Kapasitor dan Rangkaian RC

Presentasi berjudul: "Kapasitor dan Rangkaian RC"— Transcript presentasi:

1 Kapasitor dan Rangkaian RC
Free Powerpoint Templates

2 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

3 Kapasitor V 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

4 Kapasitor Kapasitas kapasitor (C) menunjukkan besar muatan listrik pada masing-masing keping bila kedua keping mengalami beda potensial 1 volt +Q -Q V V + Q = nilai muatan listrik pada masing- masing keping V = beda potensial listrik antar keping ( volt) C = kapasitas kapasitor (Farad = F )

5 o = permitivitas udara atau ruang hampa
Kapasitas kapasitor A = luas salah satu permukaan yang saling berhadapan (meter 2 ) Ruang hampa atau udara d = Jarak antar keping (meter) C = kapasitas kapasitor (Farad= F) Luas =A o = permitivitas udara atau ruang hampa ( · C/vm )

6  = permitivitas bahan dielektrik ( C/vm )
Kapasitas kapasitor Kapasitas kapasitor yang terdiri atas bahan dielektrik Bahan dielektrik Luas =A K = tetapan dielektrik (untuk udara atau ruang hampa K = 1 )  = permitivitas bahan dielektrik ( C/vm )

7 Jenis- jenis kapasitor
Kapasitor 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.

8 Rangkaian Kapasitor Rangkaian seri V
Kapasitas gabungan kapasitor (Cg ), kapasitas kapasitor pertama (C1), kapasitor kedua (C2) memenuhi : Muatan listrik yang tersimpan pada rangkaian = muatan listrik pada masing-masing kapasitor. Q = Q1 + Q2 dan Q1 = Q2 Tegangan listrik antar ujung rangkaian(V), tegangan pada kapasitor pertama(V1 ) dan kapasitor kedua(V2 ) memenuhi: V = V1 + V2 Rangkaian seri +Q1 -Q1 +Q2 -Q2 V +

9 Rangkaian Kapasitor Rangkaian seri V = 6 volt 1. Kapasitas gabungan
Cg = 6/5 = 1,2 F 2. Muatan listrik pada rangkaian = 1,2 F x 6V = 7,2 C Pada kapasitor satu = 7,2 C Pada kasitor kedua = 7,2 C 3. Tegangan liatrik pada kapasitor satu = 3,6 V Pada kapasitor dua = 2,4 V Contoh +Q -Q +Q -Q C1 = 2 F C2 = 3 F V = 6 volt +

10 Rangkaian Kapasitor V Rangkaian paralel
Tegangan pada kapasitor pertama (V1), kapasitor kedua (V2) dan tegangan sumber (V) masing-masing sama besar. V1 = V2 = V Muatan listrik yang tersimpan pada rangkaian memenuhi Q = Q1 + Q2 Kapasitas gabungan kapasitor mmenuhi : Cg = C1 + C2 +Q1 -Q1 +Q2 -Q2 V +

11 Rangkaian Kapasitor V = 6 volt Rangkaian paralel
Tegangan pada kapasitor pertama (V1) dan kapasitor kedua (V2) adalah V1 = V2 = 6 volt Kapasitas gabungan kapasitor adalah Cg = C1 + C2 = 2F + 3F = 5F Muatan listrik yang tersimpan pada rangkaian memenuhi Q = Cg xV = 5F x 6V = 30C Q1 = C1 x V = 2Fx6V = 12C Q2 = C2 x V = 3Fx6V = 18C Contoh +Q1 -Q1 C1 = 2 F +Q2 -Q2 C2 = 3 F V = 6 volt +

12 Energi Listrik yang Tersimpan pada Kapasitor
Grafik hubungan tegangan (V) dengan muatan listrik yang tersimpan pada kapasitor (Q) Q(Coulomb) Nilai energi listrik yang tersimpan pada kapasitor yang bermuatan listrik Q = luas daerah Dibawah garis grafik Q-V (yang diarsir ). Q V(volt) V

13 Energi Listrik yang Tersimpan pada Kapasitor
Sebuah kapasitor yang memiliki kapasitas C dihubungkan dengan tegangan V. + V Karena Q = C.V, maka C Keterangan : Q = muatan listrik kapasitor ( Coulomb) C = Kapasitas kapasitor ( farad) V = tegangan listrik antar keping kapasitor ( Volt) W = Energi listrik yang tersimpan pada kapasitor ( Joule )

14 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.

15 RANGKAIAN RC SEBAGAI TAPIS (FILTER)
Rangkaian RC sering digunakan sebagai filter (tapis). Ada dua jenis filter, yaitu low-pass filter (tapis lolos rendah) Rangkaian ini digunakan untuk melewatkan sinyal-sinyal frekuensi rendah dan melemahkan sinyal-sinyal frekuensi tinggi. high-pass filter (tapis lolos tinggi) Rangkaian ini digunakan untuk melewatkan sinyal-sinyal frekuensi tinggi dan melemahkan sinyal-sinyal frekuensi rendah.

16 Respon-frekuensi dari High-pass dan Low-pass filter
~ R C VOUT VIN ~ R C VOUT VIN High-pass RC filter Low-pass RC filter frekuensi , Hz VOUT / VIN 1.0 Low-pass High-pass Respon-frekuensi dari High-pass dan Low-pass filter

17 Rangkaian RC seri Rangkaian RC paralel

18 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

19 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/C Akibatnya beda tegangan di ujung ujung R (dan arus I) turun.

20 Dari hukum Kirchhoff: Dan hubungan Didapat persamaan (1) k konstanta integrasi, dari syarat t = 0 muatan Q = 0, akan didapat

21 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:

22 Kurva Q dan I sebagai fungsi t

23 PERILAKU RANGKAIAN RC TERHADAP TEGANGAN AC
S R C ~ i = Ipsin t vc = Vpsin (t – 90) t i atau vc /2  3/2 2 5/2 3

24 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

25 Sudut fase antara Z dan R adalah :
Diagram Fase Rangkaian RC  vc R Z Contoh *