BAB 5 : PEMUAT 5.0 Pengenalan Pernahkah anda anda meneliti binaan dalaman dalaman sebuah bateri kereta? Dalamnya Dalamnya terdapat pletplet logam. Plat-plat logam ini berfungsi berfungsi menyimpan cas. Cas ini kemudian kemudian membekalkan membekalkan tenaga tenaga elektrik elektrik kepada litar elektrik elektrik dalam kereta kereta tersebut. tersebut.
Begitu Begitu juga binaan sebuah sebuah
pemuat. Secara fizikalnya fizikalnya pemuat adalah dua kepingan kepingan atau plet plet yang diasingkan pada pada satu jarak jarak yang yang tertentu. Cas-cas elektrik akan akan berhimpun berhimpun pada plet-plet plet-plet tersebut. tersebut. Dengan kata lain pemuat ialah satu komponen yang menyimpan cas dan cas yang tersimpan ini berkeupayaan untuk menghasilkan arus elektrik apabila disambungkan ke dalam satu litar elektrik yang lengkap untuk pelbagai tujuan.
5.1 Pengertian
a)
Pemuat !alah alat yang dapat menyimpan cas elektrik secara sementara.
b)
Kemuatan !alah ukuran bagi keupayaan kapasitor menyimpan cas.
5.2
Unit Piawa iawaii dan Simbo imboll Pemuat uat "uantiti untuk menilai satu tangki air ialah tingginya lebarnya diameternya diameternya isipadunya dan sebagainya. #pakah pula kuantiti berkaitan komponen elektrik pemuat?
♦ Simbol kemuatan ialah ♦ $nit asas kemuatan ialah !arad "!).
!arad apabila arus mengecas ♦ Satu pemuat mempunyai satu kemuatan #atu !arad apabila #atu am$ere mengalir am$ere mengalir untuk #atu #aat menyebabkan satu pertukaran bagi #atu %olt di %olt di dalam keupayaan plat-platnya. ♦ "emuatan sesuatu pengalir ditakrifkan sebagai nisbah casnya kepada
perbezaan keupayaannya. Cas % &Coulomb' "emuatan ( -------------------------- ---------- )*arad+ Perbezaan keupayaan &,olt' % ( ------ )*arad+ ,
1
Aru# adala& 'adar 'adar $eruba&an $eruba&an (a# i * d+,dt
$nit *arad adalah adalah terlalu terlalu besar besar untuk untuk keguna kegunaan an praktik. praktik. ♦ $nit
leh leh itu itu unit unit ini ini
dibahagikan kepada unit-unit yang kecil seperti mikrofarad & µ*' dan pikofarad &p*'
♦
* ( ////// µ* atau 0 /1 µ*
&µ* ( 0 / -1 *'
µ* ( ////// p* atau 0 /1 *
&p* ( 0 /-2 *'
Simbol Pemuat
&a' Pemuat tetap
&b' Pe Pemuat berubah
&c' Pe Pemuat elektrolitik
-aa& 5.1 Simbol pemuat
A#a# binaan $emuat Bina Binaan an asas asas suat suatu u pemu pemuat at adal adalah ah dua dua plat plat loga logam m &pen &penga gali lir' r' yang yang dile dileta tak k berdekatan dan diasingkan oleh suatu bahan penebat yang selalunya disebut dielektrik. leh itu simbol pemuat seperti binaannya adalah berbentuk dua plat yang dipisahkan. 3ajah 4. menunjukkan simbol pemuat dan 3ajah 4.2 menunjukkan asas binaan.
Dielektrik &Penebat'
Plat &Pengalir'
Plat &Pengalir'
-aa& 5.2 #sas binaan pemuat pemuat
2
5./
Kod arna rna dan dan Kadar daran Pemuat uat
5alaupun nilai kemuatan boleh dicetak pada badan pemuat ia juga boleh ditandakan dengan kod 6arna. "od 6arna yang digunakan untuk me6akili nilai-nilai kemuatan adalah sama dengan yang digunakan untuk me6akili nilai rintangan. "od 6arna yang digunakan sekarang adalah Bersama 7entera-7entera 8aut &9#:' dan kod Persatuan Pengilang 3adio ;&3<#' kod.
"od 6arna ini berbeza mengikt jenis pemuat itu sendiri. 9adual di ba6ah menunjukkan dua jenis pemuat iaitu jenis seramik dan mika.
a)
Kod warna Pemuat Serami'
adual 5.1 Kod warna Pemuat #erami' #erami'
3
b)
Kod warna Pemuat Mi'a
adual 5.2 Kod warna Pemuat mi'a mi'a
onto& Pengiraan
5.
a'
/=
-
/ 0 / ///
b'
/=9 -
(
/ 0 / /// (
// /// p*
(
0.1 !
// /// p* > 4 ( 0.1 ! 3 54
eni#6 ni#6e eni ni# # dan dan Kegun eguna aan Pem Pemuat uat
Pemuat terbahagi kepada dua@ a. b.
7etap tap - diten tentuk tukan oleh leh pen pengel geluar nilainy ainya a Bole Bolehu huba bah h - bole boleh h dila dilara ras s dise diseki kita tarr had had yang yang tert terten entu tu 4
a) eni#6 eni#6en eni# i# Pemu Pemuat at Tet Teta$ a$ i.
Pemua Pemuatt udara udara - digun digunaka akan n untuk untuk kegun kegunaan aan di dalam dalam radio radio..
ii. Pemuat kertas - jenis yang biasa digunakan digunakan dan dan sangat ringkas &24/ p* A / *' iii. Pemuat mika
- digunakan pada litar berfrekuensi tinggi iaitu untuk menurunkan sehingga ke minimum minimum kehilangan kehilangan dielektrik dielektrik &p* A /. *'
i. i. Pemuat seramik seramik - digunakan dalam litar litar berfrekuensi berfrekuensi tinggi tinggi untuk perubahan suhu yang luas &p* A 2.2 *' . Pemuat Pemuat elektrol elektrolitik itik - digunaka digunakan n ditempat ditempat yang yang memerl memerlukan ukan pemua pemuatt yang yang besar besar contohnya untuk mengurangkan beberapa gelombang dalam gerakan oltan yang diperolehi diperolehi daripada rectifier & * - 2///// *'
b) eni#6 eni#6en eni# i# Pemua Pemuatt Bole&u Bole&uba& ba&
i.
Pemuat Pemuat d6igang d6igang - digunaka digunakan n untuk untuk menala menala penerima penerima radio radio dari dari stesyen stesyen yang tertentu.
-aa& 5./ 5./ Simbol $emuat $emuat dwigang
ii. ii. Pemua Pemuatt 7ri 7rimme mmerr atau atau preset preset -
hanya hanya mem memben benark arkan an ar aria iasi si kemu kemuata atan n yang yang kecil kecil
-
saiz saiz yang yang lebih lebih kecil kecil darip daripada ada d6ig d6igang ang &p* &p* A /p*' /p*'
5
-aa& 5. Simbol $emuat $emuat trimmer trimmer 5.5 5.5
!a't !a'tor or67 67a' a'to torr mem mem$e $eng ngar aru& u&ii 'em 'emua uata tan n 8uas permukaan permukaan plat &#' &#' - "emuatan antara antara 2 plat plat berkadar terus dengan
i.
luasnya.
A
9arak di antara plat plat &d' - "emuatan di antara antara 2 plat berkadar berkadar songsang songsang
ii.
dengan jarak antara keduanya.
1,d
"emuatan bergantung kepada bahan dielektrik yang digunakan iaitu kebertelusan bahan tersebut . leh itu angkatap ' dalam persamaan adalah digantikan oleh .
iii.
A 1,d A 6666 d
A * ' 6666 d A * 66666 d
o . r A C = ------------d
A meter 2
d meter
++++++++++++++++
C - - - - - - - - - - - - - - - -
=
o
.
r
6
5.8
-aa& 5.5 9itar6litar Pe Pemuat
!a'tor67a'tor mem$engaru&i 'emuatan
Seperti dalam litar-litar pearuh komponen pemuat boleh disambungkan disambungkan dalam ketiga-tiga bentuk siri selari dan siri-selari.
5.8.1
Sambungan Pe Pemuat a)
9itar #iri Berdasar Berdasarkan kan 3ajah 3ajah 4.1 beberapa beberapa pemuat pemuat disambun disambung g dalam dalam susunatur susunatur
sesiri. sesiri. Seperti Seperti arus yang sama melalui melalui rintangan-rin rintangan-rintang tangan an dalam sambungan sambungan sesiri cas % yang sama juga akan mengalir masuk ke setiap pemuat. e1
e2
e3
C1
C2
C3
E
-aa& 5.8 9itar Pemuat #e#iri
G ( e > e2 > e
% C ( ----, % , ( ----C
% % % % ---- ( ----- > ----- > -----C7 C C C2 C
---- ( ----- > ----- > -----C7 C C C2 C
#tau@ C 0 C2 C7 ( -----------C> C2 &kalau hanya dua komponen dalam selari C EE C2'
b)
9itar #elari Beberapa pemuat yang disambung secara selari mempunyai kesan seperti
menambah bilanganEkeluasan plat pemuat oleh itu jumlah cas yang tersimpan juga akan bertambah. 3ajah 4.F beberapa pemuat disambung dalam susunatur selari.
C2
C1 E
e1
C3 e2
-aa& 5. 9itar Pemuat Pemuat #elari #elari
e3
7
%7 ( % > %2 > % C7G ( C, > C2 ,2 > C , Diketahui@ G EE , EE ,2 EE , ∴ G ( , ( ,2 ( ,
C7 ( C > C2 > C
C7 ( C > C2 > C
() 9itar #iri6#ela #iri6#elari ri
8itar siri-selari adalah gabungan kedua-dua susunan susunan siri dan selari oleh itu persamaan yang diterbitkan untuk kedua-dua susunan itu boleh diguna-pakai. 3ajah 4.H menunjukkan litar siri-selari.
C1 C2
C3
E
-aa& 5.; 9itar Pemuat #iri6#elari
C7 ( C Siri &C2 EE C' C7 ( C Siri &C2 > C' ---- ( ----- > -------------- C7 C &C2 > C' #tau@ C &C2 > C' C7 ( -------------------C> &C2 > C' &kalau hanya dua komponen dalam selari'
8
5.8.2 5.8.2
onto onto&6( &6(ont onto& o& $eng $engira iraan an lita litarr $emua $emuatt Seperti dalam litar-litar pearuh komponen pemuat boleh disambungkan dalam ketiga-tiga bentuk siri selari dan siri-selari.
Contoh
Beberapa komponen pemuat disambungkan disambungkan seperti dalam rajah berikut kirakan jumlah kapasitan litar tersebut.
E
e1
e2
e3
C1 5µF
C2 6µF
C3 7µF
---- ( ----- > ----- > -----C7 C C C2 C ----- ( ------ > ------- > ------- C7 4µ* 1µ* Fµ*
-aa& 5.< 9itar Pemuat #e#iri
------ ( /.4/I µ* C7 C7
( ---------- µ* /.4/I
T * 1.<8/ !
Contoh 2
Beberapa komponen pemuat disambungkan disambungkan seperti dalam rajah berikut kirakan jumlah kapasitan litar tersebut.
E
C1 5µF
C2 6µF
C1 7µF
C7 ( C > C2 > C C7 ( 4µ* > 1µ* > Fµ* T * 1; !
-aa& 5.10 9itar Pemuat #elari
9
Contoh
Beberapa komponen pemuat disambungkan disambungkan seperti dalam rajah berikut kirakan jumlah kapasitan litar tersebut.
C1 5µF E
C2 6µF
C1 7µF
-aa& 5.11 9itar Pemuat #iri6#elari
C7 ( C Siri &C2 EE C'
#tau@
C7 ( C Siri &C2 > C'
C &C2 > C' C7 ( -------------------C> &C2 > C' &kalau hanya dua komponen
---- ( ----- > -------------- C7 C &C2 > C' ---- ( ----- > ---------------- C7 4µ* &1µ* > Fµ*' ---- ( /.2FF µ* C7 C7 ( --------------/.2FF µ*
dalam selari' 4µ* 0 &1µ* > Fµ*' C7 ( -------------------------4µ* > &1µ* > Fµ*' T * /.811 !
T * /.811 !
Elemen6elemen ber'aitan 'emuatan. a'
Medan ele'tri' "Elektrik Field ): ): "a6asan yang mengelilingi suatu cas elektrik atau sistem cas di mana 6ujudnya 6ujudnya pengemba pengembanga ngan n dan penyusut penyusutan an daya elektrik. elektrik.
Sebalikn Sebaliknya ya daya yang 6ujud
daripada suatu jasad bercas dinamakan daya elektrik.
b'
=ari#an da>a ele'tri' "Ele(tri( line# o7 7or(e): Satu Satu garisa garisan n daya daya elektr elektrik ik dikena dikenalili sebag sebagai ai satu satu garis garis atau atau lengk lengkung ung yang yang menghala menghala keluar keluar dari cas positif positif &>e' ke cas negatif negatif &-e' yang yang berada dalam dalam medan elektrik. 10
()
!lu'# ele'tri' "Electric Flux ): ): Dikenali sebagai jumlah garisan daya elektrik yang menghala keluar dari cas positif &>e' bergerak dari mendalam medan elektrik. *luks disimbolkan dengan simbol Jreek Ψ &psi'
d)
Ketum$atan 7l 7lu'# el ele'tri' "?) "etumpatan fluks elektrik ialah pengukuran fluks elektrik yang melalui satu unit keluasan plat secara bersudut tepat iaitu keluasan sebesar meter 2. Simbolnya ialah ?.
Berpandukan Berpandukan kepada kepada 3ajah 4.2 9ika keluasan plat pemuat adalah #
maka ketumpatan fluks elektrik diberi sebagai@
% ? ( ------ )CEm2+ # A meter 2 +Q Coulomb ++++++++++++++++
d meter - - - - - - - - - - - - - - - -
-Q Coulomb -aa& 5.12 Kelua#an dan ara' ara' antara antara $lat $emuat $emuat
e)
Ke'uatan me medan el ele'tri' "E "E) #pabila dua plat logam yang dicaskan dan dipisahkan dipisahkan pada suatu jarak yang tertentu bezaupaya bezaupaya akan 6ujud antara plat ini. ini. Suatu daya juga terjana terjana antara plat ini yang dikenali sebagai daya elektrik atau kekuatan medan elektrik dan diberi simbol E. "ekuatan daya ini bergantung kepada bezaupaya dan jarak antara platplat tersebut. Berpandukan kepada 3ajah 4.2. *ormula G diberi sebagai@
Beza upaya , E ( ------------------------------------------- ( --------- ),Emeter+ ),Emeter+ 9arak antara plat d
11
7)
?iele'tri' Bahan penebat yang terdapat antara dua plat pemuat dikenali sebagai dielektrik.
g)
Kebertelu#an mu mutla' " ) "ebertelusan &permitiity' adalah kemuatan atau kemampuan untuk menyimpan tenaga bagi sesuatu sesuatu pemuat. !anya bergantung bergantung kepada bahan bahan dielektrik. dielektrik. Simbol kebertelusan ialah . *ormulanya ialah @
* o . r di mana@ ( "ebertelusan "ebertelusan mutlak &absolute &absolute permittiity' permittiity' o ( "ebertelusan bagi bahantara udara * "H.H4 0 /-2 C2 :- m-2' r ( ( "ebertelusan bandingan bandingan &pemalar &pemalar dielektrik' sesuatu bahantara bahantara ( nilainya berbeza mengikut dielektrik masing-masing
5. Pro#e# Pro#e# (a# (a# dan dan n>a&( n>a&(a# a# $em $emuat uat 5..1
Bagaimana $e $emuat di di(a#
a'
#pabi #pabila la ol oltan tan diken dikenaka akan n pada pada kedua kedua-du -dua a pla platt kapas kapasito itor r elect electron ron bebas bebas dari daripad pada a plate # akan akan bergerak ke terminal positif manakala electron daripada terminal negatie bateri bergerak ke plat B.
b'
Perge Pergerak rakan an ini berter berterusa usan n hin hingga gga oltan oltan antar antara a kedu kedua-d a-dua ua plat plat kapasi kapasitor tor adala adalah h sama dengan oltan bateri.
c'
#pabi #pabila la sambu sambunga ngan n bate bateri ri diput diputusk uskan an maka maka tiada tiada lagi lagi lita litarr ele elektr ktrik ik di antar antara a plat plat.. Glektron pada plat # tidak boleh lagi bergerak ke plat B untuk meneutralkannya. Dengan itu kedua-dua plat ini menyimpan cas elektrik.
d'
"ebo "ebole leha han n ses sesua uatu tu pemu pemuat at untu untuk k men menyi yimp mpan an cas cas ele elekt ktri rik k dis diseb ebut ut 'a$a#itan.
12
Dielectric
>
6
A
B
Plat e
8ead
A
B
+
-
@#
"a) "b) Ele(tron 7low 7rom $late A to $late B a# (a$a(itor (&arge#
>
@#
6 >
A
@#
6
B
+
A
-
"() a$a(itor (&arged to @# and no more ele(tron# 7low
B
"d) a$a(itor retain# (&arge w&en di#(onne(ted 7rom #our(e
-aa& 5.1/ Bagaimana $emuat di (a#
5..2
Pro#e# me men(a# $a $ada $e $emuat "omponen pemuat pemuat itu sendiri tidak akan akan mempunyai mempunyai apa-apa peranan peranan elektrik.
Kanya apabila pemuat diletakkan dalam satu litar elektrik barulah pemuat mempunyai peranan mencas dan menyahcas. !ni dapat ditunjukkan dalam litar 3ajah 4.=. 4.=.
13
b a
!
i
+
!C
-
"
A + E -aa -aa& & 5.1 5.1 9ita 9itarr $emu $emuat at dua dua 'ed 'edud udu' u'an an (a# (a# dan dan n>a n>a&( &(a# a#
a)
Per#amaan Per#amaan aru# dan %oltan $emuat
Apabila suis S ditutup ke ‘a’:- ‘a’:-
G ( C > r ( C > i3
….. Pers: 1
di mana@i α % &berkadar terus' i ( d% ( d &C Vc' dt dt i ( C d &Vc' Vc' dt
L..….. L..….. (Pers:2)
E = vC
+ C
E = vC
+ CR
dt d (v C )
E − v C = C
dt
d( v C )
dt ( E − v C )dt = C .d ( v C ) 14
dt
1 C dt
−
C
d(v C )
=
E − vC
=−
d(v C ) E − vC
"amilkan kedua-dua belah@-
d( v C )
dt
∫ − C = ∫ − E − v −∫ −∫
d( v C ) E − vC d( v C ) E − vC
C
dt C
= − ∫ =−
1 dt C
∫
lo$ .e.( E − v C ) = −
1 .t + # di mana k adalah angkatap kamilan C
lo$ .e.( E − v C ) = −
t + # C
#pabila t ( / C ( / k " ( log e G
9adi@t
lo$ .e.(E
− vC ) = −
lo$ .e.(E
− v C ) − lo$ .e.E = −
lo$ .e (E
(E
E
− vC ) E
E
− vC )
v C
+ lo$ .e.E t C
t C
t − C
=e
t − C
− v C = E.e
vC
=−
C
= E.(1 − e
t − C
)
− t
= E .(1 − e ) τ
@oltan $emuat #ema#a $ro#e# men(a#: v C
− t
= E ma% .(1 − e )
di mana@
τ
C ( nilai oltan pemuat pada ketika mencas 15
τ ( C3 ( angkatap masa
$ntuk menentukan arus merujuk kepada litar dalam 3ajah 4.=@ ,oltan bekalan ( jumlah oltan merentas 3 dan C@ E = v C + i i=
i
=
i
=
i
=
E − vC
E − ' E.(1 − e
− τt
)&
E E
'1 − (1 − e (e
− τt
− τt
)&
)
Pada ketika suis ditutup &ke MaN untuk mula mencas' t ( / e-/ (
= ma% − t
= I ma% (e ) τ
Aru# $emuat #ema#a $ro#e# men(a#:6 i
b)
− t
= I ma% (e ) τ
-aa& le leng'ung ar aru# dan %oltan Pada keadaan a6al sesuatu pemuat adalah tidak bercas &iaitu v c ( /,'. Sebaik sahaja pemuat mula dicas arus maksima akan mengalir & i = I max ). ). max
#rus #rus akan akan
menyusut secara eksponen manakala oltan akan meningkat secara eksponen juga.
"eadaan ini akan berterusan sehingga suatu keadaan tepu &mantap'
tercapai. tercapai. Pada keadaan keadaan tepu ini arus telah menyusu menyusutt ke nilai nilai sifar manakal manakala a oltan oltan telah meningkat meningkat sehingga sehingga nilai maksima. maksima. Pemuat Pemuat dikatakan dikatakan telah telah penuh penuh cas.
3ajah 3ajah lengkung lengkung eksponen eksponen arus dan oltan ini sebenarn sebenarnya ya berpanduka berpandukan n
prinsi prinsip p asas asas lengk lengkung ung ekspo eksponen nen yang yang diapl diaplika ikasik sikan an dalam dalam rajah rajah lengk lengkung ung kenaikan dan reputan arus dalam beban pearuh. 3ujuk 3ajah 4.=.
-aa& 5.15 menunjukkan 5.15 menunjukkan kedua-dua lengkung arus dan oltan bagi beban pemuat semasa proses proses mencas pada paksi-0 paksi-0 &t *masa' yang sama. sama. 8engkung-lengkung 8engkung-lengkung arus arus dan dan olt oltan an bole boleh h di6 di6akil akilii oleh oleh pers persam amaa aann-pe pers rsam amaa aan n eksp ekspon onen en
masingmasing. *
y = A(1-e-x )
0
y = Ae-x
%
0 %
16
-aa& 5.15 Jeraf dan persamaan eksponen am
v
,i
c
,a%
A
!,a%
v
!olta melita$i /emuat
c
v
0.632 !,a%
!ma% (1 e t )
ru emaa a
v
!ma% i
=0 i
ma% (e t )
i
0.371 ,a% -aa& 5.18
3ajah lengkung arus dan oltan pemuat semasa mencas.
0
= CR
t
Ang'ata$ ma#a
0
Daripada persamaan
E = vC
+
C
d( v C ) dt
Pada ketika pemuat mula mencas iaitu t ( / dan C ( / maka persamaan di atas menjadi@-
E = C
d(v C ) dt
…….per 1
"adaran a6al kenaikan oltan ialah@-
d( v C ) dt
=
E !olt ……per 2 C +aat
Sekiranya Sekiranya oltan melintangi melintangi pemuat terus bertambah bertambah pada kadaran kadaran a6al. !anya 17
digambarkan digambarkan oleh garisentuh /# &3ajah 4.4.2'. τ ialah angkatap masa dalam saat iaitu masa yang diperlukan untuk oltan melintangi pemuat dari / ke nilai akhir sekiranya ia terus bertambah pada kadaran a6al maka@"adaran a6al bagi kenaikan oltan ialah@-
d(v C ) dt
=
E
τ
Samakan persamaan &' dan &2' iaitu@E C
=
E
τ
O maka * - saat - saat
leh itu @
Ang'ata$ ma#a $emuat #ema#a $ro#e# men(a#: * - saat - saat
#pabila t ( τ@
Men(ari ang'ata$ ma#a " ) melalui leng'ung %oltan $emuat: #pabila vC
=
0.632.E ma% t ( ( #ngkatap masa.
#pabila t ( τO Daripada persamaan persamaan di atas @−τ
i = ma% (e τ ) i = ma% (e −1 ) i=
ma%
i
0.37. ma%
=
e −1
=
ma% 2.718
= 0.37. ma%
#ngkatap masa juga boleh ditakrifkan sebagai masa yang diambil untuk arus 18
pemua pemuatt &i' menyu menyusut sut dari dari nilai nilai masima masimanya nya &!ma0 &!ma0'' kepada kepada /.F /.F darip daripada ada nilai nilai maksimanya.
Men(ari ang'ata$ ma#a " ) melalui leng'ung aru# $emuat: #pabila i
=
0.37 . ma%
t ( ( #ngkatap masa.
Catatan: Masa yang diambil nt! cas semprna ("lly c#arged) dan nya#cas semprna ("lly disc#arged) iala# 5 kali dari dari ang!atap masa. Cas semprna:$
t = %τ = %C&
'ya#c 'ya#cas as sem sempr prna na:$ :$ t = % τ %C& τ =
5. 5../
Pro#e# o#e# n>a& n>a&(a (a# # $ada $ada $emua emuatt a)
Per#amaan aru# dan %oltan $emuat Daripada persamaan di atas iaitu semasa proses mencas@-
E
=
vC
+
C
d ( vC ) dt
Semasa nyahcas nyahcas G ( /@
0 = vC + C v C = −C dt = −C
−
dt C
=
d( vC )
dt d(vC )
dt d ( vC ) vC
d(vC ) vC
"amilkan kedua-dua belah iaitu@
d( vC )
∫
vC
=−
o$.e.v C = −
1 C
∫ dt
t + # C
di mana k adalah angkatap kamilan. Pada permulaan nyahcas nyahcas apabila t ( / C ( G. 9adi log e G ( / > k k ( log e G
t
lo$ .e.v C
=−
lo$ .e.v C
− lo$ .e.E = −
lo$ .e. vC E
vC
=−
E
=e
−
C
+ lo$ .e.E t C
t C
t C
−
t
v C = E ma% .(e τ ) O di mana τ ( C3
@oltan $emuat #ema#a $ro#e# n>a&(a#: vC
−
t
= E ma% .(e ) τ
di mana@
C ( nilai oltan pemuat pada ketika nyahcas τ ( C3 ( angkatap masa
$ntuk mencari arus melalui pemuat@ #rus litar adalah adalah berpunca daripada daripada oltan tersimpan dalam dalam pemuat dinyahcas dinyahcas melalui hanya 3 sahaja.
i=−
i
vC
=−
O
E ma% .(e
−
t
τ)
t
E ma% − τ i =v,−i (e ) iV = − m a% (e max
−
t
τ)
,oltan melintangi pemuat@
v c ( ,ma0 & e AtE )
Aru# $emuat #ema#a $ro#e# n>a&(a#:6 i
− t
= − I ma% (e ) τ
t, masa #rus semasa nyahcas@ nyahcas@ AtE
i (-! (-!arus &enyahcas ) Di mana ! ma0 ialah nilai a6alan bagi &! ma0 ( Gma0 E 3'. ma0 Imax 7anda negatif menunjukkan arah arus semasa nyahcas adalah berla6anan bagi arus semasa proses mencas. b)
-aa& -aa& leng'u leng'ung ng aru# aru# dan %olta %oltan n $emu $emuat at
20
-aa& 5.1
i.
3ajah lengkung arus dan oltan pemuat semasa nyahcas.
Tenaga te ter#im$an dalam $emuat
Semasa pemuat melalui proses mencas ia akan menerima tenaga. 7enaga 7enaga yang disimpannya adalah dalam bentuk statik. ,oltan pemuat bertambah daripada / kepada G olt.
Purata bezaupaya melintangi pemuat ialah@0+E 2
=
1 2
E
7enaga tersimpan ialah@5 (Pt ( ,purata 0 ! 0 t = = = =
1 0 E...%.. ..%..t 2 t E 2 E ( CE ) 2 1 2CE 2
=
ii. ii.
1 ..' oule& 2CE 2
Peng Pengir iraa aan n dan dan $en $en>e >ele le#a #aia ian n ma# ma#al ala& a& ber' ber'ai aita tan n $em $emua uatt Contoh = 21
20µ 20µF + -
200# Ω R
C
" t0
250! #pabila suis suis ditutup dalam litar litar di atas kira@a' b' c' d' e'
arus a6al. Beza Bezaup upay aya a a6al a6al meli melint ntan angi gi pemu pemuat at #ngkatap ma masa se semasa ca cas "ada "adarr a6al a6al ken kenai aika kan n olt oltan an mel melin inta tang ngii pemu pemuat at
Penyelesian
a'
b' Bezaupaya a6al melintangi pemuat ialah@ c a6al * 0 @olt. @olt.
#rus a6al@
! a6al ( !ma0
E
=
250!
=
200 %10
c' #ngkat #ngkatap ap masa masa sem semasa asa cas cas iala ialah@ h@
3
Ω −3
=
1.25%10
=
1.25m
τ ( C3 ( 2/ 0 /-1 * 0 2// 0 / Ω ( #aat
d' "adar "adar a6al a6al kenai kenaika kan n olt oltan an melintangi pemuat ialah@-
v C = E.(1 − e
vC
=
E. − Ee
− τt
−
)
e'
t
τ
− E −τ Ee =0− dt τ
dv C
dvC dt dv
t
=
E
τ
e0 =
E
τ
=
250! 4+aat
Contoh 4
22
Suatu pemuat mempunyai kemuatan H µ* disambungkan dengan suatu perintang /.4< Ω melintangi 2//, bekalan #7 #7. "irakan @a' Pema Pemallar ma masa b' #rus #rus a6al a6alan an cas cas c'
b'
#ngkatap ma masa se semasa ca cas ia ialah@
! a6al ( !ma0
τ ( C3 ( H 0 /-1 * 0 /.4 0 / 1 Ω ( #aat
c'
#rus a6al@
=
C ( 1/, t ( ? @-
v C = E.(1 − e 1− e e
−
t 4
−
4
−τ
−
t 4
200V 0.5 x10 6 Ω
=
400 x10 −6 A
=
400 µ A
)
= 0. 8
d' #pabila t ( =saat@ C (?
v C = E.(1 − e
= 0 .2
l e t
− 4t
R
=
t
= 200 ! (1 − e
160 !
V
− τt
#pabila t ( =saat@ i ( ?
− τt
i = ma% .(e )
)
= 400 µ (e − ) = 400 µ (0.368 ) = 147 µ 4 4
= l 0.2
= l 0.2
d'
−
4 4
=
200V (1 − e
)
=
200V (1 − 0.368
e' 7enaga naga ter tersi simp mpan an@@
1
=
= 25000oule
2CE
2
oule =
1 2 % 500 %10
−12
F% ( 200!) 2
oule
9ati&an 1.
Selesaikan pengiraan litar pemuat sesiri yang berikut O 23
a'
b'
E
2.
C2 5µF
C1 3µF
C1 2µF
C1 7µF
E
C2 3µF
C1 1µF
C1 9µF
Selesaikan pengiraan litar pemuat selari yang berikut O a' C1 4µF
E
3.
C2 6µF
Selesaikan pengiraan pengiraan litar pemuat siri-selari yang berikut O C1 2µF C2 10µ 10µF
E
=.
C1 10µ 10µF
Selesaikan pe pengiraan ya yang be berikut.
40µ 40µF + -
400# Ω R
C
" t0
C450! C1 + C2 + C3+ C4
C C1 + C2 + C3
C 3µF + 5suis 7µF + 3µF + 1µF+ 9µF µF + 2 µF #pabila ditutup ditutup dalam litar litarCdi atas kira@CT =a'10 arus a6al. b'
CT = !0
Beza Bezaup upay aya a a6al a6al meli melint ntan angi gi pemu pemuat at
masa se semasa ca cas 1 c' 1#ngkata 1 p ma ----d' ----+ r----"ada "adar a6al a6al ken kenai aika kan n olt oltan an mel melin inta tang ngii pemu pemuat at C C1 C1 C2 e'
1 1 1 ----- ------ + ------AAPA : C 4 µF 6µF
. a' C
5 ---------- µF 2
CT = 0."
b' 24
2.
C1 (C2 + C3) C -------------------C1+ (C2 + C3)
.
2µF % (10µF + 10µF) C -------------------------2µF + (10µF + 10µF) CT = 1.#!
a' #rus a6al@ ! a6al ( !ma0
b'
Bezaupaya a6al melintangi pemuat ialah@ c a6al * 0 @olt. @olt.
"adar a6al kenaikan oltan melintangi pemuat ialah@-
#ngkatap masa semasa cas ialah@ ialah@ τ ( C3 ( =/ 0 /-1 * 0 =// 0 / Ω ( 18 #aat
25
