Kapasitor Dan Rangkaian RC
Transcript of Kapasitor Dan Rangkaian RC
-
7/27/2019 Kapasitor Dan Rangkaian RC
1/26
KAPASITOR & RANGKAIAN RC
Materi 6
-
7/27/2019 Kapasitor Dan Rangkaian RC
2/26
2
Sejarah Kapasitor
Model Kapasitor pertama diciptakan di Belanda,tepatnya kota Leyden pada abad ke-18 oleh paraeksperimentalis fisika. Karenanya alat inidinamakan Leyden Jar.
Leyden Jar adalah wadah yang dibuat untuk
menyimpan muatan listrik, yang pada prinsipnyaberupa wadah seperti botol namun berlapislogam/konduktor yang diisi bahan isolator(dielektrik) misalnya air dan padanyadimasukkan sebuah batang logam yang bersifatkonduktor, sehingga diperoleh lapisan konduktor-dielektrik-konduktor. Prinsip inilah yang dipakaiuntuk membuat kapasitor modern.
http://localhost/var/www/apps/conversion/tmp/scratch_2/Leyden%20Jar.ppthttp://localhost/var/www/apps/conversion/tmp/scratch_2/Leyden%20Jar.ppt -
7/27/2019 Kapasitor Dan Rangkaian RC
3/26
3
Sejarah Kapasitor (Cont.)
-
7/27/2019 Kapasitor Dan Rangkaian RC
4/26
4
Fungsi Kapasitor Fungsi kapasitor misalnya sebagai cadangan energi
ketika sikuit elektronika terputus secara-tiba-tiba. Iamungkin mirip seperti baterai singkat. Hal ini karenaadanya arus transien pada kapasitor.
Pada alat penerima radio, kapasitor bersama
komponen elektronika lain dapat digunakan sebagaitapis (penyaring) frekuensi dan filter gelombang
Sebagai komponen pada sirkuit penyearaharus/tegangan ac menjadi dc atau disebut denganpenghalus riak
Kapasitor juga dapat digunakan sebagai komponenpemberi cahaya singkat pada blitz kamera
-
7/27/2019 Kapasitor Dan Rangkaian RC
5/26
5
Cara Kerja Kapasitor
struktur prinsipnya terdiri dari dua buah pelatkonduktor yang berlawanan muatan. Masing-masing memiliki luas permukaan A, danmempunyai muatan persatuan luas .
Konduktor yang dipisahkan oleh sebuah zatdielektrik yang bersifat isolator sejauh d. Zatinilah yang nantinya akan memerangkap(menampung) elektron-elektron bebas.
Muatan berada pada permukaan konduktor yangjumlah totalnya adalah nol. Hal ini disebabkanjumlah muatan negatif dan positif sama besar.
Bahan dielektrik adalah bahan yang jika tidakterdapat medan listrik bersifat isolator, namun jikaada medan listrik yang melewatinya, maka akanterbentuk dipol-dipol listrik, yang arah medanmagnetnya melawan medan listrik semula
-
7/27/2019 Kapasitor Dan Rangkaian RC
6/26
6
Dipol Listrik
-
+
Dipol listrik adalah pasanganmuatan listrik
-
7/27/2019 Kapasitor Dan Rangkaian RC
7/26
7
Cara Kerja Kapasitor (Cont.)
-
7/27/2019 Kapasitor Dan Rangkaian RC
8/26
8
Jenis-Jenis Kapasitor
Kapasitor Pelat (Keping Sejajar)
Kapasitor paling sederhana berbentukpelat sejajar. Karena berbentuk pelat, darihukum Gauss yang telah kita turunkan
pada bab elektrostatik, jumlah medanlistrik dua keping logam bermuatan adalah
oo A
QE
d
+Q -QA
-
7/27/2019 Kapasitor Dan Rangkaian RC
9/26
9
Jenis-Jenis Kapasitor (Cont.)
Beda potensial kedua pelat dapatdihitung sebagai berikut:
Ukuran Kapasitor biasanya dinyatakan
dalam kapasitansi.
A
QddEVVV
obaab
-
7/27/2019 Kapasitor Dan Rangkaian RC
10/26
10
Jenis-Jenis Kapasitor (Cont.)
Secara fisis kapasitansi C adalahseberapa banyak sebuah kapasitordapat menampung/diisi oleh muatan.Dalam hal ini :
d
A
V
QC o
AB
-
7/27/2019 Kapasitor Dan Rangkaian RC
11/26
11
Jenis-Jenis Kapasitor (Cont.)
Kapasitor Bola Kapasitor bola terdiri dari dua kulit bola
bermuatan sepusat sebagai berikut :
R2
R1-
+
-
7/27/2019 Kapasitor Dan Rangkaian RC
12/26
12
Jenis-Jenis Kapasitor (Cont.)
Melalui hukum Gauss (yang merupakantugas anda pada bahasan listrik statis)didapatkan bahwa antara bola R1 dan R2adalah :
Sehingga kapasitansinya adalah :
21o
12R
1
R
1
4
QV
12
21o
21
o
12 RR
RR4
R
1
R
1
4
V
QC
-
7/27/2019 Kapasitor Dan Rangkaian RC
13/26
13
Jenis-Jenis Kapasitor (Cont.)
Kapasitor Silinder Kapasitor tabung atau silnder terdiri dari
dua silinder konduktor berbeda jari-jari yangmengapit bahan dielektrik diantaranya.
-
+
l
R1
R2
-
7/27/2019 Kapasitor Dan Rangkaian RC
14/26
14
Jenis-Jenis Kapasitor (Cont.)
Karena beda potensial diantara silinderadalah :
Maka kapasitansinya:
212
o 1
R1 QV ln
2 l R
1
2
o
12
R
Rln
l2VQC
-
7/27/2019 Kapasitor Dan Rangkaian RC
15/26
15
Rangkaian Kapasitor
Di dalam rangkaian listrik, kapasitormungkin dirangkaikan satu sama lain.
Sebagaimana hambatan, rangkaian
kapasitor dapat kita klasifikasikanmenjadi dua jenis konfigurasi yakni,seri dan paralel, akan tetapi aturannyaberbeda dan bahkan kebalikan dariaturan hambatan (resistor).
-
7/27/2019 Kapasitor Dan Rangkaian RC
16/26
16
Rangkaian Kapasitor (Cont.)
Rangkaian Seri Kapasitor
Bentuk dari rangkaian seri kapasitoradalah sebagai berikut:
Dengan kapasitansi total dapat dihitungsebagai berikut:
C1 C4C3C2
...C
1
C
1
C
1
C
1
C
1
4321S
-
7/27/2019 Kapasitor Dan Rangkaian RC
17/26
17
Rangkaian Kapasitor (Cont.)
Rangkaian Paralel Rangkaian paralel kapasitor memilikibentuk sebagai berikut:
C1
C2
C3
C4
-
7/27/2019 Kapasitor Dan Rangkaian RC
18/26
18
Rangkaian Kapasitor (Cont.)
Dengan kapasitansi total dapat dihitungsebagai berikut:
Rangkaian kapasitor mungkin jugavariasi seri dan paralel
C C C C C 1 2 3 4
-
7/27/2019 Kapasitor Dan Rangkaian RC
19/26
19
Rangkaian Kapasitor
Perhatikan rangkaian RC berikut ini ! Pada saat saklar ditutup (t =
0) I = E/R. Kapasitor belum berperan banyak menyimpan muatan.
Dalam hal ini kapasitor layaknya seperti kawat/kabel biasa.
Pengisian Muatan Pada Kapasitor
R
C
E
-
7/27/2019 Kapasitor Dan Rangkaian RC
20/26
20
Pengisian Muatan Pada Kapasitor (Lanj.)
Setelah beberapa saat saklar, kapasitor mulai berperan. Berdasarkan hk.Kirchoff diperoleh
E = IR + Q/C.
Mengingat I = dQ/dt dan d/dt = 0, maka diperoleh
dI/I = -(1/RC) atau I = (E/R)e-t/RC. Atau
Q = EC (1 - e-t/RC)
RC = = konstanta waktu kapasitif.
R
CE
+ -
Pada saat t = RC, muatan kapasitor bertambah sekitar 63%
-
7/27/2019 Kapasitor Dan Rangkaian RC
21/26
21
Rangkaian Kapasitor (Cont.)
Grafik pengisian muatan
Untuk E = 3 volt, R = 1 Kohm dan C = 3 mF,dihasilkan kurva pengisian kapasitor seperti dibawah :
Pengisian muatan pada kapasitor
-
7/27/2019 Kapasitor Dan Rangkaian RC
22/26
22
Rangkaian Kapasitor (Cont.)
Grafik Perilaku Arus Rangkaian RC Pada PengisianMuatan Kapasitor
Grafik Arus Pada Pengisian Kapasitor
0
0.5
1
1.5
2
2.5
3
3.5
0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20
Waktu (detik)
Arus(Ampere
-
7/27/2019 Kapasitor Dan Rangkaian RC
23/26
23
Rangkaian Kapasitor
Pandang rangkaian RC di samping! Padasaat saklar ditutup ( t = 0 ), muatanpada kapasitor Qo
Setelah saklar ditutup! Berdasarkan hk.Kirchoff diperoleh 0 = IR + Q/C.
Mengingat I = dQ/dt , maka diperoleh
0 = R(dQ/dt) + Q/C dI/I atau Q = Qoe-
t/RC.
Atau I = - (Qo/RC)e-t/RC
RC = = konstanta waktu kapasitif.
Pada saat t = RC, muatan kapasitor
berkurang menjadi sekitar 63%
Pengosongan Kapasitor
C
R
-
7/27/2019 Kapasitor Dan Rangkaian RC
24/26
24
Rangkaian Kapasitor (Cont.)
Grafik pengosongan muatan jika kita plot dalam grafik untuk hambatan R = 1 kilo ohmdan kapasitansi C = 1 mF dan muatan awal sebesar 60Coulomb, maka akan kita peroleh hasil sebagai berikut :
Pengosongan muatan pada kapasitor
-
7/27/2019 Kapasitor Dan Rangkaian RC
25/26
25
KONSTANTA WAKTU ()
Konstanta waktu
merupakan indiktator waktuyang diperlukan untuk sebuah kapasitor untukmengosongkan muatan yang ada di dalamnyasehingga berkurang sebesar 1/e-nya, sehingga :
RC
t
oeII(t)
Arus pada saat t =
o
1I
e
-
7/27/2019 Kapasitor Dan Rangkaian RC
26/26
26
Perilaku Kapasitor Dalam Sumber DC
R1
R2C
EI
R1
R2
EI
I
R1
R2
EI
I
Saat awal
Keadaan akhir