PERTEMUAN XIII RANGKAIAN DC KAPASITIF DAN INDUKTIF 1. Pengantar Jika sebuah rangkaian terdiri dari sebuah kapasitor dan induktor, beberapa energi dari sumber dapat disimpan dan energi tersimpan tersebut dapat dikembalikan ke sumber. Kapasitor dan induktor tidak begitu penting di dalam suatu rangkaian yang tegangan dan arusnya tetap ( arus searah ). 2. Muatan di dalam Rangkaian Kapasitif Muatan pada plat dari sebuah kapasitor (kapasitans) : q = C x V 1
Dimana : Q = Muatan sesaat (Coulomb) V = Tegangan drop sesaat (Volt) C = Kapasitor (Farad) Arus diberikan di dalam sebuah rangkaian kapasitif hanya jika ada perubahan muatan atau jika terjadi perubahan magnitude muatan. Perubahan kecil tegangan pada sebuah kapasitor akan menyebabkan perubahan yang kecil dalam menyimpan muatan. q = C x V Dimana : q = Perubahan kecil muatan v = Perubahan kecil tegangan Sedangkan : I = C x dv/dt 3. Penyimpanan Energi Kapasitif Jika sebuah kapasitor mengisi muatan dengan arus I (konstan), tegangan drop (v) antara plat kapasitor akan bertambah seperti terlihat pada gambar diatas. jika setelah waktu t detik arus di stop, tegangan drop akan menjadi V volt, selama waktu ini kapasitor akan bermuatan : q = i x t. Coulomb Energi pengisian : W = ½ C V 2 2
4. Rangkaian Kapasitor (Kapasitansi) a. Kapasitor Seri Rumus : 1/C T = 1/C 1 + 1/C 2 + 1/C 3 Untuk n buah kapasitor terhubung seri, maka : 1/C T = 1/C 1 + 1/C 2 + 1/C 3 + + 1/C n b. Kapasitor Paralel Rumus : C T = C 1 + C 2 + C 3 Untuk n buah kapasitor terhubung pararel, maka : C T = C 1 + C 2 + C 3 + + C n 5. Penyimpanan Energi Induktif 3
Energi yang ditransfer ke medan magnet disimpan induktor saat arus dipertahankan. Ketika arus berkurang, energi diserap dari medan magnet. Selama proses pengisian atau pelepasan muatan dari sebuah induktor, tegangan induksi yang tetap menunjukkan hubungan yang linier antara arus dan waktu. Jika priode waktu t berakhir, arus naik dari nol sampai I m, energi yang ditransfer ke induktor akan berhubungan dengan nilai arus rata-rata ( I av ) dan I av = I m / 2. Dari persamaan ini didapatkan : e = L di/dt = V Akan naik secara linier sebesar di / dt = i / t. Perubahan Arus i adalah arus Im dan perubahan waktu t adalah total waktu t, sehingga didapatkan : V = L x (I m / t) Energi di dalam rangkaian listrik : W = 0,5 I m 2 L Di mana : W = Energi Induktif ( J ) I m = Arus maksimum ( A ) L = Induktansi ( H ) 6. Rangkaian Induktor ( Induktansi ) a. Induktor Seri Rumus : L T = L 1 + L 2 + L 3 Untuk n buah induktor yang terhubung seri, maka : L T = L 1 + L 2 + L 3 + + L n 4
b. Induktor Paralel Rumus : L T = 1/L 1 + 1/L 2 + 1/L 3 Untuk n buah induktor terhubung paralel, maka : 1/L T = 1/L 1 + 1/ L 2 + 1/L 3 + + 1/L n Saran dan Ralat dapat dikirimkan Melalui email: komisitk_bsi@yahoo.com 5
QUIS ESSAY PERTEMUAN XIII RANGKAIAN DC KAPASITIF DAN INDUKTIF 1. Tegangan pada suatu kapasitor 2 µf naik 10 V sampai 60 V dalam waktu 5 milli-detik. a. Berapakah perubahan muatan pada kapasitor? b. Berapakah besarnya arus pada rangkaian? 2. Jika sumber arus 20 ma terhubung seri dengan sebuah kapasitor 2 µf. Berapakah tegangan pada kapasitor setelah : a. 1 µs b. 10 µs 3. Sebuah kapasitor 5 µf mengisi muatan terminal bertegangan 100 Volt. Berapakah energi yang tersimpan pada kapasitor? 4. Empat buah kapasitor : 0,2 µf, 0, 50 µf, 0,47 µf dan 0,65 µf terhubung pararel. a. Berapakah besarnya kapasitor pengganti ( CT )? b. Berapakah total energi yang tersimpan, jika tegangan pada rangkaian tersebut sebesar 250 V? 5. Empat buah kapasitor : 0,75 µf, 0, 67 µf, 0,35 µf dan 0,87 µf terhubung seri. a. Berapakah besarnya kapasitor pengganti ( CT )? b. Berapakah total energi yang tersimpan, jika tegangan pada rangkaian tersebut sebesar 100 V? 6. Sebuah induktor 10 mh mensupplay arus dari 20 ma sampai dengan 100 ma dalam waktu 25 ms. Berapakah tegangan yang yang dibangkitkan? 6
7. Sebuah inti besi 25 H digunakan untuk rangkaian filter dari sebuah power supplay elektronik. Berapakah energi yang tersimpan di dalam medan magnet, apabila arus mendekati power supplay elektronik sebesar 175 ma dalam waktu 5 detik? 8. Empat buah induktor : 10 mh, 45 mh, 85 mh dan 125 mh terhubung pararel. a. Berapakah besarnya induktor pengganti ( L T )? b. Berapakah total energi yang tersimpan dengan arus 35 ma? 9. Empat buah induktor : 15 mh, 25 mh, 50 mh dan 20 mh terhubung seri. a. Berapakah besarnya induktor pengganti ( L T )? b. Berapakah total energi yang tersimpan dengan arus 22 ma? QUIS PILIHAN GANDA PERTEMUAN XIII KAPASITIF DAN INDUKTIF 7
01. Besarnya energi pengisian pada kapasitor 20 nf yang dihubungkan ke sumber tegangan 12 V adalah. a. 1444 nw d. 1440 W b. 1440 nw e. 1440 kwh c. 144 W 02. Apabila kita menginginkan dalam suatu rangkaian listrik mengalir arus sebesar 2 ma secara konstan selama 120 s setelah dihubungkan ke sumber tegangan 9 V, maka besarnya kapasitor yang akan dipergunakan sebagai kopling adalah a. 2,16 nf d. 0,0267 mf b. 0,0267 F e. 26,7 F c. 2,16 F 03. Empat buah lilitan dihubungkan secara seri. Masing-masing liltan memiliki nilai L 1 = 12 H, L 2 = 25 H, L 3 = 44 mh dan L 4 = 51 mh. Maka besarnya lilitan total adalah... a. 39,075 H d. 390,75 H b. 37,905 H e. 3795 H c. 37,095 H 04. Tegangan yang dibangkitkan oleh induktor sebesar 25 mh yang mensupply arus dari 20 ma sampai dengan 50 ma dalam waktu 15 ms adalah.. a. 50 x 10-2 V d. 25 mv b. 25 x 10-2 V e.50 V c. 50 mv 8
05 Energi yang tersimpan pada empat buah kapasitor, yaitu C 1 = 0,34 µf, C 2 = 0,45 µf, C 3 = 0,56 µf, dan C 4 = 0,67 µf yang dihubungkan secara paralel dan diberi sumber tegangan 12 V adalah: a. 145,44 µw d. 451,44 µw b. 154,44 µw e. 45,144 µw c. 144,45 µw 9