Coulomb per volt,

yamg sering disebut farad (F) setelah didefinisikan oleh eksperimentalis besar dari

Inggris Michael Faraday :

1 F = 1 C/V 2.6

6

Gambar 3 Kapasitor pelat sejajar dihubungkan ke sebuah baterai.

Karena farad merupakan satuan yang cukup besar, sering digunakan subkelipatan dari

farad seperti mikrofarad (1 μF = 10-6 F) atau picofarad (1pF = 10-12 F).

Misalkan suatu kapasitor keping sejajar terdiri dari dua keping yang sama luasnya

A dan terpisah dengan jarak s. Harga s lebih kecil dibandingkan panjang dan lebar

keping. Kita berikan muatan +Q pada satu keping dan –Q pada keping lainnya. Karena

keping-keping ini berdekatan, medan listrik pada suatu titik di antara keping (tidak

termasuk titik-titik di dekat ujung keping) mendekati besar medan yang diakibatkan oleh

dua bidang tak terhingga yang sejajar tetapi muatannya berlawanan. Tiap bidang

memberikan medan listrik seragam sebesar σ/2 ε0, sehingga medan total di antara keping

adalah E = σ/ ε0, dimana σ = Q/A adalah muatan per satuan luas pada tiap bidang. Karena

medan listrik antara bidang – bidang kapasitor bersifat seragam, perbedaan potensial

antara bidang sama dengan medan dikali jarak pemisah s :

V = Es = σε s =

QsεA 2.7

Dengan demikian kapasitansi dari kapasitor keping sejajar adalah :

C = QV =

εAs 2.8

Catat bahwa karena V sebanding dengan Q maka kapasitansi tidak bergantung pada

muatan maupun tegangan kapasitor tetapi hanya pada faktor – faktor geometri. Untuk

suatu kapasitor keping sejajar, kapasitansi sebanding dengan luas keping dan berbanding

terbalik dengan jarak pemisah. Secara umum, kapasitansi bergantung pada ukuran,

bentuk, dan pengaturan geometri dari konduktor – konduktor. Karena kapasitansi

dinyatakan dengan farad dan A/s dalam meter, maka satuan SI untuk permitivitas ruang

hampa ε0 juga dapat ditulis sebagai farad per meter sesuai dengan persamaan 2.4 :

ε0 = 8,85 x 10-12 F/m = 8,85 pF/m 2.9

Suatu perhitungan numerik akan menggambarkan bagaimana besarnya satuan kapasitansi

(Tipler, 1991).

2.6 Dielektrikum

Sebagian besar kapasitor memiliki lembaran isolator (misalnya kertas atau

plastik) yang disebut dielektrikum yang diletakkan di antara pelat – pelatnya. Hal ini

7

dilakukan untuk beberapa tujuan. Pertama, karena tegangan yang lebih tinggi dapat

diberikan tanpa adanya muatan yang melewati ruang antar pelat, walaupun tidak secepat

udara, dielektrikum terputus (muatan tiba – tiba mulai mengalir melaluinya ketika

tegangan cukup tinggi). Di samping itu dielektrikum memungkinkan pelat diletakkan

lebih dekat satu sama lain tanpa bersentuhan, sehingga memungkinkan naiknya

kapasitansi karena d lebih kecil. Dan akhirnya, secara eksperimental ditemukan bahwa

jika dielektrikum memenuhi ruang antara kedua konduktor tersebut, kapasitansi akan naik

sebesar faktor K yang dikenal sebagai konstanta dielektrikum (Tabel 1). Maka untuk

kapasitor pelat sejajar,

C = K ε0 Ad 2.10

Persamaan ini juga dapat dituliskan

C = ε0 Ad 2.11

di mana

ε = K ε0 2.12

merupakan permitivitas bahan tersebut (Giancoli, Physics : Principles with Applications,

1998).

Tabel 1 Konstanta Dielektrikum (20° C)

Bahan Konstanta Dielektrikum, K

Hampa Udara 1,0000

Udara (1 atm) 1,0006

Parafin 2,2

Karet, padatan 2,8

Vinyl (plastik) 2,8 – 4,5

Kertas 3 – 7

Kuarsa 4,3

Kaca 4 – 7

Porselen 6 – 8

Mika 7

8

Ethyl alkohol 24

Air 80

(Giancoli, Fisika, 2001)

Sekarang kita teliti dari sudut pandang molekuler, mengapa kapasitansi sebuah

kapasitor bertambah bila dielektrikum disisipkan antara kedua pelatnya. Perhatikan

sebuah kapasitor yang pelat – pelatnya dipisahkan oleh udara. Kapasitor ini mempunyai

muatan +Q pada satu pelat dan –Q di pelat lain (Gambar 4a). kapasitor diisolasi (tidak

dihubungkan ke baterai) sehingga muatan tidak bisa mengalir ke atau dari pelat – pelat

tersebut. Beda potensial antara kedua pelat V0, dinyatakan oleh persamaan Q = C0 V0;

indeks (0) menunujukkan situasi ketika di antara pelat – pelat tersebut terdapat udara.

Sekarang kita sisipkan dielektrikum di antara kedua pelat (Gambar 4b) karena adanya

medan listrik antara pelat – pelat tersebut, molekul – molekul akan cenderung menjadi

terorientasi sebagaimana digambarkan. Efek netto pada setiap kasus adalah seakan – akan

ada muatan negatif total pada sisi luar dielektrikum yang menghadap pelat positif, dan

muatan positif total pada sisi yang berlawanan, sebagaimana ditunjukkan pada Gambar

2.4c.

Gaya diperkecil oleh faktor K, konstanta dielektrikum. Hal ini ditunjukkan

dengan kenyataan bahwa beberapa garis medan listrik sebenarnya tidak menembus

dielektrikum, tetapi berakhir (dan mulai kembali) pada muatan – muatan yang diinduksi

pada permukaan dielektrikum (Gambar 4c). Karena gaya pada muatan tes diperkecil

sebesar faktor K, kerja yang diperlukan untuk memindahkannya dari satu pelat ke yang

lainnya diperkecil oleh faktor K. Tegangan, yang merupakan kerja yang dilakukan per

satuan muatan, dengan demikian harus berkurang juga sebesar faktor K. Maka, tegangan

antar pelat menjadi:

V = V 0K 2.13

Sekarang muatan Q pada pelat tidak berubah., karena terisolasi. Jadi kita dapatkan

Q = CV 2.14

di mana C adalah kapasitansi bila ada dielektrikum. Jika kita gabungkan persamaan ini

dengan hubungan, V = V0 / K, kita mendapatkan

9

C = QV

= QV 0 /K

=QKV 0 = KC0 2.15

karena C0 = Q / V0. Dengan demikian, dari sudut pandang atomik, kita memahami

mengapa kapasitansi bertambah dengan faktor K.

Banyak keyboard komputer beroperasi dengan kapasitansi. Setiap tuts dihubungkan ke

pelat teratas kapasitor. Pelat teratas bergerak ke bawah ketika tuts ditekan, berarti

memperkecil jarak antara pelat – pelat kapasitor, dan menaikkan kapasitansi. Perubahan

kapasitansi menjadi terdeteksi oleh rangkaian elektronik. Kapasitor tersebut dirancang

sedemikian rupa agar perubahan kapasitansi berbeda untuk setiap tuts. Artinya,

perubahan kapasitansi yang terdeteksi merupakan pertanda tuts mana yang ditekan

(Giancoli, Physics : Principles with Applications, 1998).

Pembuatan kapasitor elektronis pada kawasan kapasitansi dipilih berdasar

geometri kapasitor atau jenis dielektrik yang digunakan. Dielektrik pada kapasitor

memiliki keterbatasan, sebab kuat medan listrik yang besar dapat mengakibatkan ionisasi

pada dielektrik sehingga dielektrik yang semula isolator dapat berubah menjadi

konduktor, dan menyebabkan dielektrik dadal (breakdown) sehingga kapasitor bocor.

Kuat medan listrik maksimum (Emak) yang masih dapat digunakan pada sebuah

dielektrik kapasitordisebut kekuatan dielektrik. Kekuatan dielektrik ini bergantung pada

struktur fisis isolator. Medan listrik maksimum (Emak) disebut juga medan listrik dadal

dilambangkan Ebd dan ini terjadi pada saat beda potensial antarpelat maksimum Vmak.

Beda potensial itu disebut pula tegangan dadal (break down voltage) yang dilambangkan

Vbd. Jika pada pelat sejajar itu berjarak antarpelat d maka Ebd dinyatakan dalam kV/mm,

dan memenuhi kaitan :

10

Gambar 4 Pandangan molekuler mengenai efek dielektrikum

Ebd = V bd

d 2.16

(Priyambodo, 2010)

BAB III

METODOLOGI PERCOBAAN

3.1 Peralatan dan Bahan

Peralatan dan bahan yang digunakan dalam percobaan plat kapasitor antara

lain : sebuah I-Measuring Amplifier D, Sebuah Parallel Plat Kapasitor D, Sebuah

Regulated Power Supply 0-300 V, dan dua buah Voltmeter.

3.2 Cara Kerja

Keterangan Gambar : 1. Power Supply

2. I-Measuring

3. Voltmeter

4. Kabel Resistor

5. Kabel Koaksial

11

Gambar 5 Rangkaian alat percobaan Plat Kapasitor

6. Sepasang Plat Kapasitor

7. Tempat mengatur diameter Plat

Langkah pertama yang dilakukan yaitu disusun peralatan seperti pada gambar

3.1. Diatur tegangan pada power supply yaitu 7 volt dan dilakukan pengisian selama 30

detik. Dilepas kabel dari resistor pada kutub positif plat kemudian dimasukkan kabel

koaksial dan dicatat harga “V” hasil pengamatan pada voltmeter. Diulangi langkah seperti

diatas untuk jarak antar plat kapasitor berbeda, yaitu dengan variasi 1 mm, 3 mm, 5 mm,

dan 7 mm.

12

BAB IV

ANALISIS DATA DAN PEMBAHASAN

4.1 Analisis Data

Dari percobaan plat kapasitor yang telah dilakukan, didapatkan data muatan (Q)

dalam tabel berikut :

Tabel 2 Data hasil pengamatan Q pada jarak d = 1 milimeter

No. Tegangan (Volt) Jarak (mm) Muatan (C)

1 7 1 2.0 x 10-9

2 7 1 1.5 x 10-9

3 7 1 2.0 x 10-9

4 7 1 1.5 x 10-9

5 7 1 1.5 x 10-9



1 7 3 5x 10-10

2 7 3 5x 10-10

3 7 3 5x 10-10

4 7 3 5x 10-10

5 7 3 5x 10-10



1 7 5 3x 10-10

2 7 5 4x 10-10

3 7 5 4x 10-10

4 7 5 5x 10-10

13

5 7 5 3x 10-10



1 7 7 1 x 10-10

2 7 7 3 x 10-10

3 7 7 2 x 10-10

4 7 7 2 x 10-10

5 7 7 3 x 10-10

Tabel 6 Data hasil pengukuran plat kapasitor

No. Ukuran Nilai

1 Keliling 0.802 m

2 Jari – Jari 0.1277 m

3 Luas 0.05121 m2

4.2 Perhitungan

4.2.1 Besar C (Kapasitansi) hasil Perhitungan

Diketahui :

Jarak antar Plat Kapasitor : d = 3 mm = 3 x 10-3 m

Luas Kapasitor : A = 5.121 x 10-2 m2

Permivitas Hampa : ε0 = 8.85 x 10-12 C2/NM2

Besar Kapasitansi :

C =ε0 A

d =

8.85 x 10−12 C2

N M 2 x5.121 x 10−2 m2

¿3 x10−3 ¿

= 1.511 x 10-10 Farad

14

Tabel 7 Data besar Kapasitansi hasil perhitungan

NO d (m) A (m2) ε0 (C2/NM2) C (Farad)

1 1 x 10-3 5.121 x 10-2 8.85 x 10-12 4.532 x 10-10

2 3 x 10-3 5.121 x 10-2 8.85 x 10-12 1.511 x 10-10

3 5 x 10-3 5.121 x 10-2 8.85 x 10-12 9.064 x 10-11

4 7 x 10-3 5.121 x 10-2 8.85 x 10-12 6.474 x 10-11

Rata-Rata 1.899 x 10-10

4.2.2 Besar C (Kapasitansi) hasil pengamatan dengan d = 10-3 m

Diketahui : Q = 1.5 x 10-9 C

V = 7.0 volt

d = 10-3 m

Ditanya : Besar Kapasitansi ?

Jawab :

C = QV = 1.5 x 10−9 C

7volt = 2.142 x 10-10 Farad

Tabel 8 Besar Kapasitansi hasil pengamatan dengan d = 10-3 m

NO Tegangan (Volt) Jarak (m) Muatan ( C ) C (Farad)

1 7 0.001 2.0 x 10-9 2.857x 10-10

2 7 0.001 1.5x 10-9 2.142x 10-10

3 7 0.001 2.0 x 10-9 2.857x 10-10

4 7 0.001 1.5x 10-9 2.142x 10-10

5 7 0.001 1.5x 10-9 2.142x 10-10

rata-rata 1.7 x 10-9 2.428x 10-10

15

4.2.3 Besar C (Kapasitansi) hasil pengamatan dengan d = 3 x 10-3 m

Diketahui : Q = 5 x 10-10 C

V = 7.0 volt

d = 3 x 10-3 m


Jawab :

C = QV = 5x 10−10C

7 volt = 7.143 x 10-11 Farad

Tabel 9 Besar Kapasitansi hasil pengamatan dengan d = 3 x 10-3 m

N

o.Tegangan (Volt ) Jarak (m) Muatan ( C ) C (Farad)

1 7 0.003 5x 10-10 7.143 x 10-11

2 7 0.003 5x 10-10 7.143 x 10-11

3 7 0.003 5x 10-10 7.143 x 10-11

4 7 0.003 5x 10-10 7.143 x 10-11

5 7 0.003 5x 10-10 7.143 x 10-11

rata-rata 5x 10-10 7.143 x 10-11



V = 7.0 volt

d = 5 x 10-3 m

16


Jawab :

C = QV = 4.0 x10−10C

7 volt = 5.714 x 10-11 Farad


No

.Tegangan (Volt ) Jarak (m) Muatan ( C ) C (Farad)

1 7 0.005 3x 10-10 4.285x 10-11

2 7 0.005 4x 10-10 5.714x 10-11

3 7 0.005 4x 10-10 5.714x 10-11

4 7 0.005 5x 10-10 7.142x 10-11

5 7 0.005 3x 10-10 4.285x 10-11

rata-rata 3.8 x 10-10 5.428x 10-11



V = 7.0 volt

d = 7 x 10-3 m


Jawab :

C = QV = 3.0 x 10−10C

7 volt = 4.285 x 10-11 Farad

17


No. Tegangan (Volt ) Jarak (m) Muatan ( C ) C (Farad)

1 7 0.007 1 x 10-10 1.428 x 10-11

2 7 0.007 3 x 10-10 4.285 x 10-11

3 7 0.007 2 x 10-10 2.857 x 10-11

4 7 0.007 2 x 10-10 2.857 x 10-11

5 7 0.007 3 x 10-10 4.285 x 10-11

rata-rata 2.2 x 10-10 3.142 x 10-11

4.3 Pembahasan

Dalam percobaan plat kapasitor (L7) didapatkan hasil nilai kapasitan pada 2 (dua)

buat plat sejajar yang diperoleh dari muatan (Q) yang diketahui dalam percobaan. Selain

itu, dalam percobaan ini diberi variasi diameter (1 mm, 3 mm, 5 mm, dan 7 mm) agar kita

sebagai praktikan dapat mengetahui pengaruh plat terhadap kapasitansi (C). Kemudian,

setelah mendapatkan besaran kapasitansi (C) hasil pengamatan dan dibandingkan dengan

besaran kapasitansi (C) hasil perhitungan. Untuk menentukan kapasitansi pada 2 buah

plat sejajar pada saat pengamatan yaitu dengan menggunakan rumus C = q/v, sedangkan

untuk menentukan kapasitansi pada 2 buah plat sejajar pada saat perhitungan yaitu

dengan menggunakan rumus C = ε0 x A/d. Dengan ε0 (permitivitas hampa udara) = 8,85 x

10-12 F/m = 8,85 pF/m = 8,85 x 10-12 C2/N.m2. V sebanding dengan Q maka kapasitansi

tidak bergantung pada muatan maupun tegangan kapasitor tetapi hanya pada faktor –

faktor geometri. Untuk suatu kapasitor keping sejajar, kapasitansi sebanding dengan luas

keping dan berbanding terbalik dengan jarak pemisah. Secara umum, kapasitansi

bergantung pada ukuran, bentuk, dan pengaturan geometri dari konduktor – konduktor.

Percobaan plat kapasitor (L7) dilakukan dengan merangkai alat seperti Gambar

3.1. Lalu diatur tegangan pada power supply yaitu 7 volt dan dilakukan pengisian selama

18

30 detik. Dilepas kabel dari resistor pada kutub positif plat kemudian dimasukkan kabel

koaksial dan dicatat harga “V” hasil pengamatan pada voltmeter. Pergantian dilakukan

secara cepat, agar muatan listrik yang telah tersimpan tidak berkurang. Diulangi langkah

seperti diatas untuk jarak antar plat kapasitor berbeda, yaitu dengan variasi 1mm, 3mm,

5mm, dan 7mm dan diulangi masing-masing sebanyak 5x. Pengulangan bertujuan untuk

memperoleh hasil kapasitansi (C) yang lebih akurat atau tepat.

Pada percobaan plat kapasitor diperoleh besar kapasitansi (C) melalui

perhitungan yaitu (dengan variasi diameter 1 mm, 3 mm, 5 mm, dan 7 mm) : 4.532 x 10 -

10, 1.511 x 10-10, 9.064 x 10-11, 6.474 x 10-11. Sehingga dapat diambil rata-ratanya yaitu

sebesar 1.899 x 10-10 Farad.

Pada percobaan plat kapasitor diperoleh besar kapasitansi (C) melalui

pengamatan yaitu : saat variasi diameter 1 mm diperoleh rata-rata C = 2.428x 10 -10 Farad;

variasi diameter 3 mm diperoleh rata-rata C = 7.143 x 10-11; variasi diameter 5 mm

diperoleh rata-rata C = 5.428x 10-11; dan variasi diameter 7 mm diperoleh rata-rata C =

3.142 x 10-11. Kemudian dapat diambil rata-rata kapasitansi (C) pada pengamatan adalah

1.00 x 10-10 Farad.

Terdapat perbedaan hasil akhir besaran kapasitansi (C) antara perhitungan dan

pengamatan. Adapun penyebab terjadinya perbedaan tersebut antara lain : kesalahan

praktikam, dalam hal ini praktikan kurang cermat dan teliti dalam mengambil data

(contohnya pada saat percobaan praktikan kurang teliti saat jarum voltmeter tidak di

angka nol dan saat pengisian praktikan tidak tepat melakukannya selama 30 detik),

sehingga akan mempengaruhi hasil dalam data percobaan tersebut. Selain itu

penyebabnya adalah pada saat perhitungan, dalam hal ini adalah pembulatan angka

desimal, dari angka desimal tersebut kemudian dilakukan pembulatan angka dimana dari

pembulatan tersebut akan menyebabkan krtidak akuratan dari nilai kapasitansi (C).

19

BAB V

KESIMPULAN

Dari percobaan yang telah dilakukan dapat diambil kesimpulan, sebagai berikut :

1. Menentukan kapasitan pada plat sejajar dengan pehitungan menggunakan rumus :

C = QV

2. Menentukan kapasitan pada plat sejajar dengan pengamatan menggunakan rumus :

C = ε0 Ad

3. Hasil rata – rata kapasitansi pada :

d = 10-3 m diperoleh C = 2.428x 10-10 F

d = 3 x 10-3 m diperoleh C = 7.143 x 10-11 F

d = 5 x 10-3 m diperoleh C = 5.428x 10-11 F

d = 7 x 10-3 m diperoleh C = 3.142 x 10-11 F

4. Diameter (d) mempengaruhi besar kapasitan pada plat sejajar. Semakin besar d maka

semakin kecil kapasitansinya.

5. Besar kapasitansi hasil rata-rata perhitungan adalah 1.899 x 10-10 Farad, sedangkan

besar kapasitansi hasil rata-rata pengamatan adalah 1.00 x 10-10 Farad.

20

DAFTAR PUSTAKA

Giancoli, Douglas C. 2001. Fisika. Jakarta: Erlangga.

Giancoli, Douglas C. 1998. Physics : Principles with Applications. Upper Saddle River:

Pearson Education, Inc.

Priyambodo, Tri Kuntoro. 2010. Fisika Dasar: Listrik – Magnet – Optika – Fisika

Modern. Yogyakarta: ANDI.

Tipler, Paul A. 1991. Physics for Scientists and Engineers. New York: WH. Freeman.

21

LAMPIRAN

RALAT PERHITUNGAN

A. Ralat Perhitungan Muatan (Q)

Tabel 12 Ralat pengukuran Q pada d = 1 mm

NO X (m) (X-X ) (X−X )2

1 2.0 0.3 0.09

2 1.5 -0.2 0.04

3 2.0 0.3 0.09

4 1.5 -0.2 0.04

5 1.5 -0.2 0.04

X 1.7 ∑(X−X )2=0.30

Ralat Mutlak : ∆ =[√∑( X−X)2

n (n−1) ]= [√ 0.3

20 ]= √0.015

= 0.1 m

Ralat Nisbi : I = ∆X x 100%

= 0.11.7 x 100%

22

= 10%

Keseksamaan : K = 100% - 10% = 90%


NO X (m) (X-X ) (X−X )2

1 0.5 0 0

2 0.5 0 0

3 0.5 0 0

4 0.5 0 0

5 0.5 0 0

X 0.5 ∑(X−X )2=0

Ralat Mutlak : ∆ = [√∑( X−X)2

n (n−1) ]= [√ 0

20 ]= √0

= 0


= 0 x 100%

= 0%

Keseksamaan : K = 100% - 0% = 100%

23


NO X (m) (X-X ) (X−X )2

1 0.3 -0.08 0.0064

2 0.4 0.02 0.0004

3 0.4 0.02 0.0004

4 0.5 0.12 0.0144

5 0.3 -0.08 0.0064

X 0.038 ∑(X−X )2=0.0280


n (n−1) ]= [√ 0.028

20 ]= √0.015

= 0.037 m


= 0.0370.38 x 100%

= 9.7%

Keseksamaan : K = 100% - 9.7% = 90.3%


NO X (m) (X-X ) (X−X )2

1 0.1 -0.12 0.0144

24

2 0.3 0.08 0.0064

3 0.2 -0.02 0.0004

4 0.2 -0.02 0.0004

5 0.3 0.08 0.0064

X 0.22 ∑(X−X )2=0.28


n (n−1) ]= [√ 0.028

20 ]= √0.015

= 0.037 m


= 0.0370.22 x 100%

= 16.8%

Keseksamaan : K = 100% - 16.8% = 83.2%

25

26

Documents

novitanobie14.files.wordpress.com · Web viewTelah dilakukan percobaan plat kapasitor (L7). Percobaan ini dilakukan dengan memanfaatkan prinsip kapasitor pada plat sejajar. Kapasitor,