Pertemuan 5 Kapasitansi Dan Dielektrika (1)

8/18/2019 Pertemuan 5 Kapasitansi Dan Dielektrika (1)

1/25

Kapasitansi dan Dielektrikum


2/25

Tujuan

Mahasiswa memahami:

1. Kapasitor dan kapasitansi

2. Kapasitor dalam sambungan seri dan paralel3. Dielektrikum


3/25

Kapasitor

Kapasitor adalah dua konduktor sebarang yangdipisahkan oleh sebuah material pengisolasi.

Bila sebuah kapasitor diberi muatan ( charged ) makakedua konduktor itu mempunyai muatan Q yang samabesar tapi berlawanan tanda. !al ini menghasilkanselisih potensial V ab di antara kedua konduktor

Dalam diagram rangkaian kapasitor dinyatakan olehsalah satu dari simbol berikut:


4/25

Kapasitansi

Medan listrik di sebarang titik di dalam daerah di antarakonduktor"konduktor sebanding dengan besar muatan Q padatiap konduktor. Maka didapatkan bahwa selisih potensial V ab diantara kedua konduktor sebanding dengan Q.

Kapasitansi C dide#inisikan sebagai rasio muatan terhadapselisih potensial. $atuan $% untuk kapasitansi dinamakan satufarad (diambil dari nama &araday).

C = Q ' V ab


5/25

Perhatian

angan keliru dalam membedakan simbol C untuk kapasitansi yang selalu di etak dalamhuru# miring dengan singkatan * untuk satuancoulomb yang tidak pernah di etak dalamhuru# miring


6/25

KapasitorPelat Sejajar

Bentuk paling sederhana dari kapasitor adalah2 pelat konduksi yang se+a+ar yang luasnyamasing"masing A yang terpisah dengan +arak d yang ke il dibandingkan dengan ukuran A .

ika kedua pelat diberi muatan maka medanlistriknya homogen dan terlokalisasi dalam daerahdi antara pelat"pelat tersebut. Muatan pada pelatdidistribusikan se ara homogen pada permukaan"permukaan yang berhadapan.


7/25

Medan Listrik KapasitorPelat Sejajar

Dengan menggunakan prinsip superposisimedan"medan listrik dan hukum ,aussdidapatkan bahwa medan listrik E - ' dimana adalah kerapatan muatan permukaanpada setiap pelat. %ni sama dengan besar muatantotal Q pada setiap pelat dibagi dengan luas /atau σ = Q/A .$ehingga E dapat dinyatakan sebagai

E - σ - Q A


8/25


9/25

ontoh Soal !"

$ebuah kapasitor pelat se+a+ar mempunyai kapasitansisebesar 1 &. ika pelat"pelat itu terpisah 1 mmberapakah luas pelat"pelat tsb0

Pen#elesaianDiketahui: C - 1 & dan d - 1 1 "3 mDitanya: A = 0

awab: C = 0 A atau A = C d d 0

- (1 &)(1 1 "3 m)

( 1 "12 &'m) = 1 1 1 m 2


10/25

ontoh Soal !$

4elat"pelat sebuah kapasitor pelat se+a+ar dalam ruanghampa terpisah se+auh mm dan luasnya 2 m 2 . $ebuahselisih potensial 1 k5 diaplikasikan sepan+ang kapasitor

itu. !itunglah a) kapasitansi b) muatan pada setiap pelat) medan listrik dalam ruang di antara pelat"pelat itu.

Pen#elesaianDiketahui: d - 1 "3 m A - 2 m 2 dan V - 1 . 5Ditanya: C, Q dan E = 0

awab: a) C = 0 A - ( 1 "12 &'m)(2 m 2)

d ( 1 "3 m) = 3 6 1 "7 &


11/25

Pen#elesaian Soal !$

b) Q = CV ab - (3 6 1 "7 *'5)(1 1 "6 5)

- 3 6 1 " * Muatan pada kapasitor itu adalah 83 6 1 " *

dan "3 6 1 " *.

) Besarnya medan listrik adalah E = Q - 3 6 1 " *

0 A ( 1"12

&'m)(2 m2

) = 2 1 9 '*


12/25

Kapasitor dalam Sambungan Seri


13/25

Kapasitor dalam Sambungan Paralel


14/25

Strategi Pen#elesaian Soal

Menghitung Potensial Listriko ika sebuah kapasitor memiliki muatan Q maka pelat

pada potensial yang lebih tinggi bermuatan 8 Q danpelat lainnya bermuatan " Q

o ika disambung se ara seri kapasitor kapasitor selalumempunyai muatan yang sama beda potensialberbeda ke uali kapasitansinya sama dan bedapotensial total adalah +umlah beda potensial indi;idu

o ika disambung se ara paralel kapasitor kapasitorselalu mempunyai beda potensial yang samamuatan berbeda ke uali kapasitansinya sama danmuatan total adalah +umlah muatan indi;idu


15/25

ontoh Soal !%


16/25

Pen#elesaian


17/25

&nergi Potensial dalam Kapasitor


18/25

Kerapatan &nergi Listrikdalam Ruang Hampa


19/25

ontoh Soal !'

ika energi potensial 1 oule akan disimpan dalamsebuah ;olume 1 m 3 dalam ruang hampa berapakahmedan listrik yang diperlukan0

Pen#elesaianDiketahui: u - (1 )'(1 m 2)m - 1 'm 2 Ditanya: E = 0

awab: E = 2u - 2 (1 'm 2)

0 ( 1 "12 * 2 ' .m 2) = 6 ? 1 '* = 6 ? 1 5'm


20/25

Konstanta DielektrikBila ruang di antara konduktor"konduktor diisi dengansebuah material dielektrik maka kapasitansi C bertambah dengan sebuah #aktor K yang dinamakankonstanta dielektrik material tersebut.

K - C ' C .

Kapasitansi semula C . diberikan oleh C . - Q ' V . dankapasitansi C dengan kehadiran dielektrik adalah C . - Q ' V. Muatan Q adalah sama untuk setiap kasus danV lebih ke il daripada V . .

$ehingga dapat disimpulkan bahwa kapasitansi Cdengan kehadiran dielektrik lebih besar daripada C . .


21/25

Muatan (nduksi dan Polarisasi

@ntuk +umlah muatan yang tetap pada pelat"pelatkapasitor muatan induksi pada permukaan dielektrikakan mengurangi medan listrik dan selisih potensial diantara pelat"pelat itu oleh #aktor K yang sama.

Muatan permukaan dihasilkan dari polarisasi yaknipenyusunan kembali se ara mikroskopik dari muatandalam dielektrik yang ditimbulkan oleh orientasi kembalimolekul"molekul polar dalam sebuah medan listrik yang

diaplikasikan atau pen iptaan momen dipol terinduksidalam material nonpolar.


22/25

Permiti)itas Dielektrik

@ntuk sebuah kapasitor pelat se+a+ar dengan dielektrikyang mengisi ruang di antara kedua pelatnyakapasitansi C adalah:

C = KC . - K . A = Ad d

Dimana - K . dinamakan permiti;itas dielektrik.


23/25

Kerusakan dan KekuatanDielektrikDi bawah medan yang ukup kuat dielektrik men+adikonduktor. 4eristiwa ini disebut kerusakan dielektrik ( dielectric breakdown ).Besar medan listrik maksimum yang dapat ditahan olehsebuah material tanpa kerusakan dinamakan kekuatandielektrik ( dielectric trength ). Kekuatan dielektrik udarakering adalah sekitar 3 1 9 5'm.Kekuatan dielektrik material pengisolasi yang laAimdigunakan semuanya mempunyai nilai yang +auh lebih

besar dari kekuatan dielektrik udara kering.


24/25

Kerapatan &nergi danHukum *auss dalam Dielektrik

Kerapatan


25/25

Pekerjaan Rumah

Kumpul lusa ke Ketua Kelas

Terlambat (T) = -25 % nilai

Yang absen sudah 4x hati2

Rekap Nilai ementara

!ngat"" # kuliah $ K = $ am di kelas & $ amtugas terstruktur & $ am bela ar mandiri

Pertemuan 5 Kapasitansi Dan Dielektrika (1)

Documents