236 Pertemuan

12/26/2006
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=CxV
1
12/26/2006
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 V2
2
12/26/2006
4. Rangkaian Kapasitor (Kapasitansi)
a. Kapasitor Seri
Rumus :
1/CT = 1/C1 + 1/C2 + 1/C3
Untuk n buah kapasitor terhubung seri, maka :
1/CT = 1/C1 + 1/C2 + 1/C3 + … + 1/Cn
b. Kapasitor Paralel
Rumus :
CT = C1 + C2 + C3
Untuk n buah kapasitor terhubung pararel, maka :
CT = C1 + C2 + C3 + … + Cn
5. Penyimpanan Energi Induktif
3
12/26/2006
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 Im , energi
yang ditransfer ke induktor akan berhubungan dengan nilai arus
rata-rata ( Iav ) dan Iav = Im / 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 (Im / t)
Energi di dalam rangkaian listrik :
W = 0,5 Im2 L
Di mana :
W = Energi Induktif ( J )
Im = Arus maksimum ( A )
L = Induktansi ( H )
6. Rangkaian Induktor ( Induktansi )
a. Induktor Seri
Rumus :
LT = L1 + L2 + L3
Untuk n buah induktor yang
terhubung seri, maka :
LT = L1 + L2 + L3 + … + Ln
4
12/26/2006
b. Induktor Paralel
Rumus :
LT = 1/L1 + 1/L2 + 1/L3
Untuk n buah induktor terhubung paralel, maka :
1/LT = 1/L1 + 1/ L2 + 1/L3 + … + 1/Ln
Saran dan Ralat dapat dikirimkan
Melalui email: [email protected]
5
12/26/2006
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
12/26/2006
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 ( LT ) ?
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 ( LT ) ?
b. Berapakah total energi yang tersimpan dengan arus 22 mA ?
QUIS PILIHAN GANDA PERTEMUAN XIII
KAPASITIF DAN INDUKTIF
7
12/26/2006
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 L1 = 12 H, L2 = 25 H, L3 = 44 mH dan L4 = 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
-2
b. 25 x 10 V
e.50 V
c. 50 mV
8
12/26/2006
05 Energi yang tersimpan pada empat buah kapasitor, yaitu
C1 = 0,34 µF, C2 = 0,45 µF, C3 = 0,56 µF, dan C4 = 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