Listrik statis - Fisika

Listrik StatisAnnisa Fortinina -

41614120114 Kesyah Margareta -

41614120085Lulu Zakiah – 41614120007

Fisika IndustriKelompok 1 - Materi 10

Muatan Listrik Hukum Coloumb Medan Listrik Hukum Gauss Usaha dan

potensial listrik Hukum Kekekalan

Energi (Listrik) Kapasitor

Listrik Statis

Adalah kumpulan muatan listrik dalam jumlah besar, yang statis (tidak mengalir), namun apabila terjadi pengosongan muatan tersebut waktunya sangat singkat.

DefinisiPembahasan :

Muatan Listrik

Muatan listrik adalah sifat (muatan dasar) yang dibawa oleh partikel dasar sehingga menyebabkan partikel dasar tersebut mengalami gaya tarik menarik dan tolak menolak. Muatan listrik dari suatu partikel dasar bisa berjenis positif dan negatif. Jika dua benda memiliki muatan yang sama akan tolak menolak dan kedua benda tersebut akan tarik menarik jika muatannya berbeda jenis.

Muatan listrik terdiri dari dua jenis yaitu- Elektron yang membawa muatan negatif- Proton yang membawa muatan positif

Sifat-sifat dari Muatan Listrik

Muatan Sejenis akan tolak menolak dan muatan tidak sejenis akan tarik menarik.

Muatan Listrik adalah besaran pokok fisika yang diukur dalam satuan coulomb disimbolkan dengan (C). Satu coulomb sama dengan 6,24 x 1018 e (e = muatan proton).  Sehingga muatan yang dikandung oleh sebuah proton adalah 1,602 x 10-19 coulomb. Elektron mempunyai muatan yang sama dengan proton tapi berbeda jenis (-)1,6 x 10 -19 coulomb.

Muatan Listrik mirip dengan massa. Ia punya hukum kekekalan muatan sama seperti hukum kekekalan massa.  Gaya yang ditimbulkan oleh dua muatan itu punya karakter yang sama seperti gaya gravitasi yang ditumbulkan oleh dua buah benda dengan massa tertentu. Gaya antar muatan ini juga bersifat konservatif dan terpusat.

Hukum Coulomb

Charles Augustin de

Coulomb( 1736 - 1806 )

“Gaya  tarik menarik atau gaya tolak menolak antara dua muatan listrik sebanding dengan muatan-muatannya dan berbanding terbalik dengan kuadrat jarak yang memisahkan kedua muatan tersebut.”

Perumusan Hukum Coulomb

Besarnya gaya tarik menarik atau tolak menolak antara dua muatan listrik

sebanding dengan besar masing-masing muatan dan berbanding terbalik dengan

kuadrat jarak kedua muatan.

+q1

q2

rF F

221

rxqqkF

Alat Uji Gaya Coulomb(Neraca Puntir) Keterangan :

F = gaya tarik manarik/tolak menolak (newton)q = muatan listrik (coulomb)r = jarak antara kedua muatan (meter)k = konstanta  = 9 x 109 N.m2/C2

Elektroskop

Elektroskop adalah alat untuk mengetahui apakah suatu benda

bermuatan listrik atau tidak.

Prinsip kerja elektroskop

Apabila sebuah benda bermuatan listrik didekatkan pada elektroskop, maka elektron pada bola konduktor akan bereaksi sesuai dengan jenis muatan yang didekatkan.

Pada contoh, jika muatan negatif yang didekatkan, maka elektron akan bergerak dari ujung bola ke keping, sehingga kedua keping menjadi bermuatan negatif.

Akibatnya terjadi gaya tolak menolak pada kedua keping sehingga kedua keping terbuka.

Memberi muatan dengan menyentuhkan benda bermuatan

listrik.a) Benda (konduktor) bermuatan

negatif didekatkan pada elektroskop (netral ).

b) Terjadi perpindahan elektron dari benda ke elektroskop.

c) elektroskop bermuatan listrik negatif.

Benda yang diberi muatan listrik dengan

menyentuhkan, jenis muatannya sama dengan benda yang disentuhkan.

Memberi muatan listrik dengan induksiInduksi elektrostatik adalah pemisahan muatan -muatan

pada sebuah benda oleh adanya benda lain yang bermuatan.

Pada saat benda bermuatan listrik didekatkan pada sebuah benda netral, terjadi pemisahan muatan pada benda netral itu. Ujung benda netral yang berdekatan dengan benda penginduksi, bermuatan sama dengan benda yang penginduksi.Bila benda tersebut dihubungkan ke bumi (misalnya dengan sentuhan), terjadinya pemindahan elektron dari atau ke bumi melalui tubuh.Setelah benda bermuatan dijauhkan, benda menjadi kekurangan atau kelebihan elektron sehingga benda netral menjadi bermuatan listrik.

Benda yang dimuati listrik secara induksi, jenis muatannya berlawanan

dengan jenis muatan benda yang menginduksi.

Gerakan awan di udara menyebabkan awan bermuatan listrik. Awan yang berdekatan dengan bumi (bola muatan raksasa) akan

menimbulkan induksi listrik. Akibatnya akan terjadi loncatan muatan listrik yang sangat

besar yang menimbulkan bunga api. Loncatan bunga api inilah yang disebut dengan petir.

Petir yang sampai ke bumi disebut kilat.

1. Dua muatan disusun seperti pada gambar di bawah ini. Muatan di A adalah +8 mikro Coulomb dan muatan di B adalah -5 mikro Coulomb. Besar gaya listrik yang bekerja pada kedua muatan adalah… (k = 9 x 109 Nm2C−2, 1 mikro Coulomb = 10−6 C)

Contoh Soal

Diketahui :

Ditanya : Besar gaya listrik yang bekerja pada kedua muatan (F) =?Jawab :

Rumus hukum Coulomb :Besar gaya listrik yang bekerja pada kedua muatan :

F = -36 Newton

2. Dua buah muatan besarnya Q1 dan Q2 berada pada jarak r memiliki gaya Coulomb sebesar FC. Berapakah besar gaya Coulomb, jika muatan pertama diperbesar 6 kali.

Contoh Soal

Contoh Soal

3.  Dua partikel masing-masing bermuatan-4 µC dan + 2 µC, jarak antara kedua partikel 20 cm, maka gaya Coulomb dan reaksi yang terjadi adalah...

Diketahui :q1 =-4 µC = -Cq2 =  + 2µC = Cr = 20 cm = 0,2 m

Ditanyakan :F = …..?

Jawab    

F = - 1,8 NDan terjadi reaksi tarik menarik karena muatannya tidak sejenis

Medan Listrik Hukum Gauss

Medan listrik didefinisikan sebagai ruangan di sekitar benda bermuatan listrik, di mana jika sebuah benda bermuatan listrik berada di dalam ruangan tersebut akan mendapat gaya listrik (gaya Coulomb). Medan listrik termasuk medan vektor, sehingga untuk menyatakan arah medan listrik dinyatakan sama dengan arah gaya yang dialami oleh muatan positif jika berada dalam sembarang tempat di dalam medan tersebut.

Arah medan listrik yang ditimbulkan oleh benda bermuatan positif dinyatakan keluar dari benda

Arah medan listrik yang ditimbulkan oleh benda bermuatan negatif dinyatakan masuk ke benda.

MEDAN LISTRIK

Ukuran kekuatan dari medan listrik pada suatu titik, didefinisikan sebagai gaya per satuan muatan pada muatan listrik yang ditempatkan pada titik tersebut, yang disebut kuat medan listrik (E ). Jika gaya listrik F dan muatan adalah q, maka secara matematis kuat medan listrik dirumuskan:

KUAT MEDAN LISTRIK

Keterangan :E = kuat medan listrikF = gaya listrikq = besar muatan uji

Keterangan :Q = muatan listrikr = jarak antara muatan listrik dan muatan uji (epsilon nol) = permitivitas ruang hampa = 8,854 x 10-12 C2/N.m2

k = konstanta Coulomb = 9 x 109 N.m2/C2

Satuan gaya listrik adalah Newton dan satuan muatan listrik adalah Coulomb sehingga satuan medan listrik adalah Newton/Coulomb, disingkat N/C.

Pada gambar 1a, muatan listrik positif (+Q) mengerjakan gaya listrik pada muatan uji positif (+q), di mana arah gaya listrik (F) menjauhi muatan +Q.

Pada gambar 1b, ketika muatan uji dihilangkan maka pada titik tersebut terdapat medan listrik (E) yang arahnya menjauhi muatan listrik Q.

Pada gambar 2a, muatan listrik negatif (-Q) mengerjakan gaya listrik pada muatan uji positif (+q), di mana arah gaya listrik (F) mendekati muatan -Q.

Pada gambar 2b, ketika muatan uji dihilangkan maka pada titik tersebut terdapat medan listrik (E) yang arahnya mendekati muatan listrik -Q.Berdasarkan gambar dan penjelasan di atas dapat disimpulkan bahwa arah medan listrik menjauhi muatan listrik positif dan mendekati muatan listrik negatif.

ARAH MEDAN LISTRIK

1. Titik A berada pada jarak 5 cm dari muatan +10 mikro Coulomb. Besar dan arah medan listrik pada titik A adalah… (k = 9 x 109 Nm2/C2, 1 mikro Coulomb = 10−6 C)

Diketahui :

Ditanya : Besar dan arah medan listrik pada titik A

CONTOH SOALMedan Listrik

Arah medan listrik di titik A :Karena muatan listrik positif sehingga arah medan listrik menjauhi muatan listrik dan menjauhi titik A.

JawabRumus Kuat Medan Listrik:

2. Sebuah muatan uji +25.105 C diletakkan dalam sbuah medan listrik. Jika gaya yang bekerja pada muatan uji tersebut adalah 0,5 N. Berapa besar medan listrik pada muatan uji tersebut?

Pembahasan:

DiketahuiF= 0,5 Nq = +25. 10-5 C

DitanyakanE = ….?

Jawab :E = F/q = 0,5/25. 10-5= 5 x 104 / 25 = 2000 N/C

Contoh soalMedan Listrik

Hukum ini menyatakan hubungan antara fluks litrik homogen yang melalui sebuah bidang (luasan) dan muatan listrik. Hukum ini ditemukan oleh seorang ilmuwan berkebangsaan Jerman bernama Carl Friedrich Gauss. Sebelum melanjutkan pembahasan tentang hukum gauss ada baiknya kita simak apa itu fluks listrik.

Fluks listrik dapat didefinisikan sebagai perkalian antara garis gaya listrik dengan luasan bidang yang dilewatinya. Jika ada garis-garis gaya dari sebuah medan listrik homogen yang menembus sebuah bidan seluas A maka fluks listrik (Φ baca : phi) yang melalui bidang tersebut tergantung pada kuat medan listrik, luas bidang yang ditembus, dan sudut jatuhnya. Ada dua kemungkinan, gaya jatuh tegak lurus dan gaya jatuh tidak secara tegak lurus.

HUKUM GAUSS

Bunyi hukum gauss :“Jumlah garis gaya dari sebuah medan listrik yang menembus suatu permukaan tertutup sebanding dengan jumlah muatan listrik yang dilingkupi oleh permukaan tertutup tersebut.”

Carl Friedrich Gauss

a. Garis Gaya Jatuh Tegak Lurus

RUMUS : Φ = E. A

Φ = Fluks listrik satuannya dalam SI adalah N.m2 /C atau waber (Wb)E = Kuat medan listrik (N/C)A = Luas bidang yang ditembus oleh medan listrik (m2)

Ada dua kemungkinan pada hukum Gauss, gaya jatuh tegak lurus dan gaya jatuh tidak secara

tegak lurus.

B. Garis Gaya Jatuh Tidak Tegak Lurus

Rumus :Φ = E. A. cos θ

KeteranganΦ = Fluks listrik satuannya dalam SI adalah NC-1m2 atau waber (Wb)E = Kuat medan listrik (N/C)A = Luas bidang yang ditembus oleh medan listrik (m2)θ = sudut antara gaya yang datang dengan garis bidang normal (0)

1. Jika terdapat persegi dengan panjang sisi 20 cm, lalu bila sebuah medan listrik homogen sebesar 200 N/C ditembakkan ke arahnya dengan arah yang tegak lurus bidang persegi tersebut, berapa jumlah garis medan listrik yang menembus bidang persegi tersebut (fluks listrik)?

Diketahui: Ditanyas = 20 cm Φ = ?E = 200 N/CJawab

Luas Persegi = 20 x 20 = 400 cm2 = 4 x 10-2 m2

Jumlah Garis yang menembus bidangΦ = E. AΦ = (200.4 x 10-2) N.m2/CΦ = 8 N.m2/C atau 8 weber

Contoh soal Hukum Gauss

2. Bola konduktor dengan jari-jari 10 cm bermuatan listrik 500 μC. Titik A, B, dan C terletak segaris terhadap pusat bola dengan jarak masing-masing 12 cm, 10 cm, dan 8 cm terhadap pusat bola. Hitunglah kuat medan listrik di titik A, B, dan C!

Diketahui: R = 10 cm = 10-1 m rB = 10 cm = 10-1 mq = 500 μC = 5 × 10-4 C rC = 8 cm = 8 × 10-2 mrA = 12 cm = 12 × 10-2 m

Ditanya: 

a. EA = ... ?b. EB = ... ?c. EC = ... ?

Contoh soal Hukum gauss

Penyelesaian:a. Kuat medan listrik di titik A

b. Kuat medan listrik di titik B

c. Kuat medan listrik di titik C

EC = 0, karena berada di dalam bola, sehingga tidak dipengaruhi muatan listrik.

Usaha dan Potensial ListrikHukum Kekekalan Energi Listrik

Kapasitor

Usaha = Energi Potensial Listrik

Untuk memindahkan/menggerakkan sebuah benda diperlukan usaha. Usaha yang dilakukan sama dengan perubahan energi kinetik atau perubahan energi potensial benda tersebut. Begitu juga halnya untuk memindahkan muatan listrik dalam medan listrik diperlukan usaha, usaha yang dilakukan sama besarnya dengan perubahan energi potensial ataupun energi kinetik.

Konsep energi sangat berguna dalam mekanika. Sebagai contoh gaya gravitasi menarik suatu benda menuju kepermukaan bumi. Baik gaya gravitasi maupun kuat medan gravitasi yang berarah vertikal ke bawah.Jika mengangkat sebuah benda melawan gaya gravitasi bumi, itu berarti kita melakukan usaha pada benda, dan sebagai akibatnya energi potensial gravitasi benda bertambah

Konsep Energi Potensial

Gambar 1 Gambar 2

Konsep energi juga berguna dalam listrik. Gaya listrik F yang dikerjakan pada suatu muatan Uji positif q’ oleh suatu muatan negatif adalah mengarah kemuatan negatif. Vektor kuat medan listrik E= F/q’, juga mengarah kemuatan negatif.Untuk menggerakkan muatan uji menjauhi muatan negatif, kita harus melakukan usaha pada muatan uji. Sebagai akibatnya energi potensial listrik muatan uji bertambah (gambar 2).

Rumus Energi PotensialJika diketahui 1 jarak:

Jika diketahui 2 jarak:

Jika diketahui Beda Potensial ∆𝐸𝑃=𝑘 .𝑄 .𝑞′ ( 1

𝑟 2− 1𝑟 1 )

∆𝐸𝑃=− 𝑘 .𝑄 .𝑞 ′𝑟

∆𝐸𝑃=𝑞 .𝑉Keterangan:ΔEP = Perubahan Energi Potensial (Joule)k = Konstanta ( 9 x 109 N.m2/ C2)Q = Muatan Sumber (Coloumb)q’ = Muatan Uji (Coloumb)r = Jarak (Meter)e = 1,6 x 10-19 C

q pada elektron(Muatan listrik)

Suatu muatan uji hanya dapat berpindah dari satu posisi ke posisi lain yang memiliki perbedaan potensial listrik sebagaimana benda jatuh dari tempat yang memiliki perbedaan ketinggian. Besaran yang menyatakan perbedaan potensial listrik adalah beda potensial.Beda potensial dari suatu muatan listrik di suatu titik di sekitar muatan tersebut dinyatakan sebagai potensial mutlak atau biasa disebut potensial listrik saja.Berbeda dengan gaya listrik dan kuat medan listrik, potensial listrik merupakan besaran skalar yang tidak memiliki arah.

Potensial Listrik

Rumus-rumus Potensial Listrik

𝑉=𝑘𝑞𝑟

𝑉=𝑘∑ 𝑞𝑖𝑟 𝑖

Keterangan : V = Potensial Listrik (Volt)k = konstanta ( 9 x 109 N.m2/ C2)q = Muatan (Coloumb)r = Jarak (Meter)e = 1,6 x 10-19 C

• q pada elektron(Muatan listrik)

• Jika diketahui 1 jarak:

• Jika diketahui 2 jarak:

• Jika diketahui beberapa muatan

1. Muatan qA (+1 μC) dan muatan qB (-4 μC) terletak segaris dan dipisahkan oleh jarak 18 cm. Tentukanlah Energi Potensialnya!

Diketahui:qA = +1 μC = +1 x 10-6 CqB = -4 μC = -4 x 10-6 CrAB = 18 cm = 18 x 10-2 mk = 9×109 N.m2/ C2

Ditanya: Jawab ΔEP =?

Contoh Soal

∆𝐸𝑃=− 𝑘 .q A .q Br AB

∆𝐸𝑃=−9× 10 9 .( +1  x  10−6 ¿(−4  x  10−6) ¿18  x  10−2

∆𝐸𝑃=−−36 × 10 −318  x  10−2

-1 J = 0,2 J

2. Sebuah bola kecil dimuati -3,00×10-6 C. Bola lain yang bermuatan +6,00 × 10-8 C digerakkan di antara kedudukan awal yang jauhnya 0,200 m dan kedudukan akhirnya jauhnya 0,800 m. Berapa perubahan energi potensial yang terjadi diantara kedua kedudukan ini?

Diketahui Ditanya JawabQ = -3,00×10-6 C ΔEP = ?q’ = +6,00×10-8 Cr1 = 0,200 m = 0,2 mr2 = 0,800 m = 0,8 mk = 9×109 N.m2/ C2

Contoh Soal

∆𝐸𝑃=𝑘 .𝑄 .𝑞′ ( 1𝑟 2− 1𝑟 1 )

ΔEP = -162 x 10-5 x

ΔEP = 607,5 x 10-5 JΔEP = 6,075 x 10-3 J

3. Inti dari sebuah atom timah memiliki muatan +50e. Tentukan potensial listrik pada jarak radial 1,0 x 10-12 m dari inti tersebut!

Diketahui:q = +50e = 50(1,6 x 10-19) = 8 x 10-18 Cr = 1,0 x 10-12 m k = 9 x 109 N.m2/ C2

Ditanya : V = ?

Jawab

Contoh Soal

𝑉=𝑘𝑞𝑟

𝑉=9   x  10 98  x  10−181,0  x  10−12

𝑉=72×10 3𝑉=72𝑘𝑉

Hukum Kekekalan EnergiHukum Kekekalan Energi

adalah salah satu dari hukum-hukum kekekalan yang meliputi energi kinetik dan energi potensial.

Dalam listrik statis, berlaku hukum kekekalan energi mekanik. Dimana energi mekanik adalah jumlah dari energi potensial dengan energi kinetik atau

Menurut hukum kekekalan energi mekanik bahwa jumlah energi mekanik selalu tetap dengan syarat tidak ada gaya luar yang bekerja pada sistem.

Penerapan hukum kekekalan energi mekanik adalah pada kasus benda jatuh dipermukaan bumi atau berada dalam medan gravitasi bumi.

KeteranganEm = Energi Mekanik (Joule)Ep = Energi Potensial (Joule)

Ep= q.VEk = Energi Kinetik (Joule)

m = 1,67 x 10-27 Kg

1. Beda potensial di antara dua keping sejajar adalah 200 volt. Sebuah proton mula-mula terletak di keping B. Jika medium di antara dua keping vakum, hitung kecepatan proton sebelum menumbuk keping A!

DiketahuiVB – VA = 200 Voltq = e = 1,6 x 10-19 Cm = 1,67 x 10-27 KgνB = 0 m/s

Ditanya νA = ?

Contoh Soal

Penyelesaian:Dengan menggunakan hukum kekekalan energi mekanik:EpB + EkB = EpA + EkA

qVB + ½ mvB2 = qVA + ½ mvA

2

½ mν A2 - ½ mν B2 = qVB – qVA

½ m (ν A2 - ν B2) = 2q(VB – VA)

 = 400×108

= 2,0×105 m/s

Contoh Soal

2. Saat proton bergerak dari satu titik ke titik lainnya , terjadi beda potensial sebesar 1,44 x 105 V. Seberapa cepat proton akan bergerak jika dilepaskan dari satu titik ke titik lainnya ?

DiketahuiV = 1,44 x 105 Vq = 1,6 x 10-19 Cm = 1,67 x 10-27 Kgν2 = 0 m/s

Ditanya ν1 = ?

Jawab

EK yang diperoleh = EP yang hilangν2

2 - ν1

2 = q.V

(1,67 X 10-27). ν 22 – 0 = (1,6 x 10-19)(1,44 x 105 )0,835 X 10-27 . ν 22 = 2,304 X 10-14

ν2 2 =

ν2 2 =2,759 X 1013 = 28 X 1012

ν2 = 5,3 X 106 m/s

Kapasitor

Kapasitor adalah komponen elektronika yang digunakan untuk menyimpan muatan dan energi listrik. Pada prinsipnya, kapasitor terdiri dari dua konduktor yang berdekatan namun terpisah satu sama lain, yang membawa muatan yang sama besar namun berlawanan jenis. Kedua konduktor tersebut dipisahkan oleh bahan penyekat (isolator) yang disebut bahan (zat) dielektrik. Zat dielektrik yang digunakan sebagai menyekat akan membedakan jenis kapasitor, seperti keramik, mika, plastik, polyesterdan lain sebagainya.

Kapasitor disebut komponen pasif karena akan bekerja ketika diberi arus listrik, besar energi yang disimpan oleh sebuah kapasitor ditentukan oleh besar nilai kapasitor dan waktu pengisian kapasitor.

Jenis-Jenis Kapasitor Berdasarkan pemasangannya

Non PolarAdalah jenis kapasitor tanpa polaritas, artinya pemasangan dibolak-balik tidak masalah. Kapasitor jenis ini umumnya memiliki nilai kapasintansi yang kecil antara pikofarad dan nanofarad. Contoh kapasitor non polar adalah: kapasitor keramik, mika, dan polyester.

BipolarAdalah jenis kapasitor yang memiliki polaritas positif dan negatif. Hati-hati saat pemasangan kapasitor jenis ini karena jika dipasang terbalik akan merusak kapasitor bahkan bisa menimbulkan ledakan. Contoh kapasitor bipolar adalah: Elektrolit kapasitor (EKO).

Sifat-sifat dari kapasitor

Dapat menyimpan dan mengosongkan muatan listrik.

menahan arus searah (DC) Dapat mengalirkan arus bolak-balik. Untuk arus bolak-balik berfrekuensi rendah. Untuk arus searah (DC) kapasitor dapat

menghambat arus.

Kegunaan Kapasitor

Menyimpan muatan listrik, Memilih gelombang radio

(tuning), Sebagai perata arus pada

rectifier, Sebagai komponen rangkaian

starter kendaraan bermotor, Memadamkan bunga api

pada sistem pengapian mobil,

Sebagai filter dalam catu daya (power supply).

- Kapasitor Pelat Sejajar- Kapasitor Bola- Kapasitor Tabung atau Silinder

Kapasitansi Kapasitor dalam ruang hampa

Kapasitor Pelat Sejajar

Kapasitansi oleh kapasitor pelat sejajar dimana kedua permukaan pelat yang berhadapan, masing-masing dengan luas A, dipisahkan oleh suatu jarak d. Rumusnya

Keterangan : C = Kapasitansi (F) = 8,85 x 10-12 C2/N.m2 = 8,85 x 10-12 F/mA = luas (m2)d = jarak antara kedua pelat (m)

Kapasitor Bola

Dua kulit konduksi konsentris berbentuk bola dipisahkan oleh ruang hampa; kulit yang sebelah dalam mempunyai muatan +Q dengan jari-jari luar ra, dan kulit yang sebelah luar bermuatan –Q dengan jari-jari dalam rb.

𝐶=𝑄∆𝑉 =4𝜋𝜀 0 𝑟 𝑎 .𝑟𝑏

𝑟 𝑏−𝑟𝑎Keterangan : C = Kapasitansi (F) = 8,85 x 10-12 C2/N.m2 = 8,85 x 10-12 F/mr = jari-jari (m)

Kapasitor Silinder

Kapasitor tabung atau silinder terdiri dari dua silinder konduktor berbeda jari-jari yang mengapit bahan dielektrik diantaranya.

𝐶=2𝜋𝜀0𝐿

ln( 𝑟 𝑏𝑟 𝑎 )

Rumus

Keterangan

= 8,85 x 10-12 C2/N.m2 = 8,85 x 10-12 F/mr = Jari-jari (m)L = Panjang (m)

Kapasitor Dalam Rangkaian Seri dan Paralel

Rangkaian Seri Kapasitor (Kondensator)

Rangkaian Seri Kapasitor adalah Rangkaian yang terdiri dari 2 buah dan lebih Kapasitor yang disusun sejajar atau berbentuk Seri. Rangkaian Seri Kapasitor ini dapat digunakan untuk mendapat nilai Kapasitansi Kapasitor pengganti yang diinginkan. 

1𝐶𝑡𝑜𝑡𝑎𝑙=

1𝐶1 +

1𝐶2 +

1𝐶𝑛

RumusKeterangan: Ctotal = Total Nilai Kapasitansi KapasitorC1 = Kapasitor ke-1C2 = Kapasitor ke-2Cn = Kapasitor ke-n

 Rangkaian Paralel Kapasitor (Kondensator)

Rangkaian Paralel Kapasitor adalah Rangkaian yang terdiri dari 2 buah atau lebih Kapasitor yang disusun secara berderet atau berbentuk Paralel. Dengan menggunakan Rangkaian Paralel Kapasitor ini, kita dapat menemukan nilai Kapasitansi pengganti yang diinginkan.Rumus dari Rangkaian Paralel Kapasitor (Kondensator) adalah :Ctotal = C1 + C2 + C3 + C4 + …. + Cn

KeteranganCtotal = Total Nilai Kapasitansi KapasitorC1     = Kapasitor ke-1C2    = Kapasitor ke-2C3    = Kapasitor ke-3C4    = Kapasitor ke-4Cn     = Kapasitor ke-n

Contoh Soal

1. Suatu kapasitor keping sejajar berbentuk bujursangkar dengan sisi 10 cm dan jarak pemisah 1 mm. a. Hitung kapasitansinyab. Jika kapasitor ini dimuati sampai 12 V, berapa banyak muatan yang dipindahkan dari suatu keping ke keping lain?

Diketahui s = 10 cm = 0,1 m A = s x s = (0,1 x 0,1) m2 = 10-2 m2

d = 1 mm = 10-3 m = 8,85 x 10-12 F/m

Ditanya: a. C =?b. Q = ?

Jawab :a.

b. Q = C.V Q = 8,85 x 10-11 . 12 Q = 1,06 x 10-9 C

Contoh Soal

2. Tiga kapasitor yang masing-masing kapasitasnya 3 F, 6 F, dan 9 F dihubungkan seri. Kedua ujung dari gabungan tersebut dihubungkan dengan sumber tegangan yang besarnya 220 V. Tegangan antara ujung-ujung kapasitor yang 3 F adalah....

Diket Ditanya : V1 = ?C1 = 3 FC2 = 6 FC3 = 9 FVtotal = 220 V

Ctotal F

Penyelesaian

Mencari muatan gabungan:Qtotal = Ctotal x VtotalQgab = (18/11) × 220 = 360 C

Pada suatu rangkaian kapasitor seri seperti pada gambar, berlaku Q1 = Q2 = Q3 = Qtotal, sehingga nilai Q1 = 360 CTegangan pada C1 V1 = Q1 / C1V1 = 360 / 3 = 120 volt 

Aplikasi Listrik Statis Di Dunia Industri

Printer Laser

Ketika drum yang bermuatan positif berputar, laser bersinar melintasi permukaan yang tidak bermuatan. Laser akan menggambar pada kertas yang bermuatan negatif. Setelah melewati drum yang berputar kertas akan melewati fuser. 

Pada bagian fuser ini kertas akan mengalami pemanasan, hal ini yang menyebabkan kertas terasa panas pada saat keluar dari printer. Printer laser lebih cepat, lebih akurat, dan lebih ekonomis.

Mesin fotocopy

Mesin fotokopi menggunakan listrik statis untuk memfotokopi. Dalam mesin fotokopi permukaan silinder dilapis dengan suatu zat yang disebut selenium. Zat ini dapat dimuati listrik. Listrik statis memberikan balik muatan positif maupun negatif, dan dua muatan ini saling tarik-menarik. Mesin ini menggunakan muatan positif untuk membuat gambar dari bahan yang difotokopi. Kemudian dengan menaburkan bubuk hitam bermuatan negative pada gambar, fotokopi itu menjadi tampak.

Terima kasih