Rabu, 09 Mei 2012

Bab 4 Kapasitor, Induktor dan Rangkaian AC

Bentuk Gelombang lsyarat (signal)
Isyarat adalah merupakan informasi dalam bentuk perubahan arus atau tegangan.
Perubahan bentuk isyarat terhadap fungsi waktu atau bentuk gelombang merupakan
bagian yang sangat panting pada elektronika.  Bentuk gelombang isyarat yang sering
kita jumpai diantaranya adalah seperti diperlihatkan pada gambar berikut :



 Kapasitor
Pada dasarnya sebuah kapasitor merupakan dua keping konduktor yang dipisahkan oleh
suatu insulator (udara, hampa udara atau suatu material tertentu). Secara skematis
sebuah kapasitor keping sejajar dapat digambarkan seperti pada gambar berikut :



Misalkan tegangan DC dikenakan pada kedua keping seperti ditunjukkan pada
gambar diatas. Karena kedua keping tersebut dipisahkan oleh suatu insulator, pada
dasarnya tidak ada elektron yang dapat menyeberang celah di antara kedua keping. Pada
saat baterai belum terhubung, kedua keping akan bersifat netral (belum temuati). Setelah bagian luar dari keping termuati, berangsur-angsur akan menolak
muatan baru dari baterai. Karenanya arus pada keping tersebut akan menurun besarnya
terhadap waktu sampai kedua keping tersebut berada pada tegangan yang dimiliki
baterai. Keping sebelah kanan akan memiliki kelebihan elektron yang terukur dengan
muatan -Q dan pada keping sebelah kiri temuati sebesar +Q. Besarnya muatan Q ini
karenanya proporsional dengan V atau



Konstanta proporsionalitas tersebut dinyatakan sebagai kapasitansi atau C

Q = C V

dimana satuan kapasitansi ini dinyatakan dengan farad (F).
Secara umum hubungan antara muatan dan tegangan untuk sebuah kapasitor
dapat dituliskan sebagai

q = C v

dengan demikian arus i yang mengalir diberikan oleh
i = dq / dt = C dv / dt  atau



Induktor
Telah diketahui bahwa elektron yang bergerak atau arus listrik yang mengalir akan
menghasilkan medan magnet. Namm kebalikannya untuk menghasilkan arus listrik
(arus induksi) perlu dilakukan perubahan medan magnet. Namun sesaat saklar ditutup (atau dibuka) sehingga medan magnet yang
dihasilkan berubah, maka voltmeter akan menunjukkan adanya perubahan tegangan
induksi. Besamya tegangan yang dihasilkan adalah sebanding dengan perubaban arus
induksi, dapat dituliskan sebagai:
v = L di / dt

dimana harga proporsinalitas L disebut induksi diri atau induktansi dengan satuan henry
(H).



 

Arus Transien pada Rangkaian RC
Gambar 4.4 menjelaskan proses pemuatan dan pelucutan muatan pada sebuah kapasitor.
Jika mula-mula saklar berada pada posisi 1 dalam waktu yang relatif lama maka
kapasitor akan termuati sebesar V volt. Pada keadaan ini kita catat sebagai t = 0. Untuk menentukan persamaan tegangan dan arus saat muatan kapasitor dilucuti
dapat digunakan hk Kirchhoff tentang arus sebagai berikut.
i (t) + i (t)= 0

Dengan menggunakan hubungan V-I pada C dan R diperoleh



Dibagi dengan C dan dengan mendifinisikan   di dapat



berlaku untuk t > 0 dan mempunyai persyaratan kondisi awal   Solusi dari persamaan tersebut untuk t > 0 dapat ditunjukkan sebagai

merupakan persamaan eksponensial dimana



Terlihat bahwa pada kondisi akhir   harga tegangan kapasitor
adalah nol. Dapat dijelaskan, untuk proses pengisian kapasitor diperoleh:



Rangkaian Diferensiator
Rangkaian RC pada gambar di bawah . Dalam hal ini rangkaian
RC berfungsi sebagai pengubah gelombang kotak menjadi bentuk rangkaian pulsa jika
konstanta waktu RC berharga lebih kecil dibandingkan periode dari gelombang
masukan.
Dengan melakukan pendekatan dan menggunakan hk Kirchhoff tentang
tegangan diperoleh:

jika dianggap sangat kecil dibandingkan dengan    Karena



Terlihat bahwa keluaran (output) proportional dengan derivatif dari masukan (input).



Rangkaian Integrator
Rangkaian RC dapat juga digunakan sebagai rangkaian integrator seperti ditunjukkan
pada gambar di atas secara umum berlaku



Jika berharga sangat kecil dibandingkan dengan (yaitu j ika RC > T). Karena
tegangan kapasitor besamya proportional dengan integral

jika mau lebih lanjut disini

 

 

Tidak ada komentar:

Poskan Komentar