DEFINISI & KOMBINASI SERI DAN PARALEL KOMPONEN PASIF KAPASITOR

Print
Category: Listrik & Elektronika
Last Updated on Wednesday, 26 November 2014 Published Date Written by sugiono

DEFINISI & KOMBINASI SERI DAN PARALEL

KOMPONEN PASIF KAPASITOR

Abstraksi

Setelah memahami kombinasi resistor yang dapat ditentukan melalui pengukuran dan pembacaan tabel, berikut ini dapat dilanjutkan dengan masalah kombinasi komponen pasif kapasitor, hal ini sangan banyak gunanya dalam pembuatan rangkaian elektronika yang diterapkan untuk pembagian sumber arus dan tegangan pada setiap komponen aktif yang hendak dioperasikan dengan pemberian sumber listrik melalui komponen tersebut. Untuk keperluan tersebut  dalam materi ini dapat dilakukan secara perhitungan maupun dengan metode singkat pembacaan table 3.5 untuk kapasitor dalam hubungan parallel, sedangkan untuk hubungan seri dapat dibaca melalui table 3.6 dan table 3.7, seperti yang disediakan dalam materi sebelumnya ( hubungan seri parallel resistor). Untuk itu mari kita perdalam dengan pemahaman tentang hubungan / system kombinasi berikut ini. Definisi & kombinasi seri dan paralel kapasitor, yaitu degunakan untuk tujuan memperbesar nilai kapasitansi dan yang lainnya adalah untuk memperkuat sumber arus dan tegangan. Untuk pengetahuan ini dapat dipelajari secara mudah debgan mencermati table dan karakteristik yang terdapat dalam materi ini.

Kata kunci: kapasitor , serial, parallel.

3.3 CAPACITOR

3.3.1 Definisi of Capacitansi

Untuk kapasitor yang diberikan, rasio muatan Q (coulomb) ke pd (volt) adalah konstan dan rasio ini dikenal sebagai kapasitansi (C) dalam farad

                i.e 

                maka Q = CV coulombs

                         

Farad adalah satuan besaran dan dalam praktik mikrofarad dan picofarads banyak digunakan,

                1μF = 10-6  farad

                1pF = 10-12  farad

3.3.2 Konstruksi sederhana dari kapacitors

Rumus umum untuk kapacitas (C)

                C = 

Dimana ε0 adalah permitifitas absolute dari udara bebas (=8.85x10-12)

εr adalah permitivitas relativedarisuatu dielectrikum (constanta dielectrikum)

                A = garis tengah area dari  dielectrikumdalam metre  

                   persegi

                t = ketebalan dari dielectrikum dalam meter

Memodifikasi formula ini untuk untuk unit yang lebih praktis dan mempertimbangkan 2 plat saja, masing-masing A persegi daerah. Cms terpilah melalui udara, karena εr untuk udara ~ 1 (sebenarnya 1,00059) .Kemudian

(1) 

Dimana t adalah sparation antara plat dalamcms (yaitu ketebalan dielektrik)

Jika lain dielektrik dari udara yang digunakan, Atas: kapasitansi dikalikan dengan nilai εr untuk dielektrik yaitu

(2) 

Nilai umum dari εr adalah

Ceramic

100-1000

Glass

4-8

Mica

6-7

Polystyrene

2-3

Shellac

2-4

Waxed Paper

5

 

Jika beberapa plat yang disisipkan, daerah dielektrik efektif dalam diperoleh dengan mengalikan efektif satu plat (yaitu tidak termasuk tumpang tindih) dengan jumlah ruang dielektrik seperti Gambar.3.9 di mana sebenarnya ada 4.

maka:

(3)   di mana N = jumlah ruang dielektrik

Fig.3-9 Multiplate capacitor

Contoh:

(1)     Sebuah kapasitor terdiri dari 5 plat seperti dalamGambar.3.9, masing-masing persegi4. Cms. Di daerah memiliki dielektrik dari kaca memiliki permitivitas relatif 5 dan ketebalan 0,2 cm. Berapa kapasitansinya?

                Dari rumus (3) 

(2) Dua plat kecil untuk membangun sebuah capasitor 20 pf dengan dielektrikum udara. Lempeng dipisahkan oleh ring kecil terisolasi dengan tebal diameter 1 mm. berapa luas daerah plat yang dibutuhkan?

Dari rumus(1) 

Banyak ketidakakuratan kecil pasti menyelinap masuk, misalnya pengetahuan tentang permitivitas yang tepat dari sebuah dielektrik (selain udara). Namun demikian rumus yang memberikan titik awal yang baik dan menunjuk seperti dalam contoh 2, adalah cara cepat untuk memperkirakan ukuran plat dll

3.3.3 Kode dan Pemilihan nilai

Sistem kode warna yang digunakan untuk menunjukkan kapasitansi, toleransi dan jika diperlukan, rating tegangan kapasitor kecil identik dengan yang digunakan untuk resistor, maka Tabel 3.3 berlaku.

Tiga warna dalam kode warna yang mewakili angka Digit pertama, kedua dan Multiplier memberikan kapasitansi dalam picofarads.

Sebuah band keempat atau tempat menunjukkan toleransi dan jika voltase yang dikutip (misalnya pada dibentuk), satu atau dua band atau bintik memberikan rating pada ratusan volt, yaitu hanya satu band atau tempat yang diperlukan hingga 900 volt.

Nilai-nilai yang disukai untuk berbagai toleransi identik dengan yang untuk resistor, maka Tabel 3.4 berlaku.

(juga lihat Lampiran untuk kode penandaan lainnya.)

3.3.4 Hubungan Series

Pertimbangkan Gambar.3.10 di mana dua kapasitor C1 dan C2 dihubungkan secara seri pada tegangan V dengan tegangan V1 dan V2 yang ada di C1 dan C2 yang ditampilkan: Kemudian V = V1 + V2 dan karena tenaga adalah sama, mengatakan Q,                

di mana C dikombinasikan kapasitansi dan dapat pula ditunjukkan bahwa

                 

Hanya untuk dua kapasitor dalam hubungan series 

Fig 3.10 Capacitors in series

Formula ini memiliki bentuk yang sama dengan yang untuk resistor secara paralel, karena itu Tabel 3.6 dan menerapkan kecuali bahwa sedangkan untuk resistor nilai tabel dalam ohm atau kelipatan ohm

Untuk kapasitor nilai-nilai dalam picofarads atau mikrofarad atau kelipatan yaitu seluruh tabel dapat dikalikan atau dibagi dengan kelipatan 10 seperti yang diperlukan.

3.3.5 Hubungan Parallel

Gambar.3.11 menunjukkan C1 dan C2 terhubung secara paralel. Masing-masing memiliki tegangan V di atasnya, menghasilkan biaya Q1 dan Q2

  Gambar.3-11 Capacitor dalam hubungan parallel

                                Total muatan Q = Q1 + Q2

                         Sekarang Q1 = VC1 dan Q2 = VC2

                                       

                             

                   Dan hubungan capacitance C=C1 + C2 dan itu dapatseperti ditunjukkan berikut ini bahwa

                  C=C1 + C2 + C3+- - - - - - - -

Contoh:

Berapakah kapasitas effective dari rangkaian dalam Gambar .3.12(i)?

             Biarkan hubungan capacitansi dari C2 dan C3 = Cp

            

(ii)  Buat C1 dalam hubungan series dengan Cp = C

maka .. . . . . . . . . . .(iii)

Gambar.3-12 capasitas equivalent

Kapasitor secara paralel adalah tambahan dan karenanya analog dengan resistor secara seri, sehingga Tabel 3.5 berlaku dan lagi seluruh tabel dapat dikalikan atau dibagi dengan kelipatan 10 seperti yang diperlukan   

Fig.3-13 Voltage inCR circuit

3.3.6 Konstata Waktu

Jika tegangan V konstan dipertahankan di sebuah rangkaian seri resistansi R dan kapasitansi C seperti di Gambar.3.13, maka hubungan tersebut di saat penerapan dari V dengan nilai V selama periode waktu tertentu seperti yang ditunjukkan dalamGambar.3.14, nilai vc pada setiap saat yang diberikan oleh

 

                      vc = v(1 – e-t/CR)   dimana t adalah waktu berlalu sejak

                                            penerapan tegangan V

Mengambil 3 poin saja, cukup untuk menetapkan arah kurva,

 

t

e-t/CR

VC

 0

 CR

 

1

 0.3679

 0

 0

 0.6321V

 V

 

Dengan demikian jelas seperti t meningkat, kurva dari 0 sampai V.

Fig.3-14 Growth curve

Arus sesaat dalam rangkaian akan dengan cara yang sama mengikuti kurva exponentioal jatuh dan juga akan terlihat bahwa pada t = 0, CR dan ∞, i = V / R, 0,3679 V / R dan 0 masing-masing seperti dalam Gambar.3.15

Gambar.3-15 curve peluruhan/ pembuangan

Jika, saat kapasitor C terisi penuh, tegangan V diterapkan dihapus dan digantikan oleh hubungan arus pendek, maka C mampu melepaskan melalui R dan vc akan mengikuti kurva peluruhan yang diberikan oleh

           Vc = Ve-t/CR

Arus jatuh lagi dari nilai maksimum ke nol dalam arah yang berlawanan yang diberikan oleh

             , lagi kurva peluruhan

Produk CR dikenal sebagai “konstanta waktu”. Ini telah terbukti waktu itu diperlukan untuk tegangan vc pada kurva pertumbuhan turun menjadi 0,3679 dari nilai maksimum. Definisi kedua konstanta waktu adalah waktu yang diperlukan untuk vc

untuk mencapai nilai yang maksimum untuk melakukan hal pada suatu saat tertentu.

Definisi ini memiliki aplikasi praktis yang cukup besar bila diperlukan untuk menghasilkan rangkaian CR dengan waktu yang diperlukan biaya atau tegangan dibuang ke nilai tertentu. Persamaan, melibatkan eksponensial seperti yang mereka lakukan, meskipun membuat perencanaan tidak jadi jika kalkulator tersedia. Namun dua metode alternatif yang dijelaskan di bawah, yang pertama mencapai objeknya dengan perhitungan sederhana, kedua grafis, mereka digambarkan terbaik dengan contoh-contoh praktis:

Contoh:

Sebuah baterai 9 V dengan resistansi internal diabaikan dihubungkan dengan sebuah resistor dari 2 megaohms secara seri dengan kapasitor 0,1 mikrofarad. Menggambar kurva kapasitor tegangan / waktu.

Biarkan waktu yang konstan akan dilambangkan dengan simbol Yunani τ.

(1) Menggunakan prinsip deffinition pertama konstanta waktu

                 Waktu τ Konstan = CR = 0,1 x 10-6 x 2 x 106 = 0,2 detik.

Bentuk sebuah tabel (Tabel 3.9) sebagai berikut:

Setiap interval waktu-konstan diperlakukan secara terpisah, menambahkan ke nilai sebelumnya dari vc, (0,632 x kenaikan tegangan sisa). Jadi coloums 2 dan 3 diambil dari Kolom 5 dan 6 dari baris sebelumnya.

Dalam prakteknya, tidak mungkin bahwa grafik akan diperlukan melampaui 0,6 detik karena pada titik ini perubahan tegangan dengan waktu kecil dan menjadi semakin kecil karena waktu meningkat. Gambar.3.16 menunjukkan grafik vc (coloumn 5)

Diplot terhadap waktu.

               

1

2

3

4

5

6

Time

Interval

(secs)

Vc at

Begining of

Interval

Voltage rise

Remaining at

Begining of

interval

Voltage rise

During Interval

(=0.632 x Col.3)

Vc at end of

Interval

(Cols.2 + 4)

Voltage rise

Remaining at

End of Interval

0    – 0.2

0.2 – 0.4

0.4 – 0.6

0.6 – 0.8

0.8 – 1.0

 

 

0

5.69

7.78

8.55

8.83

9

3.31

1.22

0.45

0.17

5.69

2.09

0.77

0.28

0.11

5.69

7.78

8.55

8.83

8.94

3.31

1.22

0.45

0.17

0.06

          Tabel 3.9 Perhitungan untuk Curve pertumbuhan

Gambar. 3-16 Kenaikan tegangan kapasitor

(dengan perhitungan)

Tabel 3.9 menunjukkan perhitungan secara keseluruhan namun ternyata bahkan lebih sederhana untuk mengekspresikan Vc sebagai fraksi V untuk setiap interval waktu sehingga.

 

                            t

vc
 

982

(2)Menggunakan prinsip definisi kedua, metode yang sama sekali grafis yang cepat adalah untuk membangun adalah seperti yang ditunjukkan pada Gambar.3.17. Yang Akibatnya dapat ditarik garis dan diberi label pertama seperti di Gambar.3.16, yang garis horizontal di V volt. Pada V instan conected t = 0 Dan memilikialready telah menunjukkan bahwa Vc = 0, namun kenaikan berikutnya adalah pada tingkat seperti yang mana berlanjut tanpa perubahan, akan mencapai V dalam hitungan detik τ. Atas dasar ini segitiga siku-siku dibangun lereng kurva..

Gambar  3-17 Kenaikan tegangan kapasitor (metode grafik)

Catatan dalam Gambar.3.17

       OQ1, AQ2, BQ3, CQ4 -   -  Semuanya digambarkan menyerupai τ  detik.

        Points, P1  P2  P3           diatas garis horizontal digambarkan pada V volts

P1 adalah vertikal diatas Q1, P2 diatas Q2 dll.

(1) Gambar OQ1, maka OP1

(2) Tanda titik A pada UPB OP1 jarak pendek

(3) Menggambar AQ2, maka AP2

(4) huruf B Tanda pada UPB AP2 jarak pendek

(5) Gambar BQ3, maka BP3

(6) Tanda titik C pada UPB BP4 jarak pendek

(7) Gambar CQ4, maka BP4.

dan terus.

Titik-titik O, A, B, C, dll memberikan gambaran kurva seperti yang ditunjukkan. Jelas lebih dekat bersama-sama titik yang diambil, semakin akurat hasilnya.

Kurva peluruhan dapat menghasilkan hal yang sama

Refferensi:

Bernad Babani (publishing)LTD Thegrampians, Stepherds Brush Road

London W6 7NF England