prinsip asas pemuat (capacitor)

PRINSIP ASAS PEMUAT (CAPACITOR)6

Unit

OBJEKTIF AM

Memahami prinsip-prinsip asas pemuat dalam litar elektrik.

+

+

+

-

-

-

OBJEKTIF KHUSUS PRINSIP ASAS PEMUAT

Di akhir unit ini anda dapat : Mentakrifkan pemuat beserta dengan unitnya. Melukis cas-cas di atas plat pemuat. Menjelaskan penyusunan pemuat dalam litar siri dan selari. Memberikan contoh-contoh kesan pemuat dalam litar dan alat elektrik.

PEMUAT

adalah satu peranti elektrik yang berkemampuan untuk menyimpan tenaga

elektrik. Kuantiti dan lamanya tenaga yang boleh

disimpan bergantung kepada nilai kemuatan pemuat tersebut. Tenaga elektrik yang disimpan di dalam pemuat berbentuk cas di mana satu plat akan mempunyai cas negatif (-ve) dan plat lain mempunyai cas berlawanan iaitu cas positif (+ve) seperti dalam Rajah 6.1

RAJAH 6.1 Cas di atas plat pemuat

+ + + + + + + +_ _ _ _

_ _ _ _

Arah Pengaliran Arus

v c

• Pemuat atau juga dinamakan kondenser terbina dengan dua pengalir yang disusun bertentangan antara satu sama lain dan dipisahkan oleh bahan penebat . • Pengalir bagi penebat itu dipanggil plat dan penebat pemisah itu dipanggil dielektrik seperti yang ditunjukkan dalam Rajah 6.2(a), manakala Rajah 6.2(b) pula menunjukkan simbol bagi pemuat.

pengalir

penebat

Rajah 6.2(a)

Simbol : C Unit : Farad (F)Rajah 6.2 (b)

Binaan Asas Pemuat

KEMUATAN

Kemuatan ialah sifat sesuatu pemuat untuk menyimpan tenaga elektrik .Ia juga boleh ditakrifkan sebagai kuantiti atau jumlah cas elektrik yang diperlukan untuk mengadakan satu perbezaan upaya di antara dua platnya

Unit bagi kemuatan ialah Farad (F), simbolnya C. Kemuatan 1 Farad bermakna suatu pemuat boleh menyimpan 1 coulomb cas elektrik apabila voltan dibekalkan pada pemuat itu ialah 1 volt. Hal ini dapat ditunjukkan secara persamaan (6.1).

Kemuatan, (Farad) = )(

)(VoltBezaupaya

CoulombCas

VQC C = kemuatan

Q = CasV = bezaupaya

*Dalam penggunaan harian, unit Farad mungkin terlalu besar untuk digunakan. Kemuatan pemuat biasanya menggunakan unit-unit gabungan yang lebih kecil misalnya mikroFarad (μF) atau pikoFarad (pF).

1 mikroFarad = 10-6 Farad1 pikoFarad = 10-12 Farad

Persamaan (6.1)

TENAGA ELEKTRIK DI DALAM PEMUAT

Tenaga elektrik di dalam pemuat boleh dikira dengan menggunakan persamaan (6.2) di bawah.

QVE21

Persamaan 6.2

Kita juga boleh menerbitkan beberapa formula tenaga eletrik di dalam pemuat dengan memasukkan persamaan (6.1) ke dalam persamaan (6.2).

2

21CVE

)(21 2

CQ

E &

Contoh soalan berkaitan Sebuah pemuat 8pF di sambungkan

ke bekalan kuasa 600V. Kirakan cas dan tenaga yang dapat disimpan oleh pemuat tersebut.

Penyelesaian :Diketahui cas, = = 4.8 x 10 Ctenaga elektrik,

CVQ )600)(108( 12x -7

)600)(108.4(21 12xQVE 2.88 x 10-9 Joule

JENIS-JENIS PEMUAT

Pemuat Jenis Dielektrik Udara Boleh Ubah Pemuat Jenis Kertas Pemuat Jenis Poliester Pemuat Jenis Mika Pemuat Jenis Seramik Pemuat Jenis Elektrolitik Pemuat Jenis Tantalum

KEGUNAAN PEMUAT DALAM LITAR ELEKTRIK

Meninggikan faktor kuasa litar elektrik. Mengurangkan bunga api semasa suis

dibuka dalam litar. Mengurangkan gangguan ulangan radio

dalam penghidup litar lampu pendaflour. Menguatkan arus elektrik. Menyimpan cas elektrik.

Pelajar semua seharusnya faham di dalam pertukaran

unit kerana ia mempengaruhi jawapan di dalam sebarang pengiraan.

Jika tidak pasti, gunakan calculator.

REGANGAN BERKEMUATAN,

Dalam litar AU arus dan voltan bekalan sentiasa berubah-ubah. Oleh itu proses mengecas juga berubah.

Pada separuh kitar pertama, ia mengecas pada satu arah arus dan pada separuh kitar kedua ia mengecas pemuat itu pada arah yang bertentangan pula

Pada masa yang sama wujud satu nilai penentangan arus ketika voltan bekalan mula menurun yang dipanggil regangan

Dalam litar pemuat regangan ini dipanggil regangan berkemuatan,. Nilai regangan berkemuatan ini berkadar songsang dengan nilai frekuensi voltan A.U.

Persamaan matematik bagi Regangan Berkemuatan, XC

CX Simbol : Unit : ohm ( )

CXC

1 f 2dimana

fCXC 2

1

C = Kemuatan (F)f = Frekuensi (Hz)

halaju2 = pemalar

(rads-1)

Contoh Soalan

Pemuat 8μF disambungkan ke bekalan 240V, 50Hz. Kirakan berapakah nilai regangan berkemuatan.

Penyelesaian :

9.397)108(2

12

16xfC

XC

PENYUSUNAN PEMUAT DALAM LITAR SESIRI DAN SELARI

Kaedah analisis litar pemuat berbeza sedikit dengan kaedah analisis litar pearuh dan perintang. Dalam bahagian ini para pelajar akan didedahkan mengenai analisis litar

sesiri, selari.

Litar Sesiri

C1 C2 C3

vRajah Litar Sesiri bagi pemuat

Kemuatan jumlah bagi litar sesiri boleh dikira menggunakan persamaan (6.5).

321

1111CCCC j

Persamaan (6.5) di atas boleh juga ditulis dalam bentuk persamaan (6.6).

323121

321

CCCCCCCCCC j

(6.6)

(6.5)

Cas setiap pemuat adalah sama

jQQQQ 321

VCQ jj dimana

(6.7)

Kejatuhan voltan pada setiap pemuat adalah berbeza bergantung kepada nilai kemuatan masing-masing dan boleh dikira dengan menggunakan persamaan (6.8).

11 CQ

V jC

22 CQ

V jC

33 CQ

V jC

Untuk dua(2) buah pemuat seperti litar Rajah 6.4 di bawah kemuatan jumlah juga boleh dikira dengan menggunakan persamaan (6.9)

21

21

CCCCC j

Kejatuhan voltan pada setiap pemuat boleh dikira dengan menggunakan formula (6.10) di bawah.

VCC

CVC )(

21

21 V

CCC

VC )(21

12

Litar Selari Kemuatan jumlah, Cj bagi litar pemuat selari adalah hasil tambah semua kemuatan dalam litar. Formula matematiknya adalah seperti persamaan (6.11) di bawah

V C1 C2 C3

321 CCCC j (6.11)

Kejatuhan voltan pada setiap pemuat adalah sama

jCCC VVVV 321(6.12)

Cas yang melalui setiap pemuat adalah berbeza bergantung kepada nilai kemuatan pemuat tersebut dan ia boleh dikira dengan menggunakan persamaan (6.13)

11 CV

Q jC

22 C

VQ jC

33 CV

Q jC

(6.13)

Contoh Soalan

Berapakah nilai kemuatan bagi tiga(3) buah pemuat, masing-masing dengan kemuatan 120μF jika ia disambung secara :

1. selari2. sesiri

Penyelesaian

321 CCCCJ = (120+120+120) x 10-6 = 360 x 10-6 = 360 μF (selari)

401

1203

1201

1201

12011111

321

CCCC j

FC j 40

1.

2. (sesiri)