Pertemuan V

1. Pertemuan V DasarTeknikElektro Resistor, CapasitordanInduktor

2. Resistors • Resistors can be either fixed or variable in value • Fixed resistors come in a variety of different shapes, sizes and forms • Axial lead resistors have the value of resistance printed on them or as a colour code • Surface mount resistors have a numerical code indicating a value • All resistors have a tolerance value

3. Resistors • Variable resistors are called potentiometers • There is a fixed value of resistance between two terminals • The moving part of the potentiometer is called the wiper

4. Resistors • Four band resistor colour code • 1st band provides the first digit of the code • 2nd band provides the second digit of the code • 3rd band is the multiplier • 4th band indicates the tolerance value

5. Resistors Resistor colour code calculation • The first band red has a value of 2 • The second band purple has a value of 7 • The third band has a multiplier of x 10 • The last band indicates a tolerance value of +/-5% • Resistance value is 270Ω +/-5% 2 7 x10 +/-5%

6. Resistors in Series and Parallel Circuits

7. Resistors in circuits • To determine the current or voltage in a circuit that contains multiple resistors, the total resistance must first be calculated. • Resistors can be combined in series or parallel.

8. Resistors in Series • When connected in series, the total resistance (Rt) is equal to: Rt = R1 + R2 + R3 +… • The total resistance is always larger than any individual resistance.

9. 15 Ω 10 Ω 6 Ω 10 V Sample Problem Calculate the total current through the circuit. Rt = 15 Ω +10 Ω + 6 Ω Rt = 31 Ω I = V/Rt = 10 V/ 31 Ω = 0.32 A

10. 5 V 3 V 2 V 10 V Resistors in Series • Since charge has only one path to flow through, the current that passes through each resistor is the same. • The sum of all potential differences equals the potential difference across the battery.

11. Resistors in Parallel • When connected in parallel, the total resistance (Rt) is equal to: 1/Rt = 1/R1 + 1/R2 + 1/R3 +… • Due to this reciprocal relationship, the total resistance is always smaller than any individual resistance.

12. 12 Ω 4 Ω 6 Ω Sample Problem Calculate the total resistance through this segment of a circuit. 1/Rt = 1/12 Ω +1/4 Ω + 1/6 Ω = 1/12 Ω + 3/12 Ω + 2/12 Ω 1/Rt = 6/12 Ω = ½ Ω Rt = 2 Ω

13. Resistors in Parallel • Since there is more than one possible path, the current divides itself according to the resistance of each path. smallest resistor = more current passes largest resistor = least current passes

14. 10 V 10 V 10 V 10 V Resistors in Parallel • The voltage across each resistor in a parallel combination is the same.

15. Rtot = 3 Ω + 2 Ω = 5 Ω 3 Ω 2 Ω Rtot = 6 Ω + 4 Ω = 10 Ω 6 Ω 4 Ω + - Calculate the total resistance in the circuit below Rtot= 3 1/3Ω 1/Rtot = 2/10 Ω+ 1/10 Ω =3/10 Ω

16. KAPASITOR dan DIELEKTRIK

17. Contoh-contoh Capacitor

18. Contoh-contoh Capacitor

19. PengertianKapasitor • Duapenghantarberdekatan yang dimaksudkanuntukdiberimuatansamatetapiberlawananjenisdisebutkapasitor. • Sifatmenyimpanenergilistrik / muatanlistrik. • Kapasitassuatukapasitor (C) adalahperbandinganantarabesarmuatanQdarisalahsatupenghantarnyadenganbedapotensialVantarakeduapengahntaritu.

20. KegunaanKapasitor • Untukmenghindariterjadinyaloncatanlistrikpada rangkaian2 yang mengandungkumparanbila tiba2 diputuskanarusnya. • Rangkaian yang dipakaiuntukmenghidupkanmesinmobil • Untukmemilihpanjanggelombang yang ditangkapolehpesawatpenerima radio. Bentukkapasitor • Kapasitorbentukkepingsejajar • Kapasitorbentuk bola sepusat • Kapasitorbentuksilinder

21. DIELEKTRIK Dielektrik adalah suatu lempengan tipis yang diletakkan di antara kedua pelat kapasitor. Jika di antara keping + dan keping – diisi dengan bahan dielektrik (isolator), kuat medan listrik di antara keping akan menurun dan kapasitansi akan naik. Beberapa alasan penggunaan dielektrik adalah :  Memungkinkan untuk aplikasi tegangan yang lebih tinggi (sehingga lebih banyak muatan). Memungkinkan untuk memasang pelat menjadi lebih dekat (membuat d lebih kecil). Memperbesar nilai kapasitansi C karena K>1.

22. Dengan adanya suatu lembaran isolator (“dielectric”) yang ditempatkan di antara kedua pelat, kapasitansi akan meningkat dengan faktor K, yang bergantung pada material di dalam lembaran. K disebut sebagai konstanta dielektrik dari material. dielectric Karenanya C = K0A / d secara umum adalah benar karena K bernilai 1 untuk vakum, dan mendekati 1 untuk udara. Kita juga dapat mendefinisikan  = K 0 dan menuliskan C = A / d.  disebut sebagai permitivitas dari material C = K0A / d

23. A E Kapasitas Kapasitor Bila luas masing2 keping A, maka : Tegangan antara kedua keping : Jadi kapasitas kapasitor untuk ruang hampa adalah : + + + + - - - - d +q -q

24. Biladidalamnyadiisibahan lain yang mempunyaikonstantadielektrikK, makakapasitasnyamenjadi HubunganantaraC0danCadalah : Kapasitorakanberubahkapasitasnyabila : • K , A dand diubah DalamhaliniCtidaktergantungQdanV, hanyamerupakan perbandingan2 yang tetapsaja. ArtinyameskipunhargaQ diubah2, hargaCtetap.

25. Hubungan Kapasitor • Hubungan Seri Kapasitor yang dihubungkan seri akan mempunyai muatan yang sama.

26. Hubungan Paralel Kapasitor yang dihubungkan paralel, tegangan antara ujung2 kapasitor adalah sama, sebesar V.

27. Energi Kapasitor Sesuai dengan fungsinya, maka kapasitor yang mempunyai kapasitas besar akan dapat menyimpan energi yang lebih besar pula. Persamaannya :

28. KAPASITOR Secara umum Kapasitor terdiri atas dua keping konduktor yang saling sejajar dan terpisah oleh suatu bahan dielektrik ( dari bahan isolator) atau ruang hampa. Bahan dielektrik Antara dua keping dihubungkan dengan beda potensial V dan menimbulkan muatan listrik sama besar pada masing-masing keping tetapi berlawanan tanda. Luas =A Sumber Gambar : Haliday-Resnick-Walker

29. Kapasitor Simbol Kapasitor • Sifat Kapasitor 1. Dapat menyimpan energi listrik, tanpa disertai reaksi kimia 2. Tidak dapat dilalui arus listrik DC dan mudah dilalui arus bolak-balik 3. Bila kedua keping dihubungkan dengan beda potensial, masing-masing bermuatan listrik sama besar tapi berlawanan tanda. -Q +Q V + Isi dengan Judul Halaman Terkait

30. Kapasitor -Q +Q • Kapasitas kapasitor (C) menunjukkan besar muatan listrik pada masing-masing keping bila kedua keping mengalami beda potensial 1 volt V V + Q = nilai muatan listrik pada masing- masing keping V = beda potensial listrik antar keping ( volt) C = kapasitas kapasitor (Farad = F ) Isi dengan Judul Halaman Terkait

31. Kapasitas kapasitor A = luas salah satu permukaan yang saling berhadapan (meter2 ) Ruang hampa atau udara d =Jarak antar keping (meter) C = kapasitas kapasitor (Farad= F) Luas =A o = permitivitas udara atau ruang hampa ( 8.854 187 82 · 10-12 C/vm )

32. Kapasitas kapasitor Kapasitas kapasitor yang terdiri atas bahan dielektrik Bahan dielektrik Luas =A K = tetapan dielektrik (untuk udara atau ruang hampa K = 1 ) = permitivitas bahan dielektrik (C/vm )

33. Rangkaian Kapasitor -Q1 +Q1 -Q2 +Q2 • Kapasitas gabungan kapasitor (Cg ), kapasitas kapasitor pertama (C1), kapasitor kedua (C2) memenuhi : • Muatan listrik yang tersimpan pada rangkaian = muatan listrik pada masing-masing kapasitor. • Q = Q1 + Q2 dan Q1 = Q2 • Tegangan listrik antar ujung rangkaian(V), tegangan pada kapasitor pertama(V1 ) dan kapasitor kedua(V2 ) memenuhi: • V = V1 + V2 V + Rangkaian seri

34. Rangkaian Kapasitor 1. Kapasitas gabungan kapasitor : Cg = 6/5 = 1,2 F 2. Muatan listrik pada rangkaian = 1,2 F x 6V = 7,2 C Pada kapasitor satu = 7,2 C Pada kasitor kedua = 7,2 C 3. Tegangan liatrik pada kapasitor satu = 3,6 V Pada kapasitor dua = 2,4 V -Q +Q Contoh -Q +Q C1 = 2 F C2 = 3 F V = 6 volt + Rangkaian seri

35. Rangkaian Kapasitor • Tegangan pada kapasitor pertama (V1), kapasitor kedua (V2) dan tegangan sumber (V) masing-masing sama besar. • V1 = V2 = V • Muatan listrik yang tersimpan pada rangkaian memenuhi Q = Q1 + Q2 • Kapasitas gabungan kapasitor mmenuhi : • Cg = C1 + C2 -Q1 +Q1 -Q2 +Q2 V + Rangkaian paralel

36. Rangkaian Kapasitor • Tegangan pada kapasitor pertama (V1) dan kapasitor kedua (V2) adalah • V1 = V2 = 6 volt • Kapasitas gabungan kapasitor adalah • Cg = C1 + C2 = 2F + 3F = 5F • Muatan listrik yang tersimpan pada rangkaian memenuhi Q = Cg xV = 5F x 6V = 30C • Q1 = C1 x V = 2Fx6V = 12C • Q2 = C2 x V = 3Fx6V = 18C Contoh -Q1 +Q1 C1 = 2 F -Q2 +Q2 C2 = 3 F V = 6 volt + Isi dengan Judul Halaman Terkait Rangkaian paralel

37. Energi Listrik yang Tersimpan pada Kapasitor Q(Coulomb) Nilai energi listrik yang tersimpan pada kapasitor yang bermuatan listrik Q = luas daerah Dibawah garis grafik Q-V (yang diarsir ). Q V(volt) V Isi dengan Judul Halaman Terkait Grafik hubungan tegangan (V) dengan muatan listrik yang tersimpan pada kapasitor (Q)

38. Energi Listrik yang Tersimpan pada Kapasitor Sebuah kapasitor yang memiliki kapasitas C dihubungkan dengan tegangan V. Karena Q = C.V, maka C Keterangan : Q = muatan listrik kapasitor ( Coulomb) C = Kapasitas kapasitor ( farad) V V = tegangan listrik antar keping kapasitor ( Volt) + W = Energi listrik yang tersimpan pada kapasitor ( Joule ) Isi dengan Judul Halaman Terkait

39. Inductors Energy Storage Devices

40. Objective of Lecture • Describe • The construction of an inductor • How energy is stored in an inductor • The electrical properties of an inductor • Relationship between voltage, current, and inductance; power; and energy • Equivalent inductance when a set of inductors are in series and in parallel

41. Inductors • Generally - coil of conducting wire • Usually wrapped around a solid core. If no core is used, then the inductor is said to have an ‘air core’. http://bzupages.com/f231/energy-stored-inductor-uzma-noreen-group6-part2-1464/

42. Symbols http://www.allaboutcircuits.com/vol_1/chpt_15/1.html

43. Alternative Names for Inductors • Reactor- inductor in a power grid • Choke - designed to block a particular frequency while allowing currents at lower frequencies or d.c. currents through • Commonly used in RF (radio frequency) circuitry • Coil - often coated with varnish and/or wrapped with insulating tape to provide additional insulation and secure them in place • A winding is a coil with taps (terminals). • Solenoid – a three dimensional coil. • Also used to denote an electromagnet where the magnetic field is generated by current flowing through a toroidal inductor.

44. Energy Storage B field http://en.wikibooks.org/wiki/Circuit_Theory/Mutual_Inductance • The flow of current through an inductor creates a magnetic field (right hand rule). • If the current flowing through the inductor drops, the magnetic field will also decrease and energy is released through the generation of a current.

45. Sign Convention • The sign convention used with an inductor is the same as for a power dissipating device. • When current flows into the positive side of the voltage across the inductor, it is positive and the inductor is dissipating power. • When the inductor releases energy back into the circuit, the sign of the current will be negative.

46. Current and Voltage Relationships L , inductance, has the units of Henries (H) 1 H = 1 V-s/A

47. Power and Energy

48. Inductors • Stores energy in an magnetic field created by the electric current flowing through it. • Inductor opposes change in current flowing through it. • Current through an inductor is continuous; voltage can be discontinuous. http://www.rfcafe.com/references/electrical/Electricity%20-%20Basic%20Navy%20Training%20Courses/electricity%20-%20basic%20navy%20training%20courses%20-%20chapter%2012.htm

49. Calculations of L For a solenoid (toroidal inductor) N is the number of turns of wire A is the cross-sectional area of the toroid in m2. mris the relative permeability of the core material mo is the vacuum permeability (4π × 10-7H/m) l is the length of the wire used to wrap the toroid in meters

50. Wire Unfortunately, even bare wire has inductance. d is the diameter of the wire in meters.