Kapasitor adalah salah satu komponen elektronik yang paling kerap digunakan. Ia mempunyai keupayaan untuk menyimpan tenaga di dalamnya, dalam bentuk cas elektrik yang menghasilkan voltan statik (perbezaan potensi) di seluruh platnya. Cukup, kapasitor serupa dengan bateri yang boleh dicas semula kecil. Kapasitor hanyalah gabungan dari dua tempat konduktif atau plat logam yang selari, dan dipisahkan secara elektrik oleh lapisan penebat yang baik (juga disebut Dielektrik) yang terdiri daripada kertas lilin, mika, seramik, plastik dan lain-lain.
Terdapat banyak aplikasi kapasitor dalam elektronik, beberapa di antaranya disenaraikan di bawah:
- Penyimpanan Tenaga
- Penghawa Daya
- Pembetulan faktor kuasa
- Penapisan
- Pengayun
Sekarang, intinya adalah bagaimana kapasitor berfungsi ? Apabila anda menyambungkan bekalan kuasa ke kapasitor, ia menyekat arus DC kerana lapisan penebat, dan membiarkan voltan hadir melintasi plat dalam bentuk cas elektrik. Oleh itu, anda tahu bagaimana kapasitor berfungsi dan apa kegunaan atau aplikasinya, tetapi anda harus belajar bagaimana menggunakan kapasitor dalam litar elektronik.
Bagaimana Menghubungkan Kapasitor di Litar Elektronik?
Di sini, kami akan menunjukkan kepada anda sambungan kapasitor dan kesannya kerana dengan contoh.
- Kapasitor dalam Siri
- Kapasitor dalam Selari
- Kapasitor dalam Litar AC
Kapasitor dalam Litar Siri
Dalam litar, apabila anda menyambungkan kapasitor secara bersiri seperti yang ditunjukkan pada gambar di atas, jumlah kapasitansi akan menurun. Arus melalui kapasitor dalam siri adalah sama (iaitu i T = i 1 = i 2 = i 3 = i n). Oleh itu, cas yang disimpan oleh kapasitor juga sama (iaitu Q T = Q 1 = Q 2 = Q 3), kerana cas yang disimpan oleh plat mana-mana kapasitor berasal dari plat kapasitor bersebelahan dalam litar.
Dengan menerapkan Undang-Undang Tegangan Kirchhoff (KVL) di litar, kita dapat
V T = V C1 + V C2 + V C3 … persamaan (1)
Seperti yang kita tahu, Q = CV Jadi, V = Q / C
Di mana, V C1 = Q / C 1; V C2 = Q / C 2; V C3 = Q / C 3
Sekarang, dengan meletakkan nilai di atas dalam persamaan (1)
(1 / C T) = (1 / C 1) + (1 / C 2) + (1 / C 3)
Untuk n bilangan kapasitor dalam siri persamaannya
(1 / C T) = (1 / C 1) + (1 / C 2) + (1 / C 3) +…. + (1 / Cn)
Oleh itu, persamaan di atas adalah Persamaan Kapasitor Seri.
Di mana, C T = Kapasiti keseluruhan litar
C 1 … n = Kapasitor kapasitor
Persamaan Kapasiti untuk dua kes khas ditentukan di bawah:
Kes I: jika terdapat dua kapasitor secara bersiri, dengan nilai yang berbeza maka kapasitansi akan dinyatakan sebagai:
(1 / C T) = (C 1 + C 2) / (C 1 * C 2) Atau, C T = (C 1 * C 2) / (C 1 + C 2)… persamaan (2)
Kes II: jika terdapat dua kapasitor secara bersiri, dengan nilai yang sama, kapasitansi akan dinyatakan sebagai:
(1 / C T) = 2C / C 2 = 2 / C Atau, C T = C / 2
Contoh untuk Litar Kapasitor Siri:
Sekarang, dalam contoh di bawah ini kami akan menunjukkan kepada anda cara mengira jumlah kapasitansi dan penurunan voltan rms individu di setiap kapasitor.
Seperti pada rajah litar di atas terdapat dua kapasitor yang dihubungkan secara bersiri dengan nilai yang berbeza. Jadi, penurunan voltan merentas kapasitor juga tidak sama. Sekiranya kita menyambungkan dua kapasitor dengan nilai yang sama, penurunan voltan juga sama.
Sekarang, untuk nilai kapasitansi keseluruhan kita akan menggunakan formula dari persamaan (2)
Jadi, C T = (C 1 * C 2) / (C 1 + C 2) Di sini, C 1 = 4.7uf dan C 2 = 1uf C T = (4.7uf * 1uf) / (4.7uf + 1uf) C T = 4.7uf / 5.7uf C T = 0.824uf
Sekarang, penurunan voltan merentas kapasitor C 1 adalah:
VC 1 = (C T / C 1) * V T VC 1 = (0.824uf / 4.7uf) * 12 VC 1 = 2.103V
Sekarang, penurunan voltan merentas kapasitor C 2 adalah:
VC 2 = (C T / C 2) * V T VC 2 = (0.824uf / 1uf) * 12 VC 2 = 9.88V
Kapasitor dalam Litar Selari
Apabila anda menyambungkan kapasitor secara selari, maka kapasitans total akan sama dengan jumlah semua kapasitor kapasitor. Kerana plat atas semua kapasitor dihubungkan bersama dan plat bawah juga. Oleh itu, dengan menyentuh antara satu sama lain, kawasan plat yang berkesan juga ditingkatkan. Oleh itu, kapasitansi berkadar dengan nisbah Luas dan jarak.
Dengan menerapkan Hukum Semasa Kirchhoff (KCL) di litar di atas, i T = i 1 + i 2 + i 3
Seperti yang kita ketahui arus melalui kapasitor dinyatakan sebagai;
i = C (dV / dt) Jadi, i T = C 1 (dV / dt) + C 2 (dV / dt) + C 3 (dV / dt) Dan, i T= (C 1 + C 2 + C 3) * (dV / dt) i T = C T (dV / dt)… persamaan (3)
Dari persamaan (3), persamaan Kapasiti Selari adalah:
C T = C 1 + C 2 + C 3
Untuk n bilangan kapasitor yang disambungkan secara selari, persamaan di atas dinyatakan sebagai:
C T = C 1 + C 2 + C 3 +… + Cn
Contoh untuk Litar Kapasitor Selari
Dalam rajah litar di bawah, terdapat tiga kapasitor yang disambungkan secara selari. Oleh kerana kapasitor ini disambungkan secara selari, kapasitans bersamaan atau total akan sama dengan jumlah kapasitansi individu.
C T = C 1 + C 2 + C 3 Di mana, C 1 = 4.7uf; C 2 = 1UF dan C 3 = 0.1uf Jadi, C T = (4.7 1 + 0.1) uf C T = 5.8uf
Kapasitor dalam litar AC
Apabila kapasitor disambungkan ke bekalan DC, maka kapasitor mula mengecas dengan perlahan. Dan, apabila voltan arus pengisian kapasitor sama dengan voltan bekalan dikatakan keadaan terisi penuh. Di sini, dalam keadaan ini kapasitor berfungsi sebagai sumber tenaga selagi voltan digunakan. Kapasitor juga tidak membenarkan arus melaluinya setelah ia dicas sepenuhnya.
Bila-bila masa, voltan AC dibekalkan ke kapasitor seperti yang ditunjukkan di atas rangkaian kapasitif murni. Kemudian kapasitor mengecas dan melepaskan terus ke setiap tahap voltan baru (cas pada tahap voltan positif dan pelepasan pada tahap voltan negatif). Kapasitor kapasitor dalam litar AC bergantung pada kekerapan voltan masukan yang dibekalkan ke litar. Arus berkadar terus dengan kadar perubahan voltan yang berlaku pada litar.
i = dQ / dt = C (dV / dt)
Gambarajah fasa untuk Kapasitor dalam Litar AC
Seperti yang anda lihat rajah fasor untuk kapasitor AC pada gambar di bawah, arus dan voltan ditunjukkan dalam gelombang sinus. Pada pemerhatian, pada 0⁰ arus pengecasan berada pada nilai puncaknya kerana voltan meningkat ke arah positif dengan stabil.
Sekarang, pada 90⁰ tidak ada aliran arus melalui kapasitor kerana voltan bekalan mencapai nilai maksimum. Pada 180⁰ voltan mula menurun perlahan-lahan menjadi sifar dan arus mencapai nilai maksimum dalam arah negatif. Dan, sekali lagi pengisian mencapai nilai puncaknya pada 360⁰, kerana voltan bekalan berada pada nilai minimum.
Oleh itu, dari bentuk gelombang di atas dapat kita perhatikan bahawa arus memimpin voltan sebanyak 90⁰. Oleh itu, kita boleh mengatakan bahawa voltan AC ketinggian arus sebanyak 90⁰ dalam litar kapasitor yang ideal.
Reaktansi Kapasitor (Xc) dalam Litar AC
Pertimbangkan gambarajah litar di atas, kerana kita tahu voltan input AC dinyatakan sebagai, V = V m Sin wt
Dan, cas kapasitor Q = CV, Jadi, Q = CV m Sin wt
Dan, arus melalui kapasitor, i = dQ / dt
Jadi, i = d (CV m Sin wt) / dt i = C * d (V m Sin wt) / dt i = C * V m Cos wt * w i = w * C * V m Sin (wt + π / 2) pada, wt = 0 sin (wt + π / 2) = 1 oleh itu, i m = wCV m V m / i m = 1 / wC
Seperti yang kita ketahui, w = 2πf
Jadi, Reaktansi Kapasitif (Xc) = V m / i m = 1 / 2πfC
Contoh Reaktansi Kapasitif dalam Litar AC
gambar rajah
Mari, pertimbangkan nilai C = 2.2uf dan voltan bekalan V = 230V, 50Hz
Sekarang, Tindak Balas Kapasitif (Xc) = V m / i m = 1 / 2πfC Di sini, C = 2.2uf, dan f = 50Hz Jadi, Xc = 1/2 * 3.1414 * 50 * 2.2 * 10 -6 Xc = 1446.86 ohm