KAPASITAS KAPASITOR
Apa itu Kapasitor ? 1. 2. 3.
Susunan 2 buah konduktor terisolasi Masing-masing memiliki muatan yang sama besar namun berlawanan tanda Memiliki beda potensial antara keduanya
Fungsi Kapasitor ? Menyimpan muatan
Kapasitansi Kapasitor : Satuan : Coulomb/ Volt (C/V) atau Farad (F)
Q C V
A. KAPASITOR KEPING SEJAJAR
Bagaimanakah distribusi muatan didalam masing-masing keping ?
Distribusi Muatan
Terjadi interaksi tolak menolak antar muatan didalam masingmasing keping
Gaya tolak-menolak ini memaksa masing-masing muatan untuk saling berjauhan semaksimal mungkin, dan tersebar dipermukaan dari keping Namun, muatan-muatan dari masing-masing keping saling tarik-menarik untuk berdekatan sedekat mungkin sehingga muatan-muatan dimasingmasing keping terdistribusi dipermukaan bagian dalam
Medan Listrik Keping Tunggal ? Buktikan bahwa E untuk keping tunggal adalah sbb:
E 2 o Petunjuk !!
E.dA
Qin
S
o
Medan Listrik Keping Sejajar Berlawanan Muatan ?
Eout ?
Ein ?
Eout ?
Medan Listrik untuk Keping Sejajar E
2 o
E
E out Total 0
2 o
E out Total 0
V
Medan Listrik Keping Sejajar
ETotal E E
ETotal
o
Diskusikan bahwa :
A C o d
Tugas 1 Apakah besarnya kapasitansi kapasitor C keping sejajar dipengaruhi oleh beda potensial ΔV dan muatan Q yang terkandung didalam keping? Jika Ya, jelaskan !
Jika Tidak, jelaskan dan apa yang mempengaruhi kapasitansi kapasitor C keping sejajar
Diskusi Kelompok Apakah besarnya kapasitansi kapasitor C keping sejajar dipengaruhi oleh beda potensial ΔV dan muatan Q yang terkandung didalam keping? Jika Ya, jelaskan !
Jika Tidak, jelaskan dan apa yang mempengaruhi kapasitansi kapasitor C keping sejajar
kapasitansi kapasitor C keping sejajar hanya dipengaruhi geometri
Tugas 2
Diskusi Kelompok
Tugas 3
animasi
Diskusi Kelompok
KAPASITOR KULIT BOLA Dua buah kulit bola memiliki Sejumlah muatan yang sama namun berlawanan jenis
Kapasitansi (C)
ab C 4 o b a
Besarnya kapasitansi hanya bergantung pada geometri dari kapasitor
Jika Bola konduktor diisolasi (Kulit bola diletakkan di takhingga (b = ~))
C 4 o a
KAPASITOR KULIT SILINDER 2 ol C ln b a Besarnya kapasitansi hanya bergantung pada geometri dari kapasitor
RANGKAIAN KAPASITOR
Simbol
RANGKAIAN PARALEL
Beberapa prinsip rangkaian paralel :
1 . V1 V2 Vn Vtotal 2 . Q1 Q2 ... Qtotal 3 . C1 C2 ... Ceq
RANGKAIAN SERI
Beberapa prinsip rangkaian seri :
1 . 2. 3 .
V1 V2 ... Vtotal Q1 Q2 Qn Qtotal 1 C1 1 C2 ... 1 Ceq
Diskusikan 1. Jika C1-C3 = C Tentukan kapasitansi ekuivalennya?
2. Tentukan kapasitansi ekuivalennya?
ENERGI KAPASITOR
Energi yang diperlukan untuk memberi muatan pada kapasitor
Proses pemberian muatan : 1. Kapasitor mula-mula tak bermuatan 2. Elemen muatan +dq dibawa dari keping bawah ke keping atas, sehingga keping bawah bermuatan –dq, sedangkan keping atas bermuatan +dq ( ΔV = q/C ) 3. Proses ini terus terulang 4. Proses ini akan berakhir hingga keping atas bermuatan +Q, dan keping bawah bermuatan –Q ( ΔV = Q/C )
Usaha yang diperlukan untuk memindahkan muatan +dq
q dW Vdq dq C Q
W
0
Q
q 1 dq C C
0
Q
1 2 Q2 qdq q 2C 2C 0
Q C V Q2 1 1 W Q V C V 2C 2 2
2
Dimanakah energi ini disimpan ? Temukan bahwa untuk kapasitor keping sejajar, rapat energi medan listrik dinyatakan sbb:
Energi 1 UE oE2 Volume 2
Energi ini disimpan dalam bentuk medan listrik Untuk kapasitor keping sejajar :
A C o dan V Ed d 1 1 A 1 2 2 E C V o Ed o E 2 Ad 2 2 d 2 1 2 E o E Volume 2 Rapat energi medan listrik
E 1 2 U E oE V 2
Diskusi
UJI PEMAHAMAN KONSEP Sebuah kapasitor keping sejajar dicharge dengan suatu baterai dengan potensial Vo, sehingga memiliki muatan Qo. Kapasitor tsb kemudian dilepaskan dari baterai dan jarak antar keping dirubah menjadi setengah kalinya. Prediksikan apa yang akan terjadi terhadap :
(a) (b) (c) (d) (e)
Muatan pada keping? Medan listrik diantara keping ? Energi yang tersimpan ? Potensial antar keping ? Usaha yang diperlukan untuk memperpendek jarak keping hingga setengah kalinya?
animasi
UJI PEMAHAMAN KONSEP Sebuah kapasitor keping sejajar dicharge dengan suatu baterai dengan potensial Vo, sehingga memiliki muatan Qo. Kapasitor tsb kemudian dilepaskan dari baterai dan jarak antar keping dirubah menjadi setengah kalinya. Prediksikan apa yang akan terjadi terhadap :
(a) (b) (c) (d) (e)
Muatan pada keping? tetap Medan listrik diantara keping ? tetap Energi yang tersimpan ? Berubah menjadi ½ kalinya Potensial antar keping ? Berubah menjadi ½ kalinya Usaha yang diperlukan untuk memperpendek jarak keping hingga setengah kalinya?
1 1 2 1 1 2 W E o E A d o E Ad o E 2 Ad 2 4 2 2 animasi
LATIHAN 1 Jika semua kapasitor memiliki kapasitansi yang sama sebesar C, dan dengan mangasumsikan bahwa rangkaian tersebut terus berulang tak berhingga, tentukan besarnya kapasitasi ekuivalen dari rangkaian tersebut ?
LATIHAN 2 Perhatikan rangkaian kapasitor berikut. Hitunglah : a. Kapasitansi ekuivalennya b. Muatan yang terkandung pada C = 6.00 μF c. Potensial diantara ujung-ujung C = 7.00 μF d. Energi yang tersimpan pada C = 5.00 μF
LATIHAN 3 Sebuah kapasitor 2.0 μF dimuati oleh beda potensial 50 V, kemudian dihubungkan ( keping positif salah satu kapasitor dihubungkan dengan keping positif kapasitor kedua) dengan sebuah kapasitor 4.0 μF yang dimuati oleh beda potensial 100 V. (a). Berapakah muatan pada masing-masing kapasitor setelah dihubungkan satu sama lain (b). Berapakah beda potensial yang melintasi kapasitor tersebut
LATIHAN 4 Analog dengan latihan 2, namun keping positif salah satu kapasitor dihubungkan dengan keping negatif kapasitor kedua
LATIHAN 5 Sebuah kapasitor 10 μF yang pernah dihubungkan beberapa saat lamanya pada beda potensial 500 V, kedua ujungnya dihubungkan dengan ujung-ujung kapasitor lain 40 μF yang tidak bermuatan. Energi yang tersimpan dalam kedua kapasitor setelah penggabungan adalah......
