Kapasitor Plat Paralel: Prinsip Kerja dan Turunannya
Kapasitor adalah salah satu jenis komponen listrik dan fungsi utamanya adalah untuk menyimpan energi dalam bentuk muatan listrik dan menghasilkan perbedaan potensial di kedua platnya yang mirip dengan baterai isi ulang mini. Kapasitor tersedia dalam berbagai tipe dari yang sangat kecil hingga yang besar tetapi fungsi dari semua ini sama dengan menyimpan muatan listrik.
Kapasitor mencakup dua plat logam yang dipisahkan secara elektrik melalui udara atau bahan isolasi yang baik seperti keramik, plastik, mika, dll. Bahan isolasi ini dikenal sebagai dielektrik. Artikel ini membahas gambaran umum tentang kapasitor plat paralel dan berfungsi.
Apa itu Kapasitor Plat Paralel?
Definisi: Kapasitor yang dapat dibentuk dengan menggunakan susunan elektroda dan bahan isolasi seperti dielektrik dikenal sebagai kapasitor plat paralel. Kapasitor mencakup dua plat konduksi yang dipisahkan melalui bahan dielektrik. Di sini plat konduktor bertindak sebagai elektroda.
Konstruksi Kapasitor Plat Paralel
Konstruksi kapasitor ini dapat dilakukan dengan bantuan plat logam atau plat foil metalized. Ini diatur secara paralel satu sama lain dengan jarak yang sama. Dua plat paralel di kapasitor terhubung ke catu daya.
Ketika plat utama kapasitor dihubungkan ke terminal +Ve dari baterai maka ia mendapat muatan positif. Demikian pula, ketika plat kedua dari kapasitor dihubungkan ke terminal negatif baterai maka ia mendapat muatan negatif. Jadi ia menyimpan energi di antara pelat karena tarikan muatan.
Diagram Rangkaian
Rangkaian berikut dari kapasitor plat paralel digunakan untuk mengisi kapasitor. Di rangkaian ini, 'C' adalah kapasitor, perbedaan potensial adalah 'V' dan 'K' adalah sakelar.
Setelah kunci seperti 'K' ditutup, aliran elektron dari plat1 akan mulai mengalir ke arah terminal +Ve baterai. Jadi aliran elektron akan dari ujung -Ve baterai ke ujung +Ve.
Di baterai, aliran elektron ke arah ujung positif, setelah itu akan mulai mengalir di plat2. Dengan begini, kedua lempeng ini akan mendapatkan muatan, dimana satu lempeng akan mendapat muatan positif dan lempeng kedua akan mendapat muatan negatif.
Prosedur ini akan berlanjut setelah kapasitor mendapatkan perbedaan potensial dalam jumlah baterai yang tepat. Setelah proses ini berhenti, maka kapasitor menyimpan muatan listrik termasuk beda potensial. Muatan di kapasitor dapat ditulis sebagai Q = CV
Prinsip Kapasitor Plat Paralel
Kita tahu bahwa kita dapat menyuplai sejumlah muatan listrik ke pelat kapasitor. Jika kita memberikan lebih banyak energi, maka ada peningkatan potensial sehingga menyebabkan arus keluar muatan. Setelah plat2 disusun di sebelah plat1 yang mendapat muatan positif, maka muatan negatif akan disuplai ke plat2 ini.
Jika kita mendapatkan plat2 dan ditempatkan di sebelah plat1, maka energi negatif dapat disuplai melalui plat2. Plat bermuatan negatif ini lebih dekat ke plat bermuatan positif. Jika plat1 & plat2 memiliki muatan, maka muatan negatif pada plat2 akan menurunkan beda potensial pada plat pertama.
Sebagai alternatif, muatan positif pada plat kedua akan menaikkan variasi potensial pada plat pertama. Namun, muatan negatif pada plat 2 akan berdampak ekstra. Dengan demikian, lebih banyak muatan dapat diberikan pada plat 1. Jadi disparitas potensial akan lebih kecil karena muatan negatif pada plat kedua.
Kapasitansi Kapasitor Plat Paralel
Arah medan listrik tidak lain adalah aliran muatan uji positif. Keterbatasan tubuh dapat digunakan untuk menyimpan energi listrik yang dikenal dengan istilah kapasitansi. Kapasitor mencakup kapasitansinya dengan cara yang sama, kapasitor plat paralel mencakup dua plat logam dengan luas 'A', dan ini dipisahkan melalui 'jarak. Rumus kapasitor plat paralel dapat ditunjukkan di bawah ini.
C = k*ϵ0*A*d
Dimana,
- 'ϵo' adalah permitivitas ruang
- 'k' adalah permitivitas relatif bahan dielektrik
- 'd' adalah sekat antara dua plat
- 'A' adalah luas dua lempengan
Penurunan Kapasitor Plat Paralel
Kapasitor dengan dua plat yang disusun secara paralel ditunjukkan di bawah ini.
Plat pertama dalam kapasitor membawa muatan '+Q' dan plat kedua membawa muatan '-Q'. Luas antara lempengan-lempengan ini dapat dilambangkan dengan 'A' dan jarak (d). Di sini, 'd' lebih kecil dari luas plat (d<<A). Jika seluruh muatan pada plat pertama adalah 'Q' & 'A' adalah luas plat, maka massa jenis muatan permukaan dapat diturunkan sebagai
σ = Q/A
Demikian pula, jika seluruh muatan pada plat kedua adalah '-Q' & jika luas plat adalah 'A', maka massa jenis muatan permukaan dapat diturunkan sebagai
σ = -Q/A
Daerah kapasitor ini dapat dibagi menjadi tiga bagian seperti area1, area2, dan area3. Area 1 kiri ke plat1, area 2 di antara bidang & area 3 adalah kanan plat kedua. Medan listrik dapat dihitung di daerah sekitar kapasitor. Di sini, medan listrik konsisten & jalurnya dari plat +Ve ke plat –Ve.
Beda potensial dihitung melintasi kapasitor dengan mengalikan jarak antara bidang-bidang dengan medan listrik, yang dapat diturunkan sebagai,
V = Exd = 1/ε (Qd/A)
Kapasitansi plat paralel dapat diturunkan sebagai C = Q/V = εoA/d
Kapasitansi kapasitor plat paralel dengan 2 dielektrik ditunjukkan di bawah ini. Setiap luas lempeng adalah Am2 dan dipisahkan dengan jarak d-meter. Kedua dielektrik tersebut adalah K1 & k2, maka kapasitansinya akan seperti berikut.
Kapasitansi setengah primer lebar kapasitor adalah d/2 = C1 => K1Aϵ0/ d/2=> 2K1Aϵ0/d
Demikian pula, kapasitansi setengah dari kapasitor berikutnya adalah C2 = 2K2Aϵ0/d
Setelah kedua kapasitor ini dihubungkan secara seri maka kapasitansi bersih akan menjadi
Ceff = C1C2/C1+C2 = 2Aϵ0/d (K1K2/ /K1+K2)
Aplikasi Kapasitor Plat Paralel
Penggunaan kapasitor plat paralel meliputi yang berikut ini.
- Dengan menghubungkan kapasitor yang berbeda secara paralel dalam suatu rangkaian, maka akan menyimpan lebih banyak energi karena kapasitansi yang dihasilkan adalah jumlah kapasitansi individu dari semua jenis kapasitor di dalam rangkaian tersebut.
- Kapasitor plat paralel digunakan dalam catu daya DC untuk menyaring sinyal output daya & menghilangkan riak AC
- Bank kapasitor untuk penyimpanan energi dapat digunakan dalam koreksi PF (faktor daya) menggunakan beban induktif.
- Ini digunakan dalam industri otomotif untuk pengereman regeneratif dalam kendaraan besar.
Pertanyaan
1). Apa itu kapasitor plat paralel?
Ketika dua plat logam dihubungkan secara paralel dengan memisahkan dengan bahan dielektrik yang dikenal sebagai kapasitor plat paralel.
2). Bagaimana kita bisa menghitung kapasitansi kapasitor plat paralel?
Kapasitansi kapasitor ini dapat dihitung dengan menggunakan rumus ini seperti C = ε (A / d).
3). Berapa satuan SI kapasitor
Satuan SI adalah farad (F).
4). Bergantung pada apa kapasitansi kapasitor plat paralel?
Itu tergantung pada jarak dan luas kedua plat.
Jadi, ini semua tentang gambaran umum kapasitor plat paralel. Setiap kali jumlah muatan listrik yang tinggi perlu disimpan dalam kapasitor, tidak mungkin dalam satu kapasitor.
Jadi kapasitor plat paralel digunakan untuk menyimpan sejumlah besar energi listrik karena mereka menggunakan dua plat seperti elektroda.