Sunday, October 21, 2012

K2 Konstanta Joule

Soal Laporan Fisika Dasar K2

1. Jelaskan proses perubahan energi yang terjadi pada percobaan konstanta joule ini!!

Jawab:
Kalorimeter merupakan suatu alat yang digunakan untuk mengukur jumlah kalor yang terlibat dalam suatu perubahan atau reaksi kimia. Adapun kalor energi yang berpindah akibat adanya perbedaan suhu. Hukum pertama termodinamika menghubungkan perubahan energi dalam suatu proses termodinamika dengan jumlah kerja yang dilakukkan pada sistem dan jumlah kalor yang dipindahkan ke sistem.
Pada kalorimeter terjadi perubahan energi dari energi listrik menjadi energi yang sesuai dengan hukum kekekalan energi yang menyatakan energi tidak dapat diciptakan maupun dimusnahkan


2. Bagaimana prinsip kerja kalorimeter listrik seperti yang terlihat pada gambar 1?

Jawab:
Prisip kerja kalorimeter adalah mengalirkan arus listrik pada kumparan kawat penghantar yang dimasukkan ke dalam air suling. Pada waktu bergerak dalam kawat penghantar (akibat perbedaan potensial) pembawa muatan bertumbukan  dengan atom logam dan kehilangan energi. Akibatnya pembawa muatan bertumbukan dengan kecepatan konstanta yang sebanding dengan kuat medan listriknya. Tumbukan oleh pembawa muatan akan menyebabkan logam yang dialiri arus listrik memperoleh energi yaitu energi kalor/panas


3. Carilah satuan, dimensi dari :  Energi Listrik, Energi Kalor, Kalor Jenis, dan Konstanta Joule

Jawab:
Energi Listrik
Satuan :  Joule
Dimensi : [M] [L]2 [T]-2

Energi  Kalor
Satuan :  Joule
Dimensi : [M] [L]2 [T]-2

Kalor Jenis
Satuan : J/Kg.K (J.Kg-1.K-1)
Dimensi : [L]2  [T] -2[θ]-1

Konstanta Joule tidak mempunyai satuan dan dimensi karna merupakan percobaan Joule yang menemukan kesamaan (ekivalensi) antara kerja mekanikal terhadap jumlah perpindahan panas.

4. Jelaskan apa yang dimaksud dengan “tara kalor mekanik” dan “tara kalor listrik”??

Jawab:
Tara kalor mekanik adalah sumber energy yang didapat secara mekanik sehinggadapat menimbulkan energy panas. Sedangkan, tara kalor listrik dapat didefinisikansebagai pembanding antara energy listrik yang digunakan dengan panas yangditimbulkan.

Monday, October 15, 2012

L3 - Karakteristik Rangkaian RLC

I. Tujuan Percobaan

1. Mempelajari pengaruh frekuensi terhadap impedansi, reaktansi induktif dan reaktansi
     kapasitif.
2. Menghitung harga induktansi L.
3. Menghitung harga kapasitansi C.

II. Peralatan

1. Osciloscope.
2. Kapasitor, induktor dan resistor.
3. Amperemeter arus bolak-balik (AC).
4. Generator nada (Signal Generator atau Function Generator)


III. Teori


Dengan menggunakan persamaan (4) dapat dibuktikan bahwa beda fasa antara arus dan
tegangan dalam induktor, kapasitor dan resistor berturut-turut adalah 90o , - 90o dan 0o . Jadi
fasa tegangan pada R sama dengan fasa arus yang mengalir dalam rangkaian seri RLC.
Sehingga dengan membandingkan fasa tegangan pada kedua ujung rangkaian RLC dan fasa
tegangan pada R, akan dapat diketahui beda fasa arus dan tegangan dalam rangkaian seri
RLC.
Dari gambar 2 dibawah ini terlihat :
1. Dalam induktor, fase tegangan mendahului fase arus sebesar 90o. Dalam kapasitor fase
tegangan ketinggalan dari arus sebesar 90o, Dan dalam resistor fase tegangan sama
dengan fase arus.
2. q adalah beda fase antara tegangan dan arus dalam rangkaian RLC. Pada saat
resonansi VL = VC , karena q = 0o .



IV. Tugas Pendahuluan & Jawabannya

1. Jelaskan apa bedanya tegangan DC dengan AC ? dan bagaimana cara mengubah sumber AC menjadi DC atau sebaliknya dari AC menjadi DC?

-Tegangan DC adalah tegangan yang dihasilkan oleh sumber tegangan searah seperti baterai & aki...
-Tegangan AC adalah tegangan yang dihasilkan oleh generator di pembangkit yang mempunyai sistem perputaran dan mempunyai nilai frekuensi...di Indonesia frekuensi yang ditetapkan 50 Hz
-Konversi AC ke DC alatnya bernama (konverter AC to DC atau power supply) umumnya menggunakan Dioda & SCR...
-Konversi DC ke AC alatnya banyak dijual disebut Inverter... didalamnya terdapat rangkaian logic yang dapat melakukan pensaklaran 50 kali/detik atau sama dengan 50 Hz........
Kalau HANYA merubah arus AC menjadi DC (dengan tegangan yg tidak di ubah) cukup HANYA dengan bantuan DIODE (penyearah), minimal 2(dua) buah diode.
Yg satu terhubung SERI dengan Phase, tanda panah keluar, akan menghasilkan + (Positif)
Yg satu lagi terhubung SERI dengan Nol, tanda panah kedalam, akan menghasilkan - (Negative).
NB:Phase & Nol tidak masalah bila terbalik.
Kalau mau yg lebih baik hasil DC nya, gunakan DIODE BRIDGE (didalamnya merupakan rangkaian 4(empat) buah diode).
Tinggal menghubungkan arus AC pada tanda ~/~ , dan arus DC akan keluar pada tanda +/-.
NB : Kuat ARUS / daya dukung diode harus ditentukan dahulu sebelum membeli DIODE tsb.
2. Untuk merubah arus DC menjadi AC, komponennya agak ribet / banyak.
Karena untuk merubah DC (Direct Current = arus searah), yg tidak mempunyai FREQUENCY, menjadi arus AC (Alternating Current) = arus bolak balik), ber FREQUENCY 50 Hz, harus mempunyai Frequency Generator sehingga arus yg semula 0 Hz dibuat menjadi 50 Hz.
Jadi sebaiknya beli jadi saja alat untuk merubah DC menjadi AC.
Nama alatnya adalah "DC to AC CONVERTER".

2. Jelaskan karakteristik dan fungsi dari : Resistor, Induktor dan Kapasitor ?


  • karakteristik resistor

Karakteristik utama dari resistor adalah resistansinya dan daya listrik yang dapat diboroskan. Karakteristik lain termasuk koefisien suhu, desah listrik, dan induktansi.
Fungsinya :
* Menghambat arus listrik
* Pembagi tegangan
* Pengatur volume (potensiometer)
* Pengatur kecepatan motor (rheostat)
* Dll tergantung disain komponen


  • karakteristik induktor

karakteristik dari induktor adalah komponen elektronika pasif (kebanyakan berbentuk torus) yang dapat menyimpan energi pada medan magnet yang ditimbulkan oleh arus listrik yang melintasinya. Kemampuan induktor untuk menyimpan energi magnet ditentukan oleh induktansinya, dalam satuan Henry. Biasanya sebuah induktor adalah sebuah kawat penghantar yang dibentuk menjadi kumparan, lilitan membantu membuat medan magnet yang kuat di dalam kumparan dikarenakan hukum induksi Faraday
Fungsi utama dari induktor di dalam suatu rangkaian adalah untuk melawan fluktuasi arus yang melewatinya


  • karakteristik kapasitor:

Struktur sebuah kapasitor terbuat dari 2 buah plat metal yang dipisahkan oleh suatu bahan dielektrik. Bahan-bahan dielektrik yang umum dikenal misalnya udara vakum, keramik, gelas dan lain-lain.
fungsinya:menyimpan energi/muatan listrik di dalam medan listrik, dengan cara mengumpulkan ketidakseimbangan internal dari muatan listrik

3. Apa yang di maksud dengan : Reaktansi Kapasitif, Reaktansi Induktif, Impedansi dan Frekuensi Resonansi ?

  • Reaktansi kapasitif adalah hambatan semu pada kapasitor jika dihubungkan dengan arus bolak-balik

XC = 1/ωC

  • Reaktansi induktif adalah hambatan semu pada induktor jika dihubungkan dengan arus bolak-balik

XL = ωL

  • Impedansi adalah hambatan total dari resistor, induktor dan kapasitor yang dihbungkan pada tegangan bolak-balik

Z = √ ( R² + (XL - XC)² )

  • Frekuensi resonansi terjadi, jika pada rangkaian terjadi XL = XC

f = (1/2π) √(1/LC)

4. Apa yang terjadi bila pada percobaan rangkaian RLC harga : XL>XC, XL<XC dan XL = XC, jelaskan beserta gambar garfik fasornya ?

XL>XC rangkaian Induktif
XL<XC rangkaian Kapasitif
XL=XC rangkaian Resisitif/ resonansi

Diagram fasor.
XL berada pada sumbu Y+
kalau XC berada pada sumbu Y-
sedangkan R berada pada  sumbu X+
http://www.blogger.com/blogger.g?blogID=7564236901593465751#editor/target=post;postID=8641901868576641144

L5 - Efek Transien Rangkaian RC

I. Tujuan Percobaan

1. Mempelajari proses pengisian dan pelepasan muatan pada kapasitor.
2. Mempelajari efek transien pada rangkaian RC dengan menggunakan multimeter.
3. Menghitung konstanta waktu rangkaian RC.

II. Peralatan

1. Resistor dan kapasitor.
2. Sumber arus searah.
3. Voltmeter
4. Stopwatch.

III. Teori

       Apabila sumber arus searah dihubungkan dengan sebuah kapasitor, muatan-muatan dari
sumber dipompakan pada kapasitor. Akibatnya lempeng-lempeng dalam kapasitor, yang semula
netral, membentuk polaritas yang berbeda. Melalui hambatan R yang dirangkai seri dengan
kapasitor, pengisian muatan mengalami hambatan. Oleh karenanya, selain bergantung pada
tegangan sumber, pengisian muatan juga bergantung pada waktu.
Gambar 1
Gambar 1 memperlihatkan rangkaian seri yang dihubungkan dengan sumber DC.
Hubungan potensial saat kapasitor dimuati adalah :

Vo = VR + VC                                                  (1)
VR = Ri = dt / dq                                               (2)
VC = C / q                                                        (3)

dengan Vo , VR , dan VC menyatakan potensial sumber, potensial pada hambatan dan potensial
pada kapasitor, q adalah muatan yang mengisi kapasitor, i adalah arus yang melewati rangkaian
dan C adalah besar kapasitas dari kapasitor.
Dengan menggunakan persamaan (2) dan (3), persamaan (1) dapat diselesaikan untuk
menentukan potensial kapasitor saat pengisian muatan :
VC = Vo ( 1 - e-t/RC ) (4)
Apabila sumber dilepas dan rangkaian RC dihubung-singkat (seperti pada gambar 2), maka
kapasitor akan melepaskan muatannya. Hubungan potensial pada kondisi ini adalah :
Vo = VR + VC (5)
Persamaan (5) ini dapat diselesaikan menjadi :
VC = VCO e-t/RC (6)
VC menyatakan potensial kapasitor saat pelepasan muatan dan VCO merupakan potensial
kapasitor mula-mula.


IV. Cara Kerja :

      A. Menghitung Konstanta Waktu Rangkaian RC dengan Voltmeter.
1. Susun rangkaian seperti gambar 3, saklar muka-mula pada kondisi 1. Atur tegangan
sumber 10 Volt. Perhatikan polaritas kapasitor.
Gambar 3
2. Pindahkan saklar keposisi 2 dan catat VC setiap 40 detik sebanyak 15 data.
3. Pindahkan saklar ke kondisi 1, dan catat VC setiap 40 detik sebanyak 15 data.
4. Ulangi untuk harga R dan C yang lain.

V. Tugas Pendahuluan & Jawabannya

1. Jelaskan proses yang terjadi pada saat sebuah kapasitor dialiri sumber tegangan DC, gambarkan grafik antara tegangan vs waktu pada proses tersebut ?

Saat arus DC diberikan pada suatu kapasitor, maka kapasitor akan menyimpan suatu muatan. Makin besar nilai kapasitor, makin besar muatan yang dapat disimpannya. Hal ini dapat dianalogikan dengan besarnya daya tampung air pada suatu penampung air dengan volume tertentu.






2. Jelaskan beberapa kegunaan kapasitor dalam rangkaian listrik dan kapasitor jenis apa yang dipergunakan dalam rangkaian tersebut ?
 

-kapasitor poliprolyene
-kapasitor kertas
-kapasitor mica
-kapasitor kramik
-kapasitor tantalum
-kapasitor polister film
-kapasitor elektrolit
-kapasitor epoxy
-kapasitor variable

Kegunaan kapasitor dalam berbagai rangkaian listrik adalah:
-mencegah loncatan bunga api listrik pada rangkaian yang mengandung kumparan, bila tiba-tiba arus listrik diputuskan dan dinyalakan
-menyimpan muatan atau energi listrik dalam rangkaian penyala elektronik
-memilih panjang gelombang pada radio penerima sebagai filter dalam catu daya (power supply)

3. Jelaskan apa yang dimaksud dengan Energi potensial dan Rapat energi pada sebuah kapasitor, tuliskan rumus beserta satuannya !
  • energi potensial

Energi potensial adalah bentuk energi yang dimiliki oleh suatu partikel, benda atau sistem akibat posisinya dalam ruang parameter1 atau akibat konfigurasinya. Energi dalam bentuk ini membuat partikel, benda atau sistem tersebut memiliki kecenderungan untuk berubah keadaannya (posisi atau konfigurasinya) dari keadaan dengan suatu energi potensial tertentu menjadi keadaan dengan energi potensial yang lebih rendah atau lebih tinggi. Ke arah mana kecenderungan tersebut menuju tak lain terkait dengan arah dari gaya yang ditimbulkan dari energi potensial tersebut
  • rapat energi

Rapat Energi : Energi per satuan volume
maka persamaan rapat energi ( pw ) adalah:

dengan : o = Permivitas vakum udara = 8,85 X 10-12
E = Kuat medan listrik ( m )
w = Rapat energi ( J/m3)
V = Volume ( m3 )


4. Jika diketahui rumus : VC = VCO . e-t/RC , bagaimana cara menetukan nilai konstanta waktu dari rumus tersebut?

perkalian hambatan R dengan kapasitas kapasitor C dinamakan konstanta waktu.
cara menentukan nilai konstanta dari rumus diatas ialah :
Konstanta waktu = RC -> t=R.C