Kapasitor Dan Rangkaian RC

7/27/2019 Kapasitor Dan Rangkaian RC

1/26

KAPASITOR & RANGKAIAN RC

Materi 6


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


3/26

3

Sejarah Kapasitor (Cont.)


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


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


6/26

6

Dipol Listrik

-

+

Dipol listrik adalah pasanganmuatan listrik


7/26

7

Cara Kerja Kapasitor (Cont.)


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


9/26

9

Jenis-Jenis Kapasitor (Cont.)

Beda potensial kedua pelat dapatdihitung sebagai berikut:

Ukuran Kapasitor biasanya dinyatakan

dalam kapasitansi.

A

QddEVVV

obaab


10/26

10


Secara fisis kapasitansi C adalahseberapa banyak sebuah kapasitordapat menampung/diisi oleh muatan.Dalam hal ini :

d

A

V

QC o

AB


11/26

11


Kapasitor Bola Kapasitor bola terdiri dari dua kulit bola

bermuatan sepusat sebagai berikut :

R2

R1-

+


12/26

12


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


13/26

13


Kapasitor Silinder Kapasitor tabung atau silnder terdiri dari

dua silinder konduktor berbeda jari-jari yangmengapit bahan dielektrik diantaranya.

-

+

l

R1

R2


14/26

14


Karena beda potensial diantara silinderadalah :

Maka kapasitansinya:

212

o 1

R1 QV ln

2 l R

1

2

o

12

R

Rln

l2VQC


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).


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


17/26

17


Rangkaian Paralel Rangkaian paralel kapasitor memilikibentuk sebagai berikut:

C1

C2

C3

C4


18/26

18


Dengan kapasitansi total dapat dihitungsebagai berikut:

Rangkaian kapasitor mungkin jugavariasi seri dan paralel

C C C C C 1 2 3 4


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


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%


21/26

21


Grafik pengisian muatan

Untuk E = 3 volt, R = 1 Kohm dan C = 3 mF,dihasilkan kurva pengisian kapasitor seperti dibawah :

Pengisian muatan pada kapasitor


22/26

22


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


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


24/26

24


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


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


26/26

26

Perilaku Kapasitor Dalam Sumber DC

R1

R2C

EI

R1

R2

EI

I

R1

R2

EI

I

Saat awal

Keadaan akhir

Kapasitor Dan Rangkaian RC

Documents

Transcript of Kapasitor Dan Rangkaian RC