elektrik kejuruteraan unit 6

8/9/2019 Elektrik Kejuruteraan Unit 6

1/17

PRINSIP ASAS PEMUAT E1063/UNIT6/1

6

Unit

PRINSIP ASAS PEMUAT

(CAPACITOR)

OBJEKTIF AM

Memahami prinsip-prinsip asas pemuat dalam litar elektrik.

OBJEKTIF KHUSUS

Di akhir unit ini anda dapat :

Mentakrifkan pemuat beserta dengan unitnya.

Melukis cas-cas di atas plat pemuat.

Menjelaskan penyusunan pemuat dalam litarsiri dan selari.

Memberikan contoh-contoh kesan pemuat

dalam litar dan alat elektrik.


2/17


6.0 PEMUAT

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 casberlawanan iaitu cas positif (+ve) seperti dalam Rajah 6.1 di bawah.

Arah pengaliran arus

+ + + + + + + +

_ _ _ _ C

V _ _ _ _

Rajah 6.1 : Cas Di Atas Plat Pemuat

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.

Penebat

Pengalir Simbol :C Unit : Farad (F)

(a) (b)

Rajah 6.2 : Binaan Asas Pemuat

INPUT


3/17


6.1 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 coulombcas elektrik apabila voltan dibekalkan pada pemuat itu ialah 1 volt. Hal ini dapat

ditunjukkan secara persamaan (6.1).

Kemuatan, (Farad) =)(

)(

VoltBezaupaya

CoulombCas

(6.1)

Dalam penggunaan harian, unit Farad mungkin terlalu besar untuk digunakan.

Kemuatan pemuat biasanya menggunakan unit-unit gabungan yang lebih kecil misalnya

mikroFarad (F) atau pikoFarad (pF).

1 mikroFarad = 10-6

Farad

1 pikoFarad = 10-12

Farad

6.2 TENAGA ELEKTRIK DI DALAM PEMUAT

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

bawah.

(6.2)

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

2

2

1CVE dan )(

2

12

C

QE (6.3)

V

QC

QVE2

1


4/17


Contoh 6.1 :

Sebuah pemuat 8pF di sambungkan ke bekalan kuasa 600V. Kirakan cas dan tenaga yang

dapat disimpan oleh pemuat tersebut.

Penyelesaian :

Diketahui cas, CVQ

= )600)(108(12

x = 4.8 x 10-7 C

tenaga elektrik,

)600)(108.4(2

1 12xQVE 2.88 x 10-9 Joule

6.3 JENIS-JENIS PEMUAT

a) Pemuat Jenis Dielektrik Udara Boleh Ubahb) Pemuat Jenis Kertasc) Pemuat Jenis Poliesterd) Pemuat Jenis Mikae) Pemuat Jenis Seramikf) Pemuat Jenis Elektrolitikg) Pemuat Jenis Tantalum

6.4 KEGUNAAN PEMUAT DALAM LITAR ELEKTRIK

a) Meninggikan faktor kuasa litar elektrik.b) Mengurangkan bunga api semasa suis dibuka dalam litar.c) Mengurangkan gangguan ulangan radio dalam penghidup litar lampu pendaflour.d) Menguatkan arus elektrik.e) Menyimpan cas elektrik.

Pelajar semua seharusnyafaham di dalam pertukaran

unit kerana ia

mempengaruhi jawapan didalam sebarang pengiraan.Jika tidak pasti, gunakan

calculator.


5/17


AKTIVITI 6A

6.1. Berikan takrifan bagi pemuat dan kemuatan .

6.2. Lukiskan gambar rajah cas di atas plat sebuah pemuat.

6.3. Sebuah pemuat 50F di sambungkan ke bekalan kuasa 240V. Kirakan cas dan tenaga

yang dapat disimpan oleh pemuat tersebut.

6.4. Nyatakan tiga(3) kegunaan pemuat di dalam bidang elektrik.


6/17


MAKLUM BALAS 6A

6.1.Pemuat ialah komponen elektronik yang berkemampuan untuk menyimpan cas eletrik.Kemuatan ialah sifat sesuatu pemuat yang berkemampuan untuk menyimpan cas dan

tenaga elektrik.

6.2. Gambar rajah cas di atas plat sebuah pemuat adalah seperti rajah di bawah;Arah pengaliran arus

+ + + + + + + +

_ _ _ _ C

V _ _ _ _

Cas di atas plat pemuat

6.3. Diketahui cas, CVQ

= )240)(1050(6x = 12 x 10-3 C

tenaga elektrik,

)240)(1012(2

1 12xQVE 2.88 Joule

6.3. Kegunaan pemuat di dalam bidang elektrik adalah :a). Meninggikan faktor kuasa litar elektrik.

b). Mengurangkan bunga api semasa suis dibuka dalam litar.c). Mengurangkan gangguan ulangan radio dalam penghidup litar lampu pendaflour.

d). Menguatkan arus elektrik.

e). Menyimpan cas elektrik.

(Pilih tiga sahaja)


7/17


6.5 FAKTOR-FAKTOR YANG MEMPENGARUHI NILAI KEMUATAN

Terdapat tiga(3) faktor yang mempengaruhi nilai kemuatan sebuah pemuat iaitu,

keluasan plat, jarak di antara plat dan ketelapan.

6.5.1 Keluasan Plat, A

Di mana kemuatan berkadar terus dengan luas keratan rentas bagi plat. Ini

bermakna kemuatan sebuah pemuat berubah mengikut keluasan plat pemuat.

Keluasan plat yang besar dapat menampung banyak elektron dan dapat

menyimpan banyak cas.

AC .

6.5.2 Jarak Di Antara Kedua-Dua Plat, d

Di mana kemuatan berkadar songsang dengan jarak di antara plat. Ini bermakna

kemuatan bagi satu pemuat berubah apabila jarak di antara platnya berubah.

Kemuatan akan bertambah apabila plat-plat didekatkan bersama dan

berkurangan apabila plat-platnya dijauhkan.

dC

1

6.5.3 Ketelapan, Di mana kemuatan berkadar terus dengan ketelapan pengalir.

C .

INPUT


8/17


6.6 REGANGAN BERKEMUATAN,CX

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. Dalam bentuk persamaan matematik ia boleh ditulis seperti

persamaan (6.4).

Simbol :CX , Unit : ohm ( )

CXC

1 , di mana f 2 .

(6.4)

di mana, C = kemuatan (F)

)(Hzfrekuensif

halaju sudut(rads-1

)

2 = pemalar

Contoh 6.2

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

berkemuatan.

Penyelesaian :

9.397)108(2

121 6xfC

XC

fCXC

2

1


9/17


6.7 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 dan gabungan kedua-duanya.

6.7.1 Litar Sesiri

C1 C2 C3

V

Rajah 6.3 : Litar Sesiri

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

(6.5)

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

323121

321

CCCCCC

CCCCj

(6.6)

b). Cas setiap pemuat adalah sama,

jQQQQ 321 , di mana VCQ jj (6.7)

c). Kejatuhan voltan pada setiap pemuat adalah berbeza bergantung kepada nilai

kemuatan masing-masing dan boleh dikira dengan menggunakan persamaan (6.8).

1

1C

QV

j

C ,2

2C

QV

j

C dan3

3C

QV

j

C (6.8)

321

1111

CCCCj


10/17


Untuk dua(2) buah pemuat seperti litar Rajah 6.4 di bawah, kemuatan jumlah juga boleh dikira

dengan menggunakan persamaan (6.9).

C1

V

(6.9)

(6.9)

C2

Rajah 6.4 : Litar Sesiri 2 Pemuat

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

VCC

CVC )(

21

2

1

VCC

CVC )(

21

1

2

Cas yang melalui setiap pemuat juga sama,

jQQQ 21 di mana VCQ jj .

21

21

CC

CCC

j

(6.10)

Pelajar digalakkanmenggunakan per. (6.8)untuk mengira kejatuhanvoltan pada setiappemuat. Pers.(6.10) tidakdigalakkan kerana iamengelirukan pelajar.

Begitu juga untuk mengirakemuatan jumlah. Pelajardigalakkan menggunakanpers.(6.5) kerana pelajarselalu cuai apabilamenggunakan pers.(6.6)


11/17


6.7.2 Litar Selari

a). 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

Rajah 6.5 : Litar Selari

(6.11)

b). Kejatuhan voltan pada setiap pemuat adalah sama ;

jCCC VVVV 321 (6.12)

c). Cas yang melalui setiap pemuat adalah berbeza bergantung kepada nilai kemuatan

pemuat tersebut dan ia boleh dikira dengan menggunakan persamaan (6.13).

1

1C

VQ

j

C ,

2

2C

VQ

j

C dan

3

3C

VQ

j

C

(6.13)

Contoh 6.3

Berapakah nilai kemuatan bagi tiga(3) buah pemuat, masing-masing dengan kemuatan 120F

jika ia disambung secara :a) selarib) sesiri

Penyelesaian

a) 321 CCCCJ = (120+120+120) x 10-6

= 360 x 10-6

= 360 F (selari)

b)40

1

120

3

120

1

120

1

120

11111

321

CCCCj

(sesiri)

FCj 40 .

321 CCCCj


12/17


Contoh 6.4

Dua(2) buah pemuat mempunyai kemuatan masing-masing dengan nilai F6 dan F10

dihubungkan bersiri dengan satu bekalan kuasa 200V. Dapatkan ;a) Jumlah kemuatan

b) Cas setiap pemuat

c) Bezaupaya merentasi setiap pemuat.

Penyelesaian :

a) Kemuatan jumlah, jC

21

21

CC

CCC

j

= F75.3106

)10)(6(

b) Cas setiap pemuat adalah sama ,

CxxVCQQQ jj 75010750)200)(1075.3(66

21

c) Kejatuhan voltan pada setiap pemuat,

Vx

x

C

QV

j125

106

107506

6

1

1

Vx

x

C

Q

Vj

751010

107506

6

2

2

Tahukah Anda ? Jika di dalamsuatu soalan itu mempunyai nilai

yang sama unitnya, semasa

penyelesaian dilakukan unit

tersebut tidak perlu dimasukkanuntuk memudahkan proses

pengiraan. Unit hanya perlu

dimasukkan pada jawapan akhir

sahaja.


13/17


AKTIVITI 6B

6.4. Nyatakan faktor-faktor yang mempengaruhi nilai kemuatan sebuah pemuat.

6.5. Apakah yang dimaksudkan dengan regangan berkemuatan.

6.6 Berapakah nilai kemuatan bagi tiga(3) buah pemuat, masing-masing dengan

kemuatan 120F, 240 F dan 360 F jika ia disambung secara :

a). Selari

b). Sesiri

Selesaikan soalan dalam aktiviti ini sebelum anda

menjawab soalan dalam Penilaian Kendiri..

Selamat Mencuba.


14/17


MAKLUM BALAS 6B

6.4 Terdapat tiga(3) faktor yang mempengaruhi nilai kemuatan sebuah pemuat ;i). Keluasan platii). Jarak antara plat

iii). Ketelapan penebat.

6.5 Regangan berkemuatan ialah penentangan pengaliran arus terhadap pemuat apabilabekalan

voltan mula menurun.

6.6 a) 321 CCCCJ

= (120+240+360) x 10

-6

= 720 x 10

-6

= 720 F (selari)

b) 0153.0360

1

240

1

120

11111

321

CCCCj

(sesiri)

FCj 45.65

0153.0

1 .


15/17


Penilaian Kendiri

1. Berikan definisi bagi regangan berkemuatan berserta persamaan dalam bentuk matematik.

2. Berikan definisi pemuat, seterusnya lukiskan binaan asas pemuat beserta simbol dan

unitnya.

3. Lukiskan gambar rajah yang menunjukkan cas di atas plat pemuat dan beberapa

kegunaannya.

4. Dapatkan nilai kemuatan jumlah bagi litar-litar dalam Rajah K6.1 di bawah;

i). 120 F

A 40 F 60 F 80 F B

20 F

850pF

ii).

350 F

200 F

A

400 F

B500pF

Rajah K6.1


16/17


MAKLUM BALAS KENDIRI

1. Regangan berkemuatan ialah penentangan arus ketika voltan bekalan mula menurunyang dipanggil regangan. Dalam bentuk persamaan matematik ia boleh ditunjukkan

dalam persamaan di bawah.

fCXC

2

1 di mana, C = kemuatan (F)

)(Hzfrekuensif

halaju sudut(rads-1

)

2 = pemalar

2. Pemuat adalah satu peranti elektrik yang berkemampuan untuk menyimpan tenagaelektrik, manakala rajah dibawah menunjukkan binaan asas dan simbolnya.

Penebat

Pengalir Simbol :C Unit : Farad (F)

(a) Binaan asas pemuat (b) Simbol

3. Gambar rajah cas di atas plat sebuah pemuat adalah seperti rajah di bawah;

Arah pengaliran arus

+ + + + + + + +

_ _ _ _ C

V _ _ _ _


17/17


Terdapat beberapa kegunaan pemuat di dalam bidang elektrik antaranya ;

a). Meninggikan faktor kuasa litar elektrik.

b). Mengurangkan bunga api semasa suis dibuka dalam litar.

c). Mengurangkan gangguan ulangan radio dalam penghidup litar lampu pendaflour.

d). Menguatkan arus elektrik.

e). Menyimpan cas elektrik

4. i). FCP 2002060120 (selari)

80

1

200

1

40

1

80

11

40

11

PS CC0.0425 (sesiri)

0425.0

1SC 23.53 F

FxxxxCC SAB 4.241044.2108501053.2310850

512612

(selari)

ii). FCA 750400300 (selari)

pFCFC AAB 850

11

200

11

(sesiri)

9

12661019.1

10850

1

10750

1

10200

1x

xxx

Fxx

CAB10

91045.8

1019.1

1

elektrik kejuruteraan unit 6

Documents