Pengisian Kapasitor

Posted: Juli 11, 2011 in electronika, Fisika

Pada saat pengisian kapasitor diperlukan sebuah sumber tegangan konstan (Vin) yang digunakan untuk menyuplai muatan ke kapasitor dan sebuah resistor yang digunakan untuk mengatur konstanta waktu pengisian (τ) serta membatasi arus pengisian.

Pada rangkaian pengisian kapasitor disamping, saat saklar (S) ditutup maka akan ada arus yang mengalir dari sumber tegangan (Vin) menuju ke kapasitor. Besarnya arus ini tidak tetap karena adanya bahan dielektrik pada kapasitor. Arus pengisian akan menurun seiring dengan meningkatnya jumlah muatan pada kapasitor, dimana Vc≈Vin saat i=0.

Secara umum, rumus pengisian kapasitor untuk tegangan dan arus dapat dinyatakan seperti berikut :

  • tegangan kapasitor saat t detik

    apabila sebelum pengisian tidak terdapat adanya tegangan awal pada kapasitor, Vc(0)=0V, maka persamaan diatas menjadi :
  • arus pengisian setelah t detik

Apabila digambarkan dalam grafik maka tegangan dan arus pada pengisian kapasitor akan membentuk grafik eksponensial seperti berikut.

Berdasarkan rumus pengisian kapasitor untuk tegangan, bisa didapat pula hubungan antara waktu pengisian terhadap persentase tegangan pada kapasitor yang dinyatakan dalam tabel berikut

t Vc
0 0
0,7RC 50%
RC 63%
2RC 86,5%
3RC 95%
4RC 98,2%
5RC 99%

Contoh soal :
Berdasarkan pada rangkaian pengisian kapasitor diatas, dimana :
tegangan pengisian (Vin) = 12 V
hambatan (R) = 5 kΩ
kapasitor (C) = 100 μF
Tentukan :
a. Konstanta waktu pengisian (τ)
b. Arus awal yang mengalir pada rangkaian (io)
c. Tegangan dan arus kapasitor (Vc) setelah saklar ditutup selama 10 ms
d. Waktu pengisian yang dibutuhkan agar tegangan kapasitor (Vc) terisi 50%nya
e. Waktu pengisian yang dibutuhkan agar tegangan kapasitor (Vc) = 10V

Penyelesaian :

    1. Konstanta waktu pengisian (τ)
    2. τ = RC = (5 kΩ)(100 μF) = 0.5 s

    3. Arus awal yang mengalir pada rangkaian (io)

    1. Tegangan pada kapasitor saat saklar ditutup selama 10 ms

    1. Waktu pengisian yang dibutuhkan agar tegangan kapasitor (Vc) terisi 50%nya
    2. Dari tabel hubungan antara waktu pengisian terhadap persentase tegangan pada kapasitor dapat diketahui bahwa tegangan pada kapasitor akan terisi 50% saat t=0,7RC, yaitu : t = 0,7(5kΩ)(100μF) = 0,35s = 350ms Atau dengan cara lain, tegangan pada kapasitor terisi 50% ≈ 12V/2 ≈ 6V

    1. Waktu pengisian yang dibutuhkan agar tegangan kapasitor (Vc) = 10V

Iklan

Tinggalkan Balasan

Isikan data di bawah atau klik salah satu ikon untuk log in:

Logo WordPress.com

You are commenting using your WordPress.com account. Logout / Ubah )

Gambar Twitter

You are commenting using your Twitter account. Logout / Ubah )

Foto Facebook

You are commenting using your Facebook account. Logout / Ubah )

Foto Google+

You are commenting using your Google+ account. Logout / Ubah )

Connecting to %s