Hukum Kelistrikan Arus Bolak-Balik Khusus Gejala Transien Pada Kapasitor.

penulis :12 elektronika 1

                  Hukum Kelistrikan Arus Bolak-Balik Khusus                     Gejala Transien Pada Kapasitor.

Rincian tugas :

KD 14.2         Hukum Kelistrikan Arus Bolak-Balik Khusus Gejala Transien Pada  Kapasitor

Isi Tugas :      a. Gejala Transien pada Kapasitor

                       b. Kapasitor pada rangkaian arus bolak-balik

A.     Gejala Transien pada Kapasitor

Pada dasarnya kapasitor adalah dua bahan logam yang berbentuk identik yang kedua luas permukaannya dapat berhadapan secara simetris mengikuti arah medan listrik, sehingga memiliki kemampuan untuk menyimpan muatan listrik.

Namun kenyataanya konduktor tunggal pun memiliki kapasitansi yang merupakan ukuran daya tampung muatan. Artinya konduktor tunggal pun mampu menampung muatan listrik. Contoh benda berbentuk bola dapat diberi muatan karena bentuk simetri lainnya dianggap berada di tak hingga.

Simbol untuk kapasitor digambarkan sebagai berikut 

                      Gambar 1. Simbol untuk kapasitor

Kapasitor yang tersedia di pasar dapat ditunjukkan dalam berbagai jenis

dan ukuran seperti gambar berikut.

                                                 

                                    Gambar 2. Berbagai bentuk dan jenis Kapasitor

Kapasitansi didefinisikan sebagai : 

 C =

Artinya, daya tampung muatan pada suatu kapasitor bergantung pada beda potensial diantara kedua keping yang berhadapan secara simetris. Nilai beda potensial ini bergantung pada bentuk fisik dan ukuran serta jarak antara kedua keping. Hampir semua komponen dalam rangkaian listrik memiliki kapasitansi, misal kabel, kawat maupun resistor. Satuan SI untuk menyatakan kapasitansi adalah F (farad), namun karena satuan ini terlalu besar untuk keperluan sehari hari digunakan

microfarad (ditulis μF = 10–6F), nanofarad (ditulis nF = 10–9F) dan pikofarad (ditulis pF = 10–12F).

Gambar          berikut menunjukkan hubungan antara bentuk fisik dan arah medan listrik pada kapasitor berbentuk keping.

          

Gambar 3.Arus medan listrik di tengah keping tampak lurus dan

 serbasama untuk kapasitor.

B.     Kapasitor pada rangkaian arus bolak-balik

   

                 Gambar 4. Rangkaian listrik bolak balik dengan sebuah kapasitor

Apabila kapasitor C dilewati arus bolak balik, ternyata arus yang melewati kapasitor mempunyai fase mendahului 90^o terhadap tegangannya.

1.     Grafik sinusoidal

  2.     Grafik Fasor

 

Dirumuskan :

Q =C. V

Q = C . V_m Sin t

Keterangan :

Q : muatan kapasitor (Coulomb)

C : kapasitas kapasitor (Farad)

3.     Kuat arus yang mengalir melalui kapasitor

Di rumuskan :

 I_C = I_m sin ( t + )

Bila didefinisikan reaktansi kapasitif (X_C)   adalah sebagai berikut :

X_C = =

Maka berlaku hubungan :

I_m = .C. V_m =    atau   I_ef =

Keterangan :

X_C = = Reaktansi kapasitif ( )

                       f  = frekuensi (Hz)

C.     Contoh Soal

1.       Sebuah kapasitor mempunyai kapasitas 1mF pada catu daya dengan listrik AC, V= 200 sin (200t – 90^o). Bagaimana arus sesaatnya?

Diket : C    = 1 mF = 10^-3 F

            V    = V_m sin t

             V   = 200 sin (200t – 90^o)

             V_m = 200

            = 200

Dit : Persamaan I ?

Jawab :

X_c =

    = =

     = x 10²x 10^-3

                                    = 5 

          

    I_m = = = 40 A

                              I  = I_m sin t

                                   = 40 sin (200t – 90^o+90^o)

                                   = 40 sin (200t)