Kamis, 30 Oktober 2014

Energi Pada Capasitor

Back to Theory

Sebelum membahas tentang jumlah energi yang dikandung capasitor, maka kita akan meninjau apa itu listrik dan hubungannya dengan capasitor.

Definisi Listrik
Listrik pada dasarnya adalah sebentuk energi yang berasal dari pergerakan elektron di media penghantar (konduktor). Jumlah elektron yang mengalir tersebut disebut dengan muatan listrik yang memiliki satuan coulomb. Pada capasitor ketika diberikan arus listrik searah (DC) maka muatan akan mengalir dan tersimpan didalam capasitor. Jumlah muatan yang tersimpan didalam capasitor tergantung dari besar capasitansi capasitor dan beda potensial capasitor, atau secara matematis dirumuskan dengan Q = C * V
Dimana : Q = muatan listrik (coulomb)
               C = capasitansi capasitor (Farad)
               V = beda potensial capasitor (volt)

Yang perlu diperhatikan ketika terjadi proses pengisian pada capasitor adalah besarnya arus yang mengalir dan beda potensial sumber. Arus listrik adalah jumlah muatan yang mengalir setiap detiknya didalam kawat penghantar bersatuan (ampere). Sedangkan beda potensial dianalogikan sebagai perbedaan tinggi tempat pada kasus aliran air, Jadi beda potensial sangat mempengaruhi besarnya arus listrik yang mengalir, semakin besar beda potensial (tegangan) dari sumber listrik akan semakin besar arus yang mengalir didalam kawat penghantar. Hal ini dikenal dengan hukum ohm I = V/R, dimana I adalah besarnya arus listrik (ampere), V beda potensial (volt) dan R hambatan kawat (ohm).

Jadi pada kasus pengisian sebuah capasitor ketika merancang coil gun sangat diperlukan rangkaian inverter atau penaik tegangan, (tidak mungkin bisa mengisi capasitor 400 volt sampai penuh jika sumber yang diberikan hanya 12 volt).

Proses pengisian Capasitor
Pada proses pengisian capasitor, besar arus yang masuk makin lama akan semakin berkurang yang dibarengi dengan semakin penuhnya capasitor. Penuhnya pengisian pada capasitor ditandai dengan beda potensial yang semakin meninggi, tetapi jangan sampai melebihi tegangan kerja yang ada pada capasitor karena dapat membuat capasitor rusak atau bahkan meledak.

Grafik pengisian muatan pada capasitor
........................

Energi yang dikandung Capasitor
Setelah capasitor penuh, yang ditandai dengan tegangan uji pada kaki-kaki capasitor sama dengan tegangan kerjanya maka dikatakan capasitor terisi penuh. Ini artinya capasitor memiliki kandungan energi listrik, akibat terkumpulnya muatan listrik didalam capasitor. Besarnya energi yang dikandung capasitor ini adalah W = V^2 * C/2.

W = kandungan energi didalam capasitor (joule), V = beda potensial terukur (volt) dan C adalah capasitansi capasitor (farad). Dalam prakteknya farad merupakan satuan yang sangat besar untuk capasitor, sehingga secara umum capasitor menggunanakan satuan: nF = nanoFarad (10^-9 farad) atau uF = mikroFarad (10^-6 farad). Sebagai contoh; jika akan dirancang sebuah coil gun 400 volt, 30 joule maka besarnya capasitansi capasitor yang dibutuhkan adalah: C = 2*30/(400^2) = 0.000375 Farad = 375 uF.

Jika energi sebesar 30 J digunakan untuk melepaskan proyektil bermassa 10 gr, maka kecepatan yang dihasilkan adalah: v = sqrt(2*30/(10^-3)) = 77.5 m/s.

Bagaimana dengan coil gun, apakah bisa energi sebesar 30 J dirubah secara ideal menjadi energi kinetik? Jawabannya, sampai sekarang belum ada eksperimentalis yang berhasil mewujudkannya. Tingkat efisiensi coil gun tertinggi yang berhasil dibuat adalah berkisar antara 5% s.d 8%. dan kebanyakan adalah 1% s.d 2%. Sehingga peluang untuk penelitian bagaimana membuat coil gun yang efektif masih terbuka lebar sampai saat ini.

Back to Theory

1 komentar:

  1. UDAY ENTERPRISES offering Automatic or fully programmable motor Coil Winding Machine in Delhi , India . Get high performance winding machine at competitive price from UDAY ENTERPRISES.

    Call @ +91-9212320224
    Website: http://www.coilwindingmachine.co.in
    Address: 432, Nayaye Khand – 1, Indirapuram Ghaziabad, UP. - 201010

    BalasHapus