Thursday, July 22, 2010

kapasitor dan dielektrik

KAPASITANSI

1. PENGERTIAN KAPASITANSI

Kapasitansi atau kapasitans adalah ukuran jumlah muatan listrik yang disimpan (atau dipisahkan) untuk sebuah potensial listrik yang telah ditentukan. Bentuk paling umum dari piranti penyimpanan muatan adalah sebuah kapasitor dua lempeng/pelat/keping. Jika muatan di lempeng/pelat/keping adalah +q dan –q, dan v adalah tegangan listrik antar lempeng, maka rumus kapasitans adalah:

Unit SI dari kapasitansi adalah farad; 1 farad = 1 coulomb per volt.
Pemisahan muatan dalam sebuah kondensator lempeng-sejajar menciptakan medan elektrik internal. Sebuah peruang dielektrik terpolarisasi (oranye) mengurangi medan elektrik serta meningkatkan kapasitansi.


 Cara Menghitung Kapasitor secara Seri

Kapasitor susunan Seri berkapasitas besar



Pada gambar dibawah ini dapat kita lihat sebuah rangkaian yang terdiri dari tiga buah kapasitor. Ketiga kapasitor tersebut dipasang secara seri.

Untuk menemukan nilai kapasitor pengganti atau nilai capasitansi dari ketiga kapasitor tersebut dapat kita gunakan persamaan :
1/Ct = 1/C1 + 1/C2 + 1/C3
Diketahui :
C1 = 10 p
C2 = 20 p
C3 = 30 p
Maka :
1/Ct = 1/10 + 1/20 + 1/30
1/Ct = 6/60 + 3/60 + 2/60
1/Ct = 11/60
Ct = 60/11 = 5.45 p
Setelah kita hitung secara seksama dapat kita ketahui bahwa nilai total dari kapasitor serial tersebut adalah sebesar 5.45 p.
 Cara Menghitung Kapasitor Paralel


Gambar dibawah ini tiga buah kapasitor yang dipasang secara paralel.



Untuk menentukan jumlah total capasitansi dari kapasitor tersebut dapat kita pergunakan persamaan:


Ct = C1 + C2 + C3
Contoh:
C1 = C2 = C3 = 10F
Maka:
Ct = 10F + 10F + 10F = 30F

Jadi setelah kita hitung secara seksama nilai yang dihasilkan nilai kapasitansi total sebesar 30F. Persamaan menghitung kapasitor parallel memiliki persamaan yang sama dengan menghitung resistor serial.

 Cara Menghitung Kapasitor Seri – Paralel





Pada gambar dibawah ini dapat kita lihat sebuah rangkaian kapasitor kombinasi yang terdiri dari rangkaian kapasitor serial dan rangkaian kapasitor paralel.


Untuk mencari nilai capasitansi total kita dapat menggunakan kombinasi dari persamaan kapasitor serial dan persamaan capasitor parallel.
Persamaan kapasitor seri : 1/Ct = 1/C1 + 1/C2 + .........+ 1/Cn
Persamaan kapasitor paralel : Ct = C1 + C2 + .... + Cn
Dari kedua persamaan diatas kita dapat mengkombinasikanya untuk menghitung nilai kapasitansi pengganti dari rangkaian kapasitor seri-paralel seperti yang terlihat pada gambar. Berikut adalah kombinasi dari kedua persamaan diatas :
Diketahui :
C1 = C2 = C3 = C4 = C5 = 10P
Maka :
1/Cs = 1/C3 + 1/C4
1/Cs = 1/10 + 1/10
1/Cs = 2/10
Cs = 10/2 = 5P
Cp = C2 + Cs1
Cp = 10 + 5 = 15P
1/Ct = 1/C1 + 1/Cp + 1/C5
1/Ct = 1/10 + 1/15 + 1/10
1/Ct = 3/30 + 2/30 + 3/30
1/Ct = 8/30
Ct = 30/8 = 3.75P

Keterangan :
* Cs = Capasitor Seri
* Cp = Capasitor Parallel
* Ct = Capasitor total

Setelah kita kombinasikan kedua persamaan, dapat kita temukan nilai capasitansi total dari rangkaian kombinasi kapasitor serial-parallel tersebut. Besarnya nilai yang kita dapatkan dari hasil perhitungan adalah sekitar 3.75 P.


2. KOMBINASI KAPASITOR
Beberapa sirkuit telah kapasitor dihubungkan secara seri paralel dan kombinasi. Untuk menentukan, misalnya, jumlah yang dibebankan disimpan oleh set kapasitor, kita harus menemukan kapasitansi setara satu set. Hal ini dilakukan dengan mengidentifikasi sepasang kapasitor di set yang baik di seri atau paralel dengan satu sama lain, menggantikan pasangan yang setara dengan kapasitor (sehingga mengurangi jumlah kapasitor oleh satu) dan iterasi sampai kita pergi dengan satu kapasitor yang sama dengan set.
Ambil situasi di atas, misalnya.Empat kapasitor memiliki nilai berikut:
C 1 = C 2 = 90 pF. C 1 = C 2 = 90 pF.
C 3 = 45 pF C 3 = 45 pF
C 4 = 120 pF C 4 = 120 pF
Apa perbedaan potensi di masing-masing kapasitor?Berapa banyak biaya pada masing-masing kapasitor?
Untuk mengatasi ini kita perlu menemukan kapasitansi setara dari himpunan kapasitor. Langkah pertama adalah menggambar ulang sirkuit sehingga C 1 diambil secara vertikal - ini membuatnya lebih jelas apa yang ada di paralel atau seri. Sekarang kontrak rangkaian kapasitor dari 4 sampai 1.
Langkah 1 - C 2 dan C 3 adalah seri. Ganti pasangan ini oleh kapasitor tunggal C 23:
1/C 23 = 1/C 2 + 1/C 3 = 1/90 + 1/45 = 3/90. 1 / 23 C = 1 / C 2 + 1 / C 3 = 1 / 90 + 1 / 45 = 3 / 90. Oleh karena itu C 23 = 90 / 3 = 30 pF.
Langkah 2 - C 1 dan C 23 yang secara paralel. Ganti pasangan oleh kapasitor tunggal C 123 = 90 + 30 = 120 pF.
Langkah 3 - C 4 dan C 123 adalah seri. Ganti pasangan oleh kapasitor tunggal C eq:
1/C eq = 1/C 4 + 1/C 123 = 1/120 + 1/120 = 2/120 1 eq C / = 1 / C 4 + 1 / 123 C = 1 / 120 + 1 / 120 = 2 / 120
C eq = 120/2 = 60 pF C eq = 120 / 2 = 60 p F .

Langkah 4 - Tentukan muatan C eq.
Q = C eq  V = 60 pF * 12 V = 720 pC. T = C eq  V = 60 pF * 12 V = 720 pc. Sekarang kita perlu memperluas sirkuit kembali ke empat kapasitor asli, dan menentukan biaya dan beda potensial di masing-masing karena kami pergi. Langkah 1 - C eq merupakan C 4 dan C 123 di seri.Kapasitor seri memiliki muatan yang sama tetapi membagi perbedaan potensial. Q 4 = Q 123 = 720 pC. Q 4 = Q 123 = 720 pc.
Kapasitor adalah sama, sehingga mereka masing-masing memiliki 6 volt di atasnya. Langkah 2 - C 123 merupakan C 1 dan C 23 di paralel Perangkat secara paralel memiliki beda potensial yang sama (6 V dalam kasus ini) di antara mereka.
Q 1 = C 1 * 6 = 540 pC. Q 1 = C 1 * 6 = 540 pc.
Q 23 = C 23 * 6 = 180 pC. Q 23 = C 23 * 6 = 180 pc.
Ini menambahkan sampai 720 PC, seperti seharusnya.
Langkah 3 - C 23 merupakan C 2 dan C 3 seri.
Q 2 = Q 3 = 180 pC. Q 2 = Q 3 = 180 pc.
 V 2 = Q 2 /C 2 = 180/90 = 2 volts.  V 2 = Q 2 / C 2 = 180/90 = 2 volt.
 V 3 = Q 3 /C 3 = 180/45 = 4 volts.  V 3 = Q 3 / C 3 = 180/45 = 4 volt.
Ini menambahkan sampai 6 volt, seperti seharusnya. Langkah 4 - Cara yang baik untuk memeriksa konsistensi adalah potensi label di tempat yang berbeda. Pilih beberapa titik sebagai referensi (misalnya, 0 V pada terminal negatif baterai) dan label poin lainnya relatif terhadap itu. Periksa bahwa perbedaan potensi di kapasitor konsisten dengan nilai-nilai potensial.
3. ENERGI YANG TERSIMPAN DALAM KAPASITOR
Energi Penyimpanan sangat penting saat ini. Anda mengandalkan energi yang tersimpan gas dalam tangki jika Anda mengendarai mobil ke sekolah atau bekerja. Itu kasus yang jelas dari penyimpanan energi. Ada banyak tempat lain di mana energi disimpan. Banyak dari mereka adalah tidak sejelas tangki gas di mobil. Berikut adalah beberapa.
• Anda sedang membaca ini pada komputer, dan komputer melacak tanggal dan waktu. Itu tidak bahwa dengan menjaga sebagian kecil dari komputer berjalan bila Anda berpikir bahwa komputer dimatikan. Ada sebuah baterai kecil yang menyimpan energi untuk tetap menjalankan jam ketika segala sesuatu yang lain dimatikan.
• Jika Anda memiliki stereo atau televisi yang harus Anda steker ke steker dinding, maka Anda harus menyadari bahwa tegangan steker dinding menjadi nol 120 kali per detik. Ketika itu terjadi, sistem terus berjalan karena ada kapasitor dalam sistem toko yang energi untuk membawa Anda melalui periode itu ketika tegangan listrik berarti tidak cukup besar untuk menjaga hal-hal terjadi!
Kapasitor tidak bisa digunakan untuk menyimpan banyak energi, tetapi ada banyak situasi di mana kemampuan kapasitor untuk menyimpan energi menjadi penting. Dalam pelajaran ini kita akan membahas berapa banyak energi kapasitor dapat menyimpan pelajaran Anda. Tujuan ini adalah ini.
• Mengingat sebuah kapasitor, yang dibebankan, Dapat menghitung jumlah energi yang tersimpan dalam kapasitor.


Kapasitor sering digunakan untuk menyimpan energi.
• Ketika jumlah yang relatif kecil energi yang diperlukan.
• Di mana baterai tidak diinginkan karena mereka mungkin memburuk.
• Untuk daya yang lebih besar / aplikasi durasi pendek - sebagai filter pasokan listrik, atau untuk menjaga daya cukup lama untuk sebuah komputer untuk mematikan anggun ketika kekuatan garis gagal.
Berapa Banyak Energi Dalam kapasitor A?
Untuk menghitung berapa banyak energi yang disimpan dalam sebuah kapasitor, kita mulai dengan melihat hubungan dasar antara tegangan dan arus dalam sebuah kapasitor. Pertama, di sini adalah simbol rangkaian untuk sebuah kapasitor dengan arus masuk ke kapasitor dan tegangan itu didefinisikan.

Kemudian, hubungan antara arus dan tegangan di kapasitor diberikan oleh:
i(t) = C dv(t)/dt i (t) dv C = (t) / dt
Setelah kami memiliki hubungan ini, kita dapat menghitung daya - laju aliran energi ke kapasitor - dengan mengalikan arus yang mengalir melalui kapasitor oleh tegangan kapasitor. Dan, begitu kita memiliki kekuatan - laju aliran energi dalam kapasitor - akhirnya kita dapat menghitung energi yang tersimpan dalam kapasitor. Kita tahu:
P (t) = i(t)v(t) P (t) = i (t) v (t)
• Mengingat pernyataan untuk daya:
P(t) = i(t)v(t) P (t) = i (t) v (t)
• Dan diberi pernyataan untuk saat ini:
i(t) = C dv(t)/dt i (t) dv C = (t) / dt
• Kita dapat menggunakan ekspresi untuk saat ini dalam daya ekspresi:
P(t) = (C dv(t)/dt) v(t) P (t) = (dv C (t) / dt) v (t)
• Dan, kita dapat mengenali kekuatan itu hanyalah laju masukan energi.
P(t) = dE/dt = (C dv(t)/dt) v(t) P (t) = dE / dt = (dv C (t) / dt) v (t)
• Sekarang, turunan dari energi dapat diintegrasikan untuk mencari masukan energi total. Menyiapkan telah terpisahkan kami:
dE = C v(t) dv(t) dE = C v (t) dv (t)
• Kemudian, integrasi kita memiliki:

• Setelah mengintegrasikan kami memiliki:
E(t) = (C/2)v 2 (t) E (t) = (C / 2) v 2 (t)
• atau cukup:
E = (Cv 2 /2) E = (Cv 2 / 2)
Beberapa Hal Untuk Catatan Tentang Formula Penyimpanan Energi
Catatan berikut tentang energi yang tersimpan dalam kapasitor.
• Energi yang disimpan dalam sebuah kapasitor sebanding dengan kapasitansi tersebut.
• Energi yang disimpan dalam sebuah kapasitor sebanding dengan kuadrat tegangan di kapasitor.
• Ekspresi untuk energi yang tersimpan dalam kapasitor menyerupai rumus energi penyimpanan lainnya.
o Untuk energi kinetik, dengan massa, M, dan kecepatan sebuah, v, energi yang tersimpan adalah E = (Mv 2 / 2)
o Untuk energi potensial, dengan mata air konstan, K, dan sebuah perpanjangan, x, energi yang tersimpan adalah E = (KX 2 / 2)

Perhatikan juga hasil pengamatan sebagai berikut.
• Karena kuadrat dari tegangan muncul dalam rumus energi, energi yang tersimpan selalu positif.
o Anda tidak dapat memiliki jumlah negatif energi dalam kapasitor.
o Itu berarti Anda dapat memasukkan energi ke dalam kapasitor, dan Anda dapat membawanya keluar, tetapi Anda tidak dapat mengambil lebih dari Anda menaruh masuk.
Dan beberapa poin akhir yang perlu diperhatikan.
• Power untuk kapasitor dapat negatif.
o Tegangan bisa positif sementara saat ini adalah negatif.
o Bayangkan sebuah kapasitor, yang dibebankan. Anda bisa mengisi kapasitor dengan meletakkan baterai di kapasitor, misalnya. Lalu, jika Anda menempatkan sebuah resistor di kapasitor, muatan akan meninggalkan kapasitor - saat ini akan mengalir keluar dari kapasitor - dan energi dalam kapasitor akan meninggalkan kapasitor hanya untuk menjadi energi panas di resistor.
o Ketika energi daun kapasitor, daya negatif.
• Bila Anda menggunakan kapasitor dalam rangkaian dan Anda menganalisis rangkaian Anda harus berhati-hati tentang konvensi tanda sebagaimana didefinisikan dalam ilustrasi kita gunakan di atas - yang diulang di sini.


4. DI ELEKTRIK
Dielektrik adalah listrik insulator yang dapat terpolarisasi dengan menerapkan medan listrik. Ketika dielektrik ditempatkan dalam medan listrik, beban listrik tidak mengalir melalui material, seperti pada sebuah konduktor , namun hanya sedikit pergeseran dari keseimbangan rata-rata posisi mereka menyebabkan polarisasi dielektrik. Karena polarisasi dielektrik, muatan positif yang mengungsi ke lapangan dan pergeseran biaya negatif dalam arah yang berlawanan. Hal ini menciptakan medan listrik internal yang sebagian kompensasi bidang eksternal dalam dielektrik. Jika dielektrik terdiri dari molekul terikat lemah, molekul-molekul tidak hanya menjadi terpolarisasi, tetapi juga reorientasisehingga sejajar sumbu simetri mereka ke lapangan.
Meskipun istilah "isolator" mengacu pada rendahnya konduksi listrik, istilah "Dielektrik" biasanya digunakan untuk menjelaskan bahan-bahan dengan tinggi. Yang terakhir adalah diungkapkan oleh sejumlah disebut konstanta dielektrik .
Contoh umum dari dielektrik adalah bahan isolasi elektrik antara pelat logam dari kapasitor . Dari polarisasi dielektrik oleh medan listrik meningkatkan kapasitor's kapasitansi.

























TUGAS
FISIKA DASAR II

KAPASITANSI DAN DIELEKTRIK



Oleh:
Nama : Yosindo Decky Reyani
Nim : 0906032319
Jurusan : Teknik Elektro


UNIVERSITAS NUSA CENDANA
FAKULTAS SAINS DAN TEKNIK
KUPANG
2010
Post a Comment