Pengisian Muatan Kapasitor
Menyimpan Muatan Listrik
Kemampuan sebuah kapasitor untuk menyimpan muatan listrik yakni salah satu karakteriskit terpentingnya.
Aktivitas yang harus dilakukan
Susunlah sebuah rangkaian sebagaimana yang diperlihatkan pada diagram di bawah ini, memakai sebuah papan protoboard. Sambungan dari terminal (atau kaki) nyata kapasitor elektrolisis yakni sebuah sambungan melayang. Sambungan ini yakni seutas kawat berukuran panjang sekitar 10 cm. Salah satu ujung kawat ditancapkan ke dalam lubang pada baris yang sama dengan kaki nyata kapasitor. Ujung lainnya sanggup ditancapkan ke papan protoboard dlam lubang-lubang yang menyambungkannya ke (A) terminal nyata catu daya atau ke (B) lampu.
- Hubungkan sambungan melayang C ke terminal nyata catu daya (A) untuk mengisi muatan kapasitor.
- Sambungan C dengan cepat ke lampu pada titik B, untuk melepaskan muatan kapasitor. Apakah anda melihat lampu menyala? Jika tidak, cobalah lagi.
- Sambungan C ke A sekali lagi. Lepaskan C dari lubag A, namun tunggulah sampai 10 detik sebelum menyambungkannya kembali ke lampu. Apakah lampu menyala?
- Ulangi langka 3, namun tunggulah beberapa ketika lebih usang dari 10 detik sebelum anda menyambungkan C ke lampu. Berapa usang kapasitor bisa mempertahankan muatan dalam jumlahyang cukup untuk menyalakan lampu?
Pengisian dan pelepasan muatan kapasitor Laju fatwa muatan e dan dari kapasitor tergantung pada tegangan antara kedua pelat kapasitor.
Aktivitas yang harus dilakukan
Rangkaian di bawah ini mempunyai sebuah saklar untuk mengisi dan melepaskan muatan kapasitor. Rangkaian juga mempunyai sebuah resistor untuk membatasi arus menjadi lebih kecil. Karena adanya resistor ini, proses pengisian dan pelepasan muatan kapasitor menjadi lebih lama. Hal ini memungkinkan anda memperhatikan apa yang terjadi. Meteranmeteran yang dipakai sanggup berupa sebuah voltmeter dan sebuah ammeter yang terpisah, atau sepasang multimeter.
- Aturlah saklar semoga berad pada posisi A untuk melepaskan muatan kapasitor apabila kapasitor memang telah terisi.
- Aturlah saklar semoga berada pada posisi B dan perhtikan mteran seiring dengan terisinya muatan kapasitor. Anda dan salah seorang rekan anda masing-masing dapt memperhatikan sebuah meteran.
- Aturlah saklar untuk berada pada posisi A dan perhatikan meteran ketika kapasitor melepaskan muatannya.
- Ulangi langkah 2 dan langkah 3 sampai anda sanggup menjawab pertanyaan-pertanyaan berikut ini :
- Kapankah arus terbesar mengalir menuju kapasitor?
- Kapankah arus terbesar mengalir meninggalkan kapasitor?
- Kapankah terlihat bahwa tidak ada arus yang mengalir atau dari kapasitor?
- Kapankah tegangan pada kapasitor berubah paling cepat?
- Kapankah arus listrik ked an dari kapasitor berubah paling cepat?
Ketika sklar diatur pada posisi A, tegangan pada kaki resistor yng tersambung ke catu daya yakni 6 V, sedangkan tegangan kaki yang tersambung ke catu daya yakni 6V, sedangkan tegangan kaki yang tersambung ke kapasitor yakni 0V. Menurut Hukum Ohm, arus yang melewati resistor yakni 6/10.000 = 600 ππ΄. Pengisian muatan akan dimulai dan tegangan pada kapasitor (lihat grafik) akan naik secara tajam. Tegangan R1 pada sisi catu daya tetap 6V, namun tegangan pada sisi kapasitor mengalami kenaikan. Beda tegangan antara kedua ujung resistor R1, dengan demikian, akan berkurang. Hukum Ohm tetap berlaku, sehingga arus yang melewati R1 juga berkurang. Ini berarti bahwa laju pengisian muatan C1 semakin menurun dan kenaikan tegangan pada kapasitor akan melambat.
Tegangan naik semakin lambt sampai mencapai titik 6V. TIDAK ADA perbedaan tegangan antara kedua kaki R1 dan, oleh karenanya, TIFAK ADA arus listrik yang engalir melewati resistor ini. Grafik bermetamorfosis datar. Kapasitor telah terisi penuh.
Sebuah kurva yang berbnetuk menyerupai grafik di atas disebut sebagai kurva eksponensial. Hal sebaliknya akan terjadi etika kapasitor melepaskan muatan listrikny. Pertama-tama, terdapat beda tegangan sebesar 6V antara ujung-ujung resistor R1, sehingga arus sebesar 600 ππ΄ mengalir meninggalkan kapasitor, melewati R1, menuju ke terminal 0V. Tegangan akan menjadi semakin kecil seiring dengan pelepasan muatan kapasitor. Tegangan akan jatuh dengan semakin lambat. Ketika tegangan mencapai nol, kapasitor telah melepaskan seluruh muatannya.
Kapasitor-kapasitor dalam Hubungan Paralel
Menyambungkan dua buah kapasitor atau lebih secara parallel sanggup disamakan dengan menjumlahkan luas pelat dari masing-masing kapasitor tersebut. Dengan alasan ini, kapasitansi efektif sebuah rangkaian kapasitor parallel yakni sama dengan jumlah kapasitansi dari semua kapasitor di dalam rangkaian.
Contoh
Pada diagram di atas, kapasitansi efektif rangkaian yakni :
πΆ =47+10+2,2=59,2 ππΉ
Kapasitansi efektif sebuah rangkaian kapasitor parallel selalu lebih besar dari nilai kapasitansi terbesar yang ada di dalam rangkaian.
Tips perancang – Nilai-nilai kapasitor
Kapasitor-kapasitor dibentuk dengan suatu kisaran nilai yang menyerupai dengan nilai-nilai preferensi bagi resistor. Kapasitor mempunyai nilai toleransi yang lebih tinggi dibandingkan dengan resistor, sehingga kita tidak merasa perlu untuk menciptakan sebanyak 24 buah nilai di dalam kisaran tersebut. Nilai-nilai kapasitansi di dalam kisaran ini adalah:
1,0 1,2 1,5 1,8 2,2 2,7
3,3 3,9 4,7 5,6 6,8 8,2
Nilai -nilai ini berulang kembali dengan kelipatan-kelipatan 10.
Tips perancangan – Menandai nilai kapasitansi
Nilai kapasitansi seringkali dicetak pada tubuh kapasitor-kapasitor berukuran kecil, nilai-nilai kapasitansi ini harus dikodekan. Kode yang dipakai terdiri dari tiga digit. Dua digit pertama arahan yakni dua digit pertama dari nilai kapasitansi yang bersangkutan, dalam satuan pikofarad. Digit ketiga merepresentasikan jumlah angka nol yang tedapat di belakang kedua digit pertama tadi.
Contoh
Kode ‘223’ berarti bahwa ‘22’ diikuti dengan tiga buah angka nol di belakangnya. Nilai ini yakni 22.000 pF, yang ada sama denga 22 nF. Tpleransi dikodekan dengan sebuah karakter tambahan, sebagaimana pada arahan cetak resistor.
Tips perancangan – Memilih kapasitor
Untuk kebutuhan akan kapasitansi tinggi (1 mF atau lebih), gunakan kapasitor-kapasitor elektrilisis aluminium. Kapasitor-kapasitor ini sanggup mempunyai kawat-kawat sambungan radial atau aksial. Dengan kawat-kawat sambungan aksial, terdapat sebuah kawat sambungan pada tiap-tiap ujung badab kapasitor. Sambungan jenis ini sangat bermanfaat apabila anda hendak ‘ melompati sebuah celah’ pada papan rangkaian. Pada kebanyakan kasus, terutama pada papan PCB, anda membutuhkan kawat-kawat sambungan radial (di mana kedua kawat sambungn berada pada satu ujung yang sama). Apabila ruang pada papan rangkaian tidak mencukupi, gunakan kapasitor-kapasitor butir tantalum; namun harganya memang lebih mahal.
Untuk kebutuhan anda untuk kapasitansi menengah (10 ππΉ βπππππ 1 ππΉ), umunya dipakai kapasitor-kapasitor polyester atau keramik (tidak cocok untuk rangkaian-rangkaian audio). Untuk stabilitas suhu yang lebih baik gunakan kapasitor-kapasitor polikarbonat. Untuk kebutuhan akan kapasitansi rendah (di bawah 10 nF) gunakan kapasitor polistiren atau keramik.
Kapasitor-kapasitor mempunyai tegangan kerja, yang pada umumnya dicetak pada tubuh kapasitor yang bersangkutan. Kapasitor akan hancur apabila nilai tegangan kerja ini dilampaui. Kapasitor-kapasitor polyester, polistiren, polikarbonat dan keramik pada umumnya mempunyai tegangan kerja sebesar 100 V atau lebih, sehingga biasanya anda tidak akan menemui banyak kesulitan dalam menggunakannya. Kapasitor-kapasitor elektrolisis mempunyai tegangan kerja yang lebih rendah. Apabila dianggap penting untuk mengurangi kebocoran arus, pilihlah kapasitor elektrolisis dengan tegangan kerja yang lebih tinggi daripada yang anda butuhkan (misalnya 63 V). Akan tetapi, kapasitor semacam ini lebih mahal dan lebih besar dibandingkan dengan yang mempunyai tegangan kerja lebih rendah (10V atau 25V)