Praktikum ini bertujuan untuk mempelajari hubungan antara nilai kapasitansi kapasitor pelat sejajar dengan variasi isi ruang di antara pelat dan menentukan permitivitas relatif bahan dielektrik. Kapasitansi diukur dengan menggunakan capacity meter untuk berbagai luas pelat dan jarak pelat serta bahan pengisi. Hasilnya digunakan untuk menghitung permitivitas relatif udara, kaca, dan vinyl klorida.
pengukuran kapasitor pelat sejajar dan permitivitas relatif
1. PRAKTIKUM ELEKTROMAGNETIK
PERCOBAAN KE II
PENGUKURAN KAPASITOR PELAT SEJAJAR DAN PERMITIVITAS RELATIF
PEPE
Dosen : Mochammad Machmud Rifadil,ST.MT.
Asisten Dosen : Hariyono Amd
Nama : Mohammad Agung Dirmawan
Kelas : 1 D4 Elektro Industri A
NRP : 1310161024
Departemen Teknik Elektro
Program Studi Teknik Elektro Industri
2016
2. I. TUJUAN
Mempelajari hubungan antara nilai kapasitansi dari kapasitor pelat sejajar dengan
variasi isi ruangan diantara kedua pelat. Dengan mengosongkan ruangan diantara kedua pelat
(ruang diantara kedua pelat berisi udara) sebagai acuan, dapat ditentuan nilai permittivitas
relative dari bahan dielektrik pengisi ruangan diantara ke dua pelat.
II. TEORI
Kapasitor pelat sejajar mempunyai dua buah pelat konduktor dengan luas A (m2), yang
dipisahkan sejauh d(m). Apabila ruangan diantara kedua pelat tersebut adalah bahan
dielektrik dengan permittivitas relative, ๐๐. Maka nilai kapasitansi dari apasitor tersebut
adalah:
๐ถ = 8,86 ๐ฅ 10โ6
(๐๐
๐ด
๐
) (๐๐น) (2.1)
Apabila luas permukaan pelat konduktor yang berhadapan (A) bertambah besar, maka
nilai kapasitansinya juga akan bertambah besar, karena nilai kapasitansi berbanding lurus
dengan luas permukaan pelat konduktor.
Kapasitansi C (๐๐น)
Luaspelat, A (m2)
Sebaliknya, jika jarak antar pelat konduktor bertambah besar, maka nilai
kapasitansinya akan mengecil karena nilai kapasitansi berbanding terbalik dengan luas
permukaan pelat konduktor.
Jarakantarpelat, d (m)
Kapasitansi C(๐๐น)
3. Udara mempunyai nilai permittivitas relative ๐๐ = 1,0006, sedangkan nilai
permittivitas relative ๐๐ dari beberapa bahan dielektrik diperlihatkan pada tabel.
Bahan Dielektrik Permittivitas Relative
(๐๐)
Udara 1,0006
Oksigen 1,0005
Keramik 5 - 7
Gelas/Kaca 3,5 - 9
Polyethylene 2,2 - 2,4
Polystyrene 2,5 - 2,7
Vinyl Chlorida 2,3 - 3,1
III. PERALATAN YANG DIPAKAI
1. Capacity meter (SHIMADZU, PPC3, 361-48344 CM-3) 1
2. Kapasitor pelat sejajar (SHIMADZU, PPC3, 361-48346) 1
3. Pelat kaca (2mm) 1
4. Pelat vinyl chloride (2mm dan 1mm) 1
5. Kabel penghubung 2
IV. GAMBAR RANGKAIAN PERCOBAAN
Bahan Dielektrik Permittivitas Relative
(๐๐)
Mika 6 - 8
KaretAlam 2,7 - 4
Ebonit 2,7 - 2,9
Kertas 2 - 2,5
Parafin 1,9 - 2,4
Air 80
Amonia 21 - 23
4. V. LANGKAH-LANGKAH PERCOBAAN
1. Siapkan alat
2. Hitung nilai %error J dengan rumus
%๐๐๐๐๐ = |
๐ฑ ๐๐๐๐๐ โ ๐ฑ ๐๐๐๐
๐ฑ ๐๐๐๐๐
| ร ๐๐๐%
VI. DATA HASIL PERCOBAAN
A. TABEL 1 DATA HASIL PENGUKURAN KAPASITANSI SEBAGAI LUAS
PLAT YANG BERHADAPAN
BAHAN
DIELEKTRIK
RUANGANTAR
PLAT
LUAS
PERMUAKAAN
PLAT YANG
BERHADAPAN
(m2
)
HASIL
PERHITUNGAN
KAPSITANSI,C
(ฮผF)
HASIL
PENGUKURAN
KAPASITANSI,C
(ฮผF)
RANGE
UDARA
0,09 0,0003987 0,0014 0,01
0,075 0,0003325 0,00052 0,001
0,06 0,0002658 0,00046 0,001
0,045 0,000199335 0,00042 0,001
0,03 0,0001329 0,00036 0,001
0,015 0,0006645 0,00022 0,001
0,003 0,0001329 0,00006 0,001
KACA
0,09 0,00045 0,0016 0,01
0,075 0,00076 0,0012 0,01
0,06 0,00046 0,0008 0,01
0,045 0,00028 0,0006 0,01
0,03 0,00014 0,0004 0,01
0,015 0,00006 0,0002 0,01
0,003 0,0000022 0,00001 0,001
VINYL
CHLORIDA
0,09 0,000273 0,00096 0,01
0,075 0,00053 0,00084 0,001
0,06 0,00039 0,00068 0,001
0,045 0,000237 0,0005 0,001
0,03 0,000132 0,00036 0,001
0,015 0,00006 0,0002 0,001
0,003 0,00001772 0,00008 0,001
B. TABEL 2 DATA HASIL PENGUKURAN KAPASITANSI SEBAGAI FUNGSI
JARAK ANTAR PLAT
JARAK
ANTAR
PLAT d
HASIL
PERHITUNGAN
KAPASITANSI,
HASIL
PENGUKURAN
KAPASITANSI,
RANGE
7. G. PERHITUNGAN UNTUK MENCARI PRESENTASE ERROR
RUMUS: %๐๐๐๐๐ =
|
๐ฏ๐๐๐๐ ๐๐๐๐๐๐๐๐๐๐๐ ๐๐๐๐๐๐๐๐๐๐๐ ๐ช( ๐๐ญ)โ๐ฏ๐๐๐๐ ๐๐๐๐๐๐๐๐๐๐ ๐๐๐๐๐๐๐๐๐๐๐๐ช( ๐๐ญ)
๐ฏ๐๐๐๐ ๐๐๐๐๐๐๐๐๐๐๐ ๐๐๐๐๐๐๐๐๐๐๐ ๐ช( ๐๐ญ)
|ร ๐๐๐%
๏ d=1mm๏จ%๐๐๐๐๐ = |
๐,๐๐๐๐๐๐๐โ๐,๐๐๐๐
๐,๐๐๐๐๐๐๐
| ร ๐๐๐% = ๐๐, ๐๐๐๐๐%
๏ d=2mm๏จ%๐๐๐๐๐ = |
๐,๐๐๐๐๐๐๐โ๐,๐๐๐๐๐
๐,๐๐๐๐๐๐๐
| ร ๐๐๐% = ๐๐๐, ๐๐๐๐%
๏ d=3mm๏จ%๐๐๐๐๐ = |
๐,๐๐๐๐๐๐๐โ๐,๐๐๐๐๐
๐,๐๐๐๐๐๐๐
| ร ๐๐๐% = ๐๐, ๐๐๐๐%
๏ d=4mm๏จ%๐๐๐๐๐ = |
๐,๐๐๐๐๐๐๐๐โ๐,๐๐๐๐
๐,๐๐๐๐๐๐๐๐
| ร ๐๐๐% = ๐๐, ๐๐๐๐๐%
VII. ANALISIS DATA
Pada percobaan ini berjudul pengukuran kapasitor pelat sejajar dan permitivitas relatif.
Peralatan yang digunakan dalam percobaan antara lain capacity meter yang digunakan untuk
mengukur kapasitansi, kapasitor pelat sejajar, pelat kaca (2 mm), pelat vinyl chlorida (2 mm)
serta kabel penghubung. Pelat kaca dan vinyl chloride digunakan sebgai media pembatas atau
penghalang. Kabel penghubuung dugunakan untuk menghubungkan plat denan capacity
meter. Pertama, hubungkan capacity meter ke jala-jala. Pada percobaan yang pertama,
kelompok kami akan melakukan pengkuran kapasitansi sebagai luas pelat yang berhadapan.
Pertama, susunlah kapasitor pelat sejajar dengan jarak antar pelat d=2mm serta kosongkan
ruang diantara 2 pelat tersebut (ruang diantara kedua plat berisi udara). Secara berangsur,
tariklah pelat konduktor yang dapat digerakkan setiap 5 cm (7x pengukuran). Kemudian ukur
nilai kapasitansi serta catat pada tabel. Berikut adalah hasil pengukuran kapasitansi dengan
bahan dielektrik ruang antar pelat yaitu udara :
1. Luas 0,09 m2 = 0,0014 ฮผF
2. Luas 0,075 m2 = 0,00052 ฮผF
3. Luas 0,06 m2 = 0,00046 ฮผF
4. Luas 0,045 m2 = 0,00042 ฮผF
5. Luas 0,03 m2 = 0,00036 ฮผF
6. Luas 0,015 m2 = 0,00022 ฮผF
7. Luas 0,003 m2 = 0,00006 ฮผF
Setelah itu hitung juga nilai kapasitansi melalui perhitungan. Seperti contoh di bawah ini :
ฦr pengukuran udara = 1
8. Luas 0,09 m2๏จ๐ช = 8,86 ร 10โ6
(ฦ๐ ร
๐ด
๐
) = 8,86 ร 10โ6
(1 ร
0,09
2ร10โ3 ) = 0,0003987 ๐๐น
Sehingga diperoleh presentase error sebesar : %๐๐๐๐๐ = |
0,0003987 โ0,00084
0,0003987
| ร 100% =
110,6847%
Setelah itu isi ruang diantara kedua pelat dengan kaca dengan tebal 2 mm dengan mengulangi
langkah-langkah diatas. ฦr pengkuran kaca diperoleh dari :
ฦ๐ ๐๐๐๐๐๐๐๐๐๐ ๐๐๐๐ =
๐ถ ๐๐๐๐
๐ถ ๐ข๐๐๐๐
Berikut dalah hasil pengkuran kapasitansi dengan bahan dielektrik ruang antar plat yaitu
kaca:
1. Luas 0,09 m2 = 0,0016 ฮผF
2. Luas 0,075 m2 = 0,0012 ฮผF
3. Luas 0,06 m2 = 0,0008 ฮผF
4. Luas 0,045 m2 = 0,0006 ฮผF
5. Luas 0,03 m2 = 0,0004 ฮผF
6. Luas 0,015 m2 = 0,0002 ฮผF
7. Luas 0,003 m2 = 0,00001 ฮผF
Setelah itu hitung juga nilai kapasitansi melalui perhitungan dengan rumus di bawah ini :
Luas 0,09 m2๏จ๐ช = 8,86 ร 10โ6
(ฦ๐ ร
๐ด
๐
)
Setelah itu ganti pelat kaca 2 mm dengan pelat vinyl chlorida dengan mengulangi langkah-
langkah diatas. ฦr pengukuran vinyl chlorida diperoleh dari :
ฦ๐ ๐๐๐๐๐๐๐๐๐๐ ๐๐๐๐๐ =
๐ถ ๐ฃ๐๐๐ฆ๐
๐ถ ๐ข๐๐๐๐
Berikut adalah hasil pengukuran kapasitansi dengan bahan dielektrik ruang antar plat yaitu
vinyl chlorida :
1. Luas 0,09 m2 = 0,00096 ฮผF
2. Luas 0,075 m2 = 0,00084 ฮผF
3. Luas 0,06 m2 = 0,00068 ฮผF
4. Luas 0,045 m2 = 0,0005 ฮผF
9. 5. Luas 0,03 m2 = 0,00036 ฮผF
6. Luas 0,015 m2 = 0,0002 ฮผF
7. Luas 0,003 m2 = 0,00008 ฮผF
Setelah itu hitung juga nilai kapasitansi melalui perhitungan dengan rumus di bawah ini :
Luas 0,09 m2๏จ๐ช = 8,86 ร 10โ6
(ฦ๐ ร
๐ด
๐
)
Dari data yang diperoleh diatas, terlihat bahwa semakin kecil luas permukaan plat yang
berhadapan, maka semakin kecil pula nilai kapasiatansinya. Dari data diatas, juga terlihat
bahwa nilai dari kapasitansi dengan bahan dielektrik ruang antar plat yaitu kaca memiliki
nilai kapasitansi terbesar dibandingkan dengan vinyl chlorida dan udara. Hal ini dikarenakan
nilai permitivitas relatif dari kaca adalah yang paling besar daripada nilai permitivitas relatif
dari udara dan vinyl chlorida.
Pada percobaan kedua, kelompok kami akan melakukan percobaan tentang
kapasitansi sebagai fungsi jarak antar pelat. Pertama, susun kapasitor pelat sejajar dengan
jarak antar plat d=1 mm dan kosongkan ruang diantara kedua plat (ruang diantara kedua plat
berisi udara), kemudian ukur nilai kapasitansi serta catat pada tabel. Setelah itu ukur juga
nilai kapasitansi dengan mengubah jarak antar plat menjadi 2 mm, 3 mm, serta 4 mm.
Sehingga dapat diperoleh data hasil pengukuran kapasitansi sebagai fungsi jarak antar plat :
1. d=1 mm ๏จ 0,0007974 ฮผF
2. d=2 mm ๏จ 0,0003984 ฮผF
3. d=3 mm ๏จ 0,0002658 ฮผF
4. d=4 mm ๏จ 0,00019935 ฮผF
Dari data yang diperoleh di atas, terlihat bahwa semakin besar jarak anatar 2 plat, maka
semakin kecil nilai kapasitansinya dengan bahan dielektrik yang sama.
Pada percobaan ketiga, kelompok kami akan melakukan percobaan tentang
permitivitas relatif (ฦr) bahan dielektrik. Pertama, susun kapasitor pelat sejajar dengan jarak
antar plat d=2 mm dan kosongkan ruang diantara kedua plat (ruang diantara kedua plat berisi
udara), kemudian ukur nilai kapasitansi serta catat pada tabel. Dengan jarak antar plat (d=2
mm). Isilah ruang diantara kedua plat dengan kaca d=2mm kemudian ukur nilai kapasitansi
serta catat pada tabel. Setelah itu ulangi langkah diatas dengan mengganti pelat kaca dengan
vinyl chlorida d=2 mm kemudian ukur nilai kapsitansi serta catat pada tabel.
10. VIII. KESIMPULAN
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.