BASIC ELECTRICITY Chapter 5 Capacitance and Capacitive Circuit

BASIC ELECTRICITY Chapter 5 Capacitance, and Capacitive Circuit

Ade Irfansyah, ST, MT Hp. +62 821 2328 6914 Line: irfansyah. ade Instagram: ade_pancah Email: ade_irfansyah@poltekbangsby. ac. id Irfansyah. ade@gmail. com horizonpengetahuan. wordpress. com

TNU Air Navigation Engineering Capacitor A capacitor is an electrical device which consists of two conducting plates of metal separated by an insulating material called a dielectric

TNU Air Navigation Engineering

TNU Air Navigation Engineering Structure and Symbol

TNU Air Navigation Engineering Charging of Capacitor

TNU Air Navigation Engineering Discharging of Capacitor

TNU A Air Navigation Engineering Charge or discharge ? B

TNU Air Navigation Engineering Capacitance • Electrically, capacitance is the ability to store an electric charge. • Capacitance is equal to the amount of charge that can be stored in a capacitor divided by the voltage applied across the plates

TNU Air Navigation Engineering Capacitance Equation •

TNU Air Navigation Engineering Dielectric Constant

TNU Air Navigation Engineering Example 1: What is the capacitance of a capacitor that stores 4 C of charge at 2 V? •

TNU Air Navigation Engineering Example 2: What is the charge taken on by a 10 F capacitor at 3 V? •

TNU Air Navigation Engineering Example 3: What is the voltage across a 0. 001 F capacitor that stores 2 C? •

TNU Air Navigation Engineering Example 4: The area of one plate of a two plate mica capacitor is 0. 0025 m 2 and the separation between plates is 0. 02 m. If the dielectric constant of glass is 7, find the capacitance of the capacitor! •

TNU Air Navigation Engineering Parallel

TNU Series Air Navigation Engineering

TNU Air Navigation Engineering Example 5: Find the total capacitance of a 3 μF, 5 μF and 10 μF capacitor connected in series. •

TNU Air Navigation Engineering Example 6: What is the total capacitance and working voltage of a capacitor series combination if C 1 and C 2 both 200 μF, 150 V capacitors? •

TNU Air Navigation Engineering Example 7: A Capacitor in a radio receiver tuning circuit has a capacitance of 310 p. F. When the stage is aligned. A variable capacitor (called a trimmer) in parallel with it is adjusted to a capacitance of 50 p. F. What is the total capacitance of the combination? CT = 360 p. F

TNU Air Navigation Engineering RC Series Circuit Waveforms

TNU Air Navigation Engineering Voltage Wave form

TNU Air Navigation Engineering

TNU Air Navigation Engineering Example 11: For a RC series, Find (a) The current 1 s after the circuit is closed and, (b) the voltage across the resistance and the capacitor at that instant of time.

TNU Air Navigation Engineering

TNU Air Navigation Engineering RC Time Constant Example 12: A DC circuit of source voltage V has a 10 MΩ resistance in series with a 1μF capacitor. What is the time constant of the circuit and how long will current flow in the circuit when the RC combination is short circuited?

Charging Kapasitor

Proses pengisian • Pada saat pengisian (charging) tegangan kapasitor akan naik • Saat tegangan kapasitor semakin naik, arus yang akan mengalir semakin lama akan semakin menurun • Perkalian R dengan C disebut dengan Time Constant

Time Contant saat Charge • Time Constant adalah waktu yang dibutuhkan sistem untuk dapat mencapai 63, 2 % dari output yang diinginkan • Sebenarnya kapasitor tidak benar-benar penuh dan akan selamanya mengisi • Karena itu disepakati bahwa kapasitor telah penuh jika waktu pengisian adalah 5 Time Constant atau 5 RC • Pada saat 5 RC teganan kapasitor kurang lebih bernilai 99% dari tegangan input yang diberikan

Discharging Kapasitor

Proses pengosongan • Pada saat pengosongan, tegangan kapasitor akan turun • Arus yang mengalir dari kapasitor pada saat pengosongan juga akan semakin menurun bersamaan dengan penurunan tegangan

Time Constant saat discharge • Sebuah kapasitor tidak akan benar-benar habis tegangannya • Kapasitor yang telah tersisi penuh, akan dianggap kosong apabila waktu yang berlalu sudah sebesar 5 RC • Saat waktu sudah sebesar 5 RC, tegangan yang tersisa pada kapasitor kurang lebih adalah 1 % dari tegangan awal kapasitor

Proses Pengisian Kapasitor Vc = tegangan kapasitor e = Nilai euler (2. 7182818) t = waktu pengisian R = Nilai resistor (Ohm) C = Nilai capasitor (Farad)

Proses Pengosongan Kapasitor Vc = tegangan kapasitor Vco = Teganan kapasitor mula E = Nilai euler (2. 7182818) t = waktu pengisian R = Nilai resistor (Ohm) C = Nilai capasitor (Farad)

Aplikasi dari charge dan discharge pada kapasitor • Timing : clock pada rangkaian IC 555 • Smooting : Pada power supply untuk menyempurnakan output DC • Coupling : Penghubung antar modul pada sistem audio • Tuning : Memilih frekuensi pada sistem radio • Filtering : untuk menyaring frekuensi, equalizer pada sistem audio

Astable multifibrator cct

Signal output astable multivibrator

Kapasitor pada Power supply

Kapasitor sebagai coupling

Kapasitor sebagai tuning

C sebagai Filter (High Pass)

Menguji kapasitor dengan multimeter analog • Kapasitor yang baik : Jarum bergerak naik dan kemudian turun kembali lagi • Kapasitor yang rusak : jarum bergerak naik tetapi tidak kembali lagi • Kapasitor yang rusak : jarum tidak naik sama sekali

PR 1 • Seorang perancang elektronika ingin merancang sebuah Peralatan Elektronika, salah satu nilai Kapasitansi yang diperlukan adalah 2500 p. F, tetap nilai tersebut tidak dapat ditemukan di pasaran, sehingga menggunakan rangkaian paralel untuk mendapatkan nilai kapasitansi yang dibutuhkan, gambarkan rangkaiannya!

Jawaban PR 1 • Kombinasi yang dapat dipergunakan, antar alain: 1 Buah C dgn nilai 1000 p. F 1 buah C dgn nilai 1500 p. F C t = C 1 + C 2 = 1000 p. F + 1500 p. F = 2500 p. F atau : tiga buad C dgn nilai: 1000 pf, 750 p. F dan 750 p. F

PR 2 • Seorang engineer ingin membuat Jig tester dengan salah satu nilai kapasitansi kapasitor yang paling cocok untuk rangkaiannya adalah 500 p. F, tetapi nilai tsb tidak ada di pasaran. Maka engineer tsb menggunakan dua buah kapasitor yang dirangkai secara seri. Gambarkan rangkaiannya!

Jawaban PR 2 • 2 buah kapasitor dengannilai 1000 pf 1/Ct = 1/C 1 + 1/C 2 1/Ct = 1/1000 + 1/1000 1/Ct = 2/1000 Ct = 1000/2 Ct = 500 p. F

Kesimpulan • Nilai kapasitansi kapasitor akan bertambah dengan menggunakan Rangkaian Paralel Kapasitor, sedangkan nilai kapasitansinya akan berkurang jika menggunakan Rangkaian Seri Kapasitor (kebalikan dari rangkaian seri dan paralel Resistor) • Pada kondisi tertentu rangkaian gabungan antara seri dan paralel dapat digunakan untuk menemukan nilai Kapasitansi yang diperlukan

Soal latihan 1. Diketahui Vin = 12 V, R = 5 KΩ, C = 100 μF 2. Diketahui Vin = 12 V, R = 5 KΩ, C = 50 μF

a. b. c. d. Ditanyakan: Konstanta waktu pengisian (Τ) Arus awal yang mengalir pada rangkaian (i 0) Tegangan dan arus kapasitor (Vc) setelah saklar ditutup selama 10 ms Waktu pengisian yang dibutuhkan agar tegangan kapasitor (Vc) terisi 50% e. Waktu pengisian yang dibutuhkan agar tegangan kapasitor (Vc) = 10 V f. Berapakah t saat Ic = 25% I 0, 50% I 0 dan 75% I 0 g. Gambarkan Grafik V pengisian dan I pengisian