Dalam teknik elektro, konsep kapasitas sering ditemukan. Dalam hal ini, kita tidak berbicara tentang ember atau bejana lain, tetapi tentang kapasitas listrik konduktor, baterai, dan kapasitor. Konsep-konsep ini tidak mungkin membingungkan. Pada artikel ini kita akan mencari tahu apa itu kapasitas listrik, tergantung pada apa dan dalam satuan apa itu diukur.
Isi:
- Definisi
- Kapasitor
- Baterai dan kapasitas
Definisi
Untuk konduktor, kapasitas listrik adalah besaran yang mencirikan kemampuan tubuh untuk mengakumulasi muatan listrik. Ini adalah arti fisiknya. Dilambangkan dengan huruf latin C. Itu sama dengan rasio muatan terhadap potensial, jika Anda menulisnya dalam bentuk rumus, maka Anda mendapatkan yang berikut:
C = q / F
Kapasitas listrik benda apa pun tergantung pada bentuk dan dimensi geometrisnya. Jika kita mempertimbangkan konduktor dalam bentuk bola, sebagai contoh, maka rumus untuk menghitung nilainya akan terlihat seperti:
Rumus ini berlaku untuk konduktor soliter. Jika Anda menempatkan dua konduktor berdampingan dan memisahkannya dengan dielektrik, maka Anda mendapatkan kapasitor. Lebih lanjut tentang ini nanti, sekarang mari kita cari tahu apa kapasitas listrik yang diukur.
Satuan ukuran kapasitas listrik adalah farad. Jika kita menguraikannya menjadi komponen-komponennya sesuai dengan rumus, maka:
1 farad = 1 C / 1 V
Secara historis, dimensi unit ini tidak dipilih dengan benar. Faktanya adalah bahwa dalam praktiknya Anda harus bekerja dengan nilai kapasitas listrik: mil-, mikro-, nano- dan picofarad. Yang sama dengan pecahan farad, yaitu:
1 mF = 10^ (- 3) F
1 F = 10 ^ (- 6) F
1 nF = 10 ^ (- 9) F
1 pF = 10 ^ (- 12) F
Kapasitor
Kapasitor adalah dua pelat bahan konduktif, yang terletak saling berhadapan, di antaranya terdapat lapisan dielektrik. Dalam keadaan bermuatan, pelat memiliki potensi yang berbeda: salah satunya akan positif, dan yang kedua negatif. Kapasitas listrik kapasitor tergantung pada jumlah muatan pada pelatnya dan perbedaan potensial, tegangan di antara keduanya. Medan elektrostatik muncul di antara pelat, yang membuat muatan tetap berada di pelat. Rumus untuk kapasitansi kapasitor dalam kasus umum:
C = q / U
Secara sederhana, kapasitansi kapasitor tergantung pada luas pelat dan jarak di antara mereka, serta konstanta dielektrik relatif dari bahan yang terletak di antara mereka. Mereka dibedakan oleh dielektrik yang digunakan:
- keramik;
- film;
- mika;
- kertas logam;
- elektrolitik;
- tantalum, dll.
Berdasarkan bentuk penutupnya:
- datar;
- berbentuk silinder;
- berbentuk bola, dll.
Karena rumus luas suatu gambar tergantung pada bentuknya, rumus kapasitas akan berbeda untuk setiap kasing.
Untuk kapasitor datar:
Untuk dua bola konsentris dengan pusat yang sama:
Untuk kondensor silinder:
Seperti elemen lain dari rangkaian listrik, dalam hal ini, ada dua cara utama untuk menghubungkan kapasitor: paralel dan seri.
Kapasitansi listrik akhir dari rangkaian yang dihasilkan tergantung pada ini. Perhitungan kapasitansi beberapa kapasitor menyerupai perhitungan resistansi resistor pada koneksi yang berbeda, hanya rumus untuk metode koneksi yang dibalik, yaitu:
- Ketika dihubungkan secara paralel, kapasitas listrik total rangkaian adalah jumlah dari kapasitas masing-masing elemen. Setiap tambahan yang terhubung meningkatkan kapasitas total
Ctot = C1 + C2 + C3
- Dengan sambungan seri, kapasitas listrik rangkaian berkurang, mirip dengan penurunan resistansi pada rangkaian resistor yang dihubungkan secara paralel. Itu adalah:
Ctot = (1 / C1) + (1 / C2) + (1 / C3)
Penting! Dalam skema koneksi paralel, tegangan pada pelat setiap elemen adalah sama. Ini digunakan untuk mendapatkan nilai kapasitas listrik yang besar. Dalam hubungan seri dua elemen, tegangan pada pelat masing-masing kapasitor adalah setengah dari tegangan total. Untuk tiga - sepertiga dan seterusnya.
Baterai dan kapasitas
Karakteristik utama baterai isi ulang adalah:
- Tegangan terukur.
- Kapasitas.
- Arus debit maksimum.
Dalam hal ini, untuk menentukan karakteristik kuantitatif dari waktu operasi, atau, dalam istilah yang lebih sederhana: bahasa, untuk menghitung berapa lama baterai bertahan untuk perangkat, gunakan nilainya kapasitas.
Dalam baterai isi ulang, dimensi berikut digunakan untuk menggambarkan kapasitas listrik:
- A * h - ampere-jam untuk baterai besar, seperti baterai mobil.
- mAh - miliampere-jam, untuk baterai perangkat yang dapat dikenakan, seperti smartphone, quadcopter, dan rokok elektronik.
- W * jam - watt jam.
Karakteristik ini memungkinkan Anda untuk menentukan berapa lama baterai akan bertahan pada beban tertentu. Untuk menentukan kapasitas listrik baterai diukur dalam coulomb (C). Pada gilirannya, coulomb sama dengan jumlah listrik yang ditransfer ke baterai pada kekuatan arus 1A dalam 1 s. Kemudian, jika diterjemahkan ke dalam jam, maka pada arus 1A, 3600 C ditransmisikan dalam 1 jam.
Salah satu cara untuk mengukur kapasitas baterai adalah dengan mengosongkannya dengan arus yang diketahui, dan Anda harus mengukur waktu pengosongan. Misalnya, jika baterai habis ke level tegangan minimum dalam 10 jam dengan arus 5A, maka kapasitasnya adalah 50 A * jam
Kapasitas listrik merupakan besaran penting dalam elektronika dan teknik elektro. Dalam praktiknya, kapasitor digunakan di hampir setiap rangkaian dalam perangkat elektronik. Misalnya, dalam catu daya - untuk menghaluskan riak, kurangi pengaruh lonjakan tegangan tinggi pada sakelar daya. Selama sirkuit mengemudi dari berbagai sirkuit, serta di pengontrol PWM untuk mengatur frekuensi operasi. Baterai juga ada di mana-mana. Secara umum, tugas penyimpanan energi dan perpindahan fase sangat umum.
Video yang disediakan akan membantu Anda mempelajari masalah ini secara lebih rinci:
Penjelasan singkat disediakan dalam tutorial video ini:
Sekarang Anda tahu apa itu kapasitansi listrik, dalam satuan apa itu diukur dan pada apa nilai ini bergantung. Kami harap informasi yang diberikan bermanfaat dan dapat dipahami untuk Anda!
Bahan terkait:
- Cara menentukan kapasitansi kapasitor
- Apa itu muatan listrik
- Hukum Coulomb dengan kata-kata sederhana