KAPASITOR dan DIELEKTRIK

KAPASITOR dan DIELEKTRIK

Contoh-contoh Capacitor

Contoh-contoh Capacitor

Pengertian Kapasitor

Dua penghantar berdekatan yang dimaksudkan untuk diberi muatan sama tetapi berlawanan jenis disebut kapasitor.

Sifat menyimpan energi listrik / muatan listrik.Kapasitas suatu kapasitor (C) adalah

perbandingan antara besar muatan Q dari salah satu penghantarnya dengan beda potensial V antara kedua pengahntar itu.

Kegunaan KapasitorUntuk menghindari terjadinya loncatan listrik

pada rangkaian2 yang mengandung kumparan bila tiba2 diputuskan arusnya.

Rangkaian yang dipakai untuk menghidupkan mesin mobil

Untuk memilih panjang gelombang yang ditangkap oleh pesawat penerima radio.

Bentuk kapasitorKapasitor bentuk keping sejajarKapasitor bentuk bola sepusatKapasitor bentuk silinder

DIELEKTRIKDielektrik 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.

00 Cd

AC

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.

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 = K0A / 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 = K0A / d

Kapasitas KapasitorBila luas masing2

keping A, maka :

Tegangan antara kedua keping :

Jadi kapasitas kapasitor untuk ruang hampa adalah :

A

QE

00

A

dQdEV

0

..

d

A

V

QC 00

+

+

+

+

+q -q

A

d

E

-

-

-

-

Bila di dalamnya diisi bahan lain yang mempunyai konstanta dielektrik K, maka kapasitasnya menjadi

Hubungan antara C0 dan C adalah :

Kapasitor akan berubah kapasitasnya bila :K , A dan d diubah

Dalam hal ini C tidak tergantung Q dan V, hanya merupakan perbandingan2 yang tetap saja. Artinya meskipun harga Q diubah2, harga C tetap.

d

AKC 0

00 karena KKCC

Hubungan Kapasitora. Hubungan Seri

Kapasitor yang dihubungkan seri akan mempunyai muatan yang sama.

321

1111

CCCCs

sadcdbcab C

QV

C

QV

C

QV

C

QV ; ; ;

321

321 QQQQ

b. Hubungan Paralel

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

321 CCCC p

; ; ; ; 332211 VCQVCQVCQVCQ p

Energi KapasitorSesuai dengan fungsinya, maka kapasitor yang

mempunyai kapasitas besar akan dapat menyimpan energi yang lebih besar pula.

Persamaannya :

QVCVW 212

21

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.

Sumber Gambar : Haliday-Resnick-Walker

Luas =A

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.

Hal.: 14 Isi dengan Judul Halaman Terkait

Simbol Kapasitor

+V

+Q -Q

Kapasitor Kapasitas kapasitor (C)

menunjukkan besar muatan listrik pada masing-masing keping bila kedua keping mengalami beda potensial 1 volt

Hal.: 15 Isi dengan Judul Halaman Terkait

+V

+Q -Q

V

V

QC Q = nilai muatan listrik pada masing-

masing kepingV = beda potensial listrik antar keping ( volt)C = kapasitas kapasitor (Farad = F )

Kapasitas kapasitor

Hal.: 16

Ruang hampa atau udara

Luas =A

V

QC

d

xAεC o

C = kapasitas kapasitor (Farad= F)

d = Jarak antar keping (meter)

A = luas salah satu permukaan yang saling berhadapan (meter 2 )

o = permitivitas udara atau ruang hampa

( 8.854 187 82 · 10-12 C/vm )

dAεQ

Q

Exd

QC

o

x

Kapasitas kapasitor

Hal.: 17

Bahan dielektrik

Luas =A

d

εxAC

= permitivitas bahan dielektrik ( C/vm )

K.εε o

Kapasitas kapasitor yang terdiri atas bahan dielektrik

K = tetapan dielektrik (untuk udara atau ruang hampa K = 1 )

Rangkaian KapasitorRangkaian seri

Hal.: 18

+V

+Q1-Q1 +Q2

-Q2

1. Kapasitas gabungan kapasitor (Cg ), kapasitas kapasitor pertama (C1), kapasitor kedua (C2) memenuhi :

2. Muatan listrik yang tersimpan pada rangkaian = muatan listrik pada masing-masing kapasitor. Q = Q1 + Q2 dan Q1 = Q2

3. Tegangan listrik antar ujung rangkaian(V), tegangan pada kapasitor pertama(V1 ) dan kapasitor kedua(V2 ) memenuhi:V = V1 + V2

21g C

1

C

1

C

1

Rangkaian KapasitorRangkaian seri

Hal.: 19

+V = 6 volt

+Q -Q +Q -Q

C1 = 2 F C2 = 3 F

Contoh1. Kapasitas gabungan kapasitor :

Cg = 6/5 = 1,2 F2. Muatan listrik pada rangkaian = 1,2 F x 6V = 7,2 C Pada kapasitor satu = 7,2 C Pada kasitor kedua = 7,2 C3. Tegangan liatrik pada kapasitor satu = 3,6 V Pada kapasitor dua = 2,4 V

6

23

3

1

2

1

C

1

g

Rangkaian Kapasitor Rangkaian paralel

Hal.: 20

+V

+Q1-Q1

+Q2-Q2

1. Tegangan pada kapasitor pertama (V1), kapasitor kedua (V2) dan tegangan sumber (V) masing-masing sama besar. V1 = V2 = V

2. Muatan listrik yang tersimpan pada rangkaian memenuhi Q = Q1 + Q2

3. Kapasitas gabungan kapasitor mmenuhi : Cg = C1 + C2

Rangkaian Kapasitor Rangkaian paralel

Hal.: 21 Isi dengan Judul Halaman Terkait

+

+Q1-Q1

+Q2-Q2

1. Tegangan pada kapasitor pertama (V1) dan kapasitor kedua (V2) adalah V1 = V2 = 6 volt

2. Kapasitas gabungan kapasitor adalah Cg = C1 + C2 = 2F + 3F = 5F

3. Muatan listrik yang tersimpan pada rangkaian memenuhi Q = Cg xV = 5F x 6V = 30CQ1 = C1 x V = 2Fx6V = 12C

Q2 = C2 x V = 3Fx6V = 18C

Contoh

C1 = 2 F

C2 = 3 F

V = 6 volt

Energi Listrik yang Tersimpan pada Kapasitor Grafik hubungan tegangan (V) dengan muatan listrik yang tersimpan

pada kapasitor (Q)

Hal.: 22 Isi dengan Judul Halaman Terkait

V(volt)

Q(Coulomb)

Q

V

Nilai energi listrik yang tersimpan pada kapasitor yang bermuatan listrik Q = luas daerah Dibawah garis grafik Q-V (yang diarsir ).

QV2

1W

Energi Listrik yang Tersimpan pada Kapasitor

Hal.: 23 Isi dengan Judul Halaman Terkait

(CV)V2

1W

+V

Sebuah kapasitor yang memiliki kapasitas C dihubungkan dengan tegangan V.

CKarena Q = C.V, maka

2CV2

1W

W = Energi listrik yang tersimpan pada kapasitor ( Joule )

Keterangan : Q = muatan listrik kapasitor ( Coulomb)

C = Kapasitas kapasitor ( farad)

V = tegangan listrik antar keping kapasitor ( Volt)