Kapasitor 1

Free Powerpoint Templates


Kapasitor dan Rangkaian RC

http://www.powerpointstyles.com/



KAPASITOR

Secara umum Kapasitor terdiri atas dua keping konduktor yang saling sejajar dan terpisah oleh suatu bahan dielektrik ( dari bahan isolator) atau ruang hampa.

Bahan dielektrik

Antara dua keping dihubungkan dengan beda potensial V dan menimbulkan muatan listrik sama besar pada masing-masing keping tetapi berlawanan tanda.

Luas =A



Kapasitor• Sifat Kapasitor

1. Dapat menyimpan energi listrik, tanpa disertai reaksi kimia

2. Tidak dapat dilalui arus listrik DC dan mudah dilalui arus bolak-balik

3. Bila kedua keping dihubungkan dengan beda potensial, masing-masing bermuatan listrik sama besar tapi berlawanan tanda.

Simbol Kapasitor

+V

+Q -Q



Kapasitor• Kapasitas kapasitor (C)

menunjukkan besar muatan listrik pada masing-masing keping bila kedua keping mengalami beda potensial 1 volt

+V

+Q -Q

V

V

QC Q = nilai muatan listrik pada masing-

masing kepingV = beda potensial listrik antar keping ( volt)C = kapasitas kapasitor (Farad = F )



Kapasitas kapasitor

Ruang hampa atau udara

Luas =A

V

QC

d

xAεC o

C = kapasitas kapasitor (Farad= F)

d = Jarak antar keping (meter)

A = luas salah satu permukaan yang saling berhadapan (meter 2 )

o = permitivitas udara atau ruang hampa

( 8.854 187 82 · 10-12 C/vm )

dAεQ

Q

Exd

QC

o

x



Kapasitas kapasitor

Bahan dielektrik

Luas =A

d

εxAC

= permitivitas bahan dielektrik ( C/vm )

K.εε o

Kapasitas kapasitor yang terdiri atas bahan dielektrik

K = tetapan dielektrik (untuk udara atau ruang hampa K = 1 )



Jenis- jenis kapasitorKapasitor Electrostatic

Kapasitor electrostatic adalah kelompok kapasitor yang dibuat dengan bahan dielektrik dari keramik, film dan mika.

Kapasitor Electrolytic

Kelompok kapasitor electrolytic terdiri dari kapasitor-kapasitor yang bahan dielektriknya adalah lapisan metal-oksida. Umumnya kapasitor yang termasuk kelompok ini adalah kapasitor polar dengan tanda + dan - di badannya. kapasitor ini memiliki polaritas, adalah karena proses pembuatannya menggunakan elektrolisa sehingga terbentuk kutub positif anoda dan kutub negatif katoda.

Kapasitor Electrochemical

Satu jenis kapasitor lain adalah kapasitor electrochemical. Termasuk kapasitor jenis ini adalah battery dan accu. battery dan accu adalah kapasitor yang sangat baik, karena memiliki kapasitansi yang besar dan arus bocor (leakage current) yang sangat kecil.



Rangkaian Kapasitor

• Rangkaian seri

+V

+Q1-Q1 +Q2

-Q2

1. Kapasitas gabungan kapasitor (Cg ), kapasitas kapasitor pertama (C1), kapasitor kedua (C2) memenuhi :

2. Muatan listrik yang tersimpan pada rangkaian = muatan listrik pada masing-masing kapasitor. Q = Q1 + Q2 dan Q1 = Q2

3. Tegangan listrik antar ujung rangkaian(V), tegangan pada kapasitor pertama(V1 ) dan kapasitor kedua(V2 ) memenuhi:V = V1 + V2

21g C

1

C

1

C

1



Rangkaian Kapasitor

• Rangkaian seri

+V = 6 volt

+Q -Q +Q -Q

C1 = 2 F C2 = 3 F

Contoh1. Kapasitas gabungan kapasitor :

Cg = 6/5 = 1,2 F2. Muatan listrik pada rangkaian = 1,2 F x 6V = 7,2 C Pada kapasitor satu = 7,2 C Pada kasitor kedua = 7,2 C3. Tegangan liatrik pada kapasitor satu = 3,6 V Pada kapasitor dua = 2,4 V

6

23

3

1

2

1

C

1

g



Rangkaian Kapasitor• Rangkaian paralel

+V

+Q1-Q1

+Q2-Q2

1. Tegangan pada kapasitor pertama (V1), kapasitor kedua (V2) dan tegangan sumber (V) masing-masing sama besar. V1 = V2 = V

2. Muatan listrik yang tersimpan pada rangkaian memenuhi Q = Q1 + Q2

3. Kapasitas gabungan kapasitor mmenuhi : Cg = C1 + C2



Rangkaian Kapasitor• Rangkaian paralel

+

+Q1-Q1

+Q2-Q2

1. Tegangan pada kapasitor pertama (V1) dan kapasitor kedua (V2) adalah V1 = V2 = 6 volt

2. Kapasitas gabungan kapasitor adalah Cg = C1 + C2 = 2F + 3F = 5F

3. Muatan listrik yang tersimpan pada rangkaian memenuhi Q = Cg xV = 5F x 6V = 30CQ1 = C1 x V = 2Fx6V = 12C

Q2 = C2 x V = 3Fx6V = 18C

Contoh

C1 = 2 F

C2 = 3 F

V = 6 volt



Energi Listrik yang Tersimpan pada Kapasitor

• Grafik hubungan tegangan (V) dengan muatan listrik yang tersimpan pada kapasitor (Q)

V(volt)

Q(Coulomb)

Q

V

Nilai energi listrik yang tersimpan pada kapasitor yang bermuatan listrik Q = luas daerah Dibawah garis grafik Q-V (yang diarsir ).

QV2

1W



Energi Listrik yang Tersimpan pada Kapasitor

(CV)V2

1W

+V

Sebuah kapasitor yang memiliki kapasitas C dihubungkan dengan tegangan V.

CKarena Q = C.V, maka

2CV2

1W

W = Energi listrik yang tersimpan pada kapasitor ( Joule )

Keterangan : Q = muatan listrik kapasitor ( Coulomb)

C = Kapasitas kapasitor ( farad)

V = tegangan listrik antar keping kapasitor ( Volt)



Rangkaian RC (Resistor-Kapasitor)

Rangkaian RC (Resistor-Kapasitor), atau sering dikenal dengan istilah RC filter atau RC network, adalah rangkaian listrik yang tersusun dari resistor dan kapasitor. Rangkaian RC orde satu (first order) tersusun dari satu resistor dan satu kapasitor yang merupakan rangkaian RC paling sederhana.

Rangkaian RC dapat digunakan untuk menyaring (filter) sinyal dengan cara menahan (block) frekuensi sinyal tertentu dan meneruskan (pass) sinyal yang lainnya. Ada 4 macam filter RC, di antaranya: high-pass filter, low-pass filter, band-pass filter, dan band-stop filter.



RANGKAIAN RC SEBAGAI TAPIS (FILTER)

Rangkaian RC sering digunakan sebagai filter (tapis). Ada dua jenis filter, yaitu

1. low-pass filter (tapis lolos rendah)

Rangkaian ini digunakan untuk melewatkan sinyal-sinyal frekuensi rendah dan melemahkan sinyal-sinyal frekuensi tinggi.

2. high-pass filter (tapis lolos tinggi)

Rangkaian ini digunakan untuk melewatkan sinyal-sinyal frekuensi tinggi dan melemahkan sinyal-sinyal frekuensi rendah.



~

R

C

VOUT

VIN ~

R

CVOUT

VIN

High-pass RC filter Low-pass RC filter

frekuensi , Hz

VO

UT

/ V

IN

1.0Low-pass

High-pass

Respon-frekuensi dari High-pass dan Low-pass filter



Rangkaian RC paralel

Rangkaian RC seri



Rangkaian arus searah arus RC

Kapasitor dan resistor sering dijurnpai bersama-sama dalam suatu rangkaian. Garnbar

6-7 rnenunjukkan sebuah contoh sederhana rangkaian RC. Jika saklar S. ditutup, arus

segera rnulai rnengalir ke dalam nmgkaian, dan pada kapasitor C rnulai lcrkurnpul sejurnlah

rnuatan . Selarna rnuatan lerkurnpul pada kapasilor, arus dari surnber rnenurun hingga

tegangan kapasilor V sarna dengan gaya gerak listrik surnber E,dan sclanjutnya lidakada

arus yang rnengalir. Mualan pada kapasilor Q naik sccata benahap

C

R

+

S



Pada t = 0 , ketika S ditutup:Pada kapasitor C tidak ada muatan sehingga tak ada beda potensial di ujung ujung kapasitor.Beda potensial di ujung ujung R adalah arus maksimum I0 = / R

Pada t = t , pada saat setelah S ditutup:Di kapasitor sudah ada muatan Q (+Q di keping + dan –Q di keping -)Beda tegangan di ujung ujung kapasitor menjadi Q/CAkibatnya beda tegangan di ujung ujung R (dan arus I) turun.



k konstanta integrasi, dari syarat t = 0 muatan Q = 0, akan didapat

kRC

tQC )ln(

dtRCQC

dQ 1

RCdt

dQQC

dt

dQI

0C

QIRDari hukum Kirchhoff:

)ln( Ck

Dan hubungan

Didapat persamaan

(1)



RI

eIdt

dQI RC

t

0

0

)1( RC

t

m eQQ

RC

t

m

eQ

Q )1(

RC

t

Q

Q

m

)1ln(

CQm

RC

t

C

QC

)(ln

Ketika kapasitor terisi penuh, beda tegangan di ujung ujung kapasitor adalah dan muatan di kapasitor adalah

Persamaan (1) menjadi:

Muatan sebagai fungsi t:

Arus sebagai fungsi t:



Kurva Q dan I sebagai fungsi t



PERILAKU RANGKAIAN RC TERHADAP TEGANGAN AC

S

R

C

~

i = Ipsin tvc = Vpsin (t – 90)

t

i atau vc

/2 3/2 2 5/2 3

tsinRIiR)t(v PR

)90tsin(IXtcosC

Idt)t(i

C

1

C

Q)t(v PC

PC



Impedansi Dalam Rangkaian RC Seri

Dalam rangkaian RC sifat perlawanan listrik diberikan oleh resistor dan kapasitor. Karena perbedaan fase antara tegangan resistor dan kapasitor, maka perlawanan total yang diberikan oleh kedua komponen tersebut tidak bisa dijumlahkan secara langsung, melainkan harus ditambahkan secara vector. Perlawanan total (disebut impedansi, Z) merupakan resultan antara R dan XC yang besarnya adalah

2222 1

CRXRZ C



Sudut fase antara Z dan R adalah :

RCtg

R

Xtg C

111

Diagram Fase Rangkaian RC

vc

R

Z

Contoh *


Kapasitor 1

Documents

Transcript of Kapasitor 1