Diketahui rangkaian pengosongan kapasitor bahwa tegangan awal kapasitor (Vs) =16 V, hambatan (R ) = 10k ohm, dan kapasitor (C) =100 mikro Farad. Tentukanlah wa

Kelas : 12
Mapel : Fisika
Kategori : Kapasitor
Kata Kunci : Kapasitor, Pengosongan, Waktu Pengosongan
Kode : 12.6.5 [Kelas 12 Fisika Bab 05 - Listrik Statis]
_____________________________________________________________

Konsep dasar
Pengosongan kapasitor dilakukan dengan cara menghubungkan sebuah kapasitor yang telah terisi penuh dengan ground, akibatnya tegangan kapasitor dan arus akan berkurang secara eksponensial sampai habis (nol).  Dalam sebuah rangkaian pengosongan kapasitor dibutuhkan sebuah resistor sebelum dihubungkan dengan ground. sehingga lamanya waktu pengosongan ditentukan oleh nilai kapasitas kapasitor, C dan besarnya hambatan, R yang digunakan pada rangkaian.

Adapun rumus-rumus yang berlaku pada pengosongan kapasitor
1. Tegangan kapasitor setelah dikosongkan selama t sekon
[tex]V _{c}= V _{s}. e^{ \frac{-t}{RC} } [/tex]

dengan
Vc = Tegangan kapsitor setelah dikosongkan selama t sekon
Vs = Tegangan kapasitor sebelum pengosongan
R = Besar hambatan
C = Kapasitas Kapasitor
 
2. Arus yang mengalir setelah proses pengosongan t sekon
[tex]i _{c}= (\frac{V _{s} }{R} ). e^{ \frac{-t}{RC} }[/tex]

ic = Arus yang mengalir setelah dikosongkan selama t sekon
Vs = Tegangan kapasitor sebelum pengosongan
R = Besar hambatan
C = Kapasitas Kapasitor

Pembahasan soal
Diketahui rangkaian pengosongan kapasitor bahwa tegangan awal kapasitor (Vs) =16 V, hambatan (R ) = 10k ohm, dan kapasitor (C) =100 mikro Farad. Tentukanlah waktu yang dibutuhkan agar tegangan (Vc) yang terisi 20% nya saja
Penyesaian soal
Diketahui
Vs = 16 V
R = 10 kΩ = 1.10⁴ Ω
C = 100 μF = 1.10⁻⁴ F
Vc = 20% Vs = 0,2Vs

Ditanya
Waktu pengosongan, t=...?

DIjawab
[tex]V _{c}=V _{s}. e^{ \frac{-t}{RC} } [/tex]
[tex]0,2.V _{s}=V _{s}. e^{ \frac{-t}{1.10⁴.1.10⁻⁴} } [/tex]
[tex]0,2=e^{ \frac{-t}{1} } [/tex]
[tex]0,2=e^{ -t } [/tex]
[tex]ln(0,2)=-t [/tex]
[tex]-1,67=-t[/tex]
[tex]t=1,67[/tex]

Jadi waktu yang dibutuhkan agar tegangan kapasitor menjadi 20% adalah 1,67 sekon