Kamis, 12 April 2012

KAPASITOR, INDUKTOR, DAN RANGKAIAN AC



1. 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.  Tegangan searah atau kontinu dihasilkan oleh sebuah baterai generator arus DC. Arus  undakan   (step) mengalir  saat  sebuah  saklar dinyalakan  yang  menghasilkan tegangan searah, misalnya saat sebuah radio dinyalakan. Arus pulsa jika sebuah  saklar dinyalakan  (ON) kemudian   dimatikan  (OFF),   digunakan   untuk  sistem   informasi pada komputer.    Gelombang   gergaji  naik  secara  linier  kemudian  reset.  Arus  eksponensial (menurun) mengalir saat energi disimpan dalam medan listrik pada suatu kapasitor dan dibiarkan   bocor  melalui  sebuah   resistor.  Tegangan    sinus  diperoleh  saat  sebuah kumparan diputar dengan kecepatan konstan pada suatu medan listrik.

 

2. 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  2. Misalkan tegangan DC dikenakan pada kedua keping  seperti  ditunjukkan pada gambar   2.  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). Saat  baterai   terhubung,  titik  dimana   kawat   pada   ujung   kutub    negatif dihubungkan     akan   menolak    elektron,   sedangkan    titik  dimana   kutub    positif terhubungkan  menarik  elektron.    Elektron-elektron  tersebut  akan  tersebar  ke  seluruh keping kapasitor. Sesaat, elektron mengalir ke dalam keping sebelah kanan dan elektron mengalir  keluar  dari  keping  sebelah   kiri; pada kondisi   ini arus mengalir  melalui kapasitor walaupun  sebenamya tidak  ada   elektron yang mengalir  melalui  celah   kedua keping tersebut. 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 Q ∝ V.

 

3. 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. Percobaan      yang    sangat    sederhana     dapat   dilakukan     seperti   diskemakan       pada gambar  3.      Saat saklar (switch) ditutup dan arus mengalir secara tetap pada kumparan di  bagian  bawah,  maka  tidak  ada   arus  induksi  yang  mengalir  pada  kumparan  bagian atas.    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).

 


4. Arus Transien pada Rangkaian RC

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.  Saat  saklar  dipindah   ke  posisi  2,  muatan  kapasitor  mulai  dilucuti  (discharge) sehingga    tegangan    pada   kapasitor    tersebut    mulai   menurun.      Saat   tegangan    pada kapasitor  mulai   menurun,  energi  yang  tersimpan  akan   dilepas menjadi  panas melalui resistor.  Karena tegangan   pada kapasitor  adalah  sama dengan  tegangan   pada resistor maka     arus  yang  lewat   rangkaian  juga     akan  menurun.    Proses   ini   terus  berlangsung  sampai seluruh muatan terlucuti atau tegangan dan arus menjadi nol sehingga rangkaian dalam keadaan stabil (steady-state).

 


5. Rangkaian Diferensiator

Rangkaian RC pada gambar 4.6-a dapat berfungsi sebagai rangkaian deferensiator, yaitu  keluaran  merupakan   derivatif  dari   masukan.        Untuk   kasus  masukan  tegangan   berupa gelombang      kotak,   tegangan      keluaran    proportional   dengan      proses  pemuatan      dan pelucutan sebagai reaksi dari tegangan undakan (step  voltage).  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:  v1  = vC + vR  ≅ vC .

 

6. Rangkaian Integrator

Rangkaian RC  dapat   juga  digunakan  sebagai  rangkaian  integrator  seperti  ditunjukkan pada gambar 4.6-b. Secara umum berlaku,

v1  = vR + vC ≅ vR = iR                                                       (1)

Jika vC  berharga sangat kecil dibandingkan dengan  vR    (yaitu j ika RC > T). Karena tegangan kapasitor besamya proportional dengan integral  i ≅ v1 / R ,

 

1          1

v2 = C ∫ i dt ≅ RC ∫ v1  dt                                                   (2)

dan keluaran merupakan harga integral dari masukan.

 

Silakan klik link di bawah ini untuk mendownload :)
http://www.4shared.com/file/4Y6DVNrN/KAPASITOR_INDUKTOR_DAN_RANGKAI.html

Tidak ada komentar:

Poskan Komentar