Top Banner
Potensial Listrik & Kapasitor
26

Potensial Listrik & Kapasitor...Potensial Listrik Potensial listrik merupakan besar energi potensial tiap satuan muatan. Karena potensial listrik adalah energi potensial elektrostatik

Apr 30, 2021

Download

Documents

dariahiddleston
Welcome message from author
This document is posted to help you gain knowledge. Please leave a comment to let me know what you think about it! Share it to your friends and learn new things together.
Transcript
Page 1: Potensial Listrik & Kapasitor...Potensial Listrik Potensial listrik merupakan besar energi potensial tiap satuan muatan. Karena potensial listrik adalah energi potensial elektrostatik

Potensial Listrik & Kapasitor

Page 2: Potensial Listrik & Kapasitor...Potensial Listrik Potensial listrik merupakan besar energi potensial tiap satuan muatan. Karena potensial listrik adalah energi potensial elektrostatik

Energi potensial listrik adalah usaha untuk memindahkan

muatan uji ke sekitar muatan sumber.

Dengan :

q = muatan sumber (C)

q’ = muatan uji (C)

Ep = energi potensial listrik (J)

Page 3: Potensial Listrik & Kapasitor...Potensial Listrik Potensial listrik merupakan besar energi potensial tiap satuan muatan. Karena potensial listrik adalah energi potensial elektrostatik

Potensial Listrik

Potensial listrik merupakan besar energi potensial tiap

satuan muatan.

Karena potensial listrik adalah energi potensial

elektrostatik per satuan muatan, maka satuan SI untuk

beda potensial adalah joule per coulomb atau volt

(V). 1 V = 1 J/C

Karena diukur dalam volt maka beda potensial

terkadang disebut voltase atau tegangan.

Page 4: Potensial Listrik & Kapasitor...Potensial Listrik Potensial listrik merupakan besar energi potensial tiap satuan muatan. Karena potensial listrik adalah energi potensial elektrostatik

Dengan :

V = potensial listrik (J/C atau V)

q = muatan sumber (C)

r = jarak antar muatan sumber dan

muatan uji (m)

Page 5: Potensial Listrik & Kapasitor...Potensial Listrik Potensial listrik merupakan besar energi potensial tiap satuan muatan. Karena potensial listrik adalah energi potensial elektrostatik

Potensial Listrik

Energi Potensial listrik Energi yang diperlukan untuk memindahkan

Sebuah muatan ( “ melawan gaya listrik” )

Potensial Listrik Energi potensial per satuan muatan yang bisa di

ukur adalah beda potensial

Satuan Energi potensial Joule

Satuan beda potensial Volt

Page 6: Potensial Listrik & Kapasitor...Potensial Listrik Potensial listrik merupakan besar energi potensial tiap satuan muatan. Karena potensial listrik adalah energi potensial elektrostatik

𝑊𝐴𝐵 = ∆𝐸𝑝 = 𝐸𝑃𝐵 - 𝐸𝑃𝐴

Page 7: Potensial Listrik & Kapasitor...Potensial Listrik Potensial listrik merupakan besar energi potensial tiap satuan muatan. Karena potensial listrik adalah energi potensial elektrostatik

Energi Potensial Listrik

Sebuah muatan uji q’ diletakkan di dekat muatansumber q, maka energi potensial yang dimiliki oleh

muatan uji q’ adalah

'

4

1

0 r

qqEp

+ rq q’

Page 8: Potensial Listrik & Kapasitor...Potensial Listrik Potensial listrik merupakan besar energi potensial tiap satuan muatan. Karena potensial listrik adalah energi potensial elektrostatik

Usaha untuk memindahkan muatan listrik

Usaha yang diperlukan untuk memindahkan sebuahmuatan uji q’ dari a ke b yang dipengaruhi oleh

muatan sumber q adalah

'

4

1'

4

1

00 ab

ab

ababba

r

qq

r

qqW

EpEpWW

+ raq a

b

rb

Page 9: Potensial Listrik & Kapasitor...Potensial Listrik Potensial listrik merupakan besar energi potensial tiap satuan muatan. Karena potensial listrik adalah energi potensial elektrostatik

Potensial listrik oleh muatan titik

Bila kuat medan merupakan besaran vektor, makapotensial listrik merupakan besaran skalar. Muatan

positif akan menghasilkan potensial positif di sekitarnya, sedangkan muatan negatif akan

menghasilkan potensial negatif.

4

1

0 A

Ar

qV

4

1

0 B

Br

qV

+

-

rAq A

BrBq

Page 10: Potensial Listrik & Kapasitor...Potensial Listrik Potensial listrik merupakan besar energi potensial tiap satuan muatan. Karena potensial listrik adalah energi potensial elektrostatik

Sedangkan potensial listrik pada satu titik karenapengaruh beberapa muatan listrik merupakan jumlah

aljabar dari masing2 muatan.

4

1

0

i i

i

r

qV

Page 11: Potensial Listrik & Kapasitor...Potensial Listrik Potensial listrik merupakan besar energi potensial tiap satuan muatan. Karena potensial listrik adalah energi potensial elektrostatik

X

Y

q1

q2

q3

P

𝑟3

𝑟2

𝑟 𝑟1

Tentukan potensial listrik pada titik

pengamatan P Yang berada pada posisi r ??

i) Jarak muatan q1 ke titik P:

ii) Jarak muatan q2 ke titik P:

iii) Jarak muatan q3 ke titik P:𝑅3 = 𝑟 − 𝑟3

𝑅2 = 𝑟 − 𝑟2

𝑅1 = 𝑟 − 𝑟1

i) Potensial yang dihasilkan muatan q1

ii) Potensial yang dihasilkan muatan q2

iii) Potensial yang dihasilkan muatan q3

𝑉2 = 1

4𝜋ε𝑜

𝑞2

𝑅2=

1

4𝜋ε𝑜

𝑞2

𝑟 − 𝑟2

𝑉3 = 1

4𝜋ε𝑜

𝑞3

𝑅3=

1

4𝜋ε𝑜

𝑞3

𝑟 − 𝑟3

𝑉1 = 1

4𝜋ε𝑜

𝑞1

𝑅1=

1

4𝜋ε𝑜

𝑞1

𝑟 − 𝑟1

𝑉 = 𝑉1 + 𝑉2 + 𝑉3

Page 12: Potensial Listrik & Kapasitor...Potensial Listrik Potensial listrik merupakan besar energi potensial tiap satuan muatan. Karena potensial listrik adalah energi potensial elektrostatik

Kapasitor Kapasitansi kapasitor

Kapasitor pelat sejajar

Memperbesar kapasitansi kapasitor

Kapasitor satu bola konduktor

Kapasitansi dua bola konduktor konsentris

Kapasitor dua silindris konsentris

Kapasitor variable

Rangkaian kapasitor

Page 13: Potensial Listrik & Kapasitor...Potensial Listrik Potensial listrik merupakan besar energi potensial tiap satuan muatan. Karena potensial listrik adalah energi potensial elektrostatik

Kapasitor

Kapasitor terdiri dari dua permukaan konduktor yang

dipisahkan oleh suatu bahan isolator yang disebut

sebagai dielektrik.

Permukaan konduktor tersebut dapat berupa plat

berbentuk bulat atau persegi atau berupa silinder

atau bola.

Kegunaan kapasitor adalah sebagai media

penyimpanan energi listrik dalam bentuk elektrostatis

dalam bahan dielektrik.

Page 14: Potensial Listrik & Kapasitor...Potensial Listrik Potensial listrik merupakan besar energi potensial tiap satuan muatan. Karena potensial listrik adalah energi potensial elektrostatik

Kapasitansi kapasitor

Sifat bahan yang mencerminkan kemampuannya

untuk menyimpan muatan listrik

V

qC

Keterangan :

q = muatan (C)

C = kapasitansi kapasitor (F)

V = besar tegangan (V)

Page 15: Potensial Listrik & Kapasitor...Potensial Listrik Potensial listrik merupakan besar energi potensial tiap satuan muatan. Karena potensial listrik adalah energi potensial elektrostatik
Page 16: Potensial Listrik & Kapasitor...Potensial Listrik Potensial listrik merupakan besar energi potensial tiap satuan muatan. Karena potensial listrik adalah energi potensial elektrostatik
Page 17: Potensial Listrik & Kapasitor...Potensial Listrik Potensial listrik merupakan besar energi potensial tiap satuan muatan. Karena potensial listrik adalah energi potensial elektrostatik
Page 18: Potensial Listrik & Kapasitor...Potensial Listrik Potensial listrik merupakan besar energi potensial tiap satuan muatan. Karena potensial listrik adalah energi potensial elektrostatik

5.1 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.

Page 19: Potensial Listrik & Kapasitor...Potensial Listrik Potensial listrik merupakan besar energi potensial tiap satuan muatan. Karena potensial listrik adalah energi potensial elektrostatik

Kegunaan Kapasitor

Untuk 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 kapasitor

Kapasitor bentuk keping sejajar

Kapasitor bentuk bola sepusat

Kapasitor bentuk silinder

Page 20: Potensial Listrik & Kapasitor...Potensial Listrik Potensial listrik merupakan besar energi potensial tiap satuan muatan. Karena potensial listrik adalah energi potensial elektrostatik

5.2 Kapasitas Kapasitor

Bila luas masing2 keping A, maka :

Tegangan antara keduakeping :

Jadi kapasitas kapasitor untuk ruang hampa adalah :

A

QE

00

A

dQdEV

0

..

d

A

V

QC 00

+

+

+

+

+q -q

A

d

E

-

-

-

-

Page 21: Potensial Listrik & Kapasitor...Potensial Listrik Potensial listrik merupakan besar energi potensial tiap satuan muatan. Karena potensial listrik adalah energi potensial elektrostatik

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

Hubungan antara C0 dan C adalah :

Kapasitas kapasitor akan berubah harganya 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.

00 karena KKCC

d

AKC 0

Page 22: Potensial Listrik & Kapasitor...Potensial Listrik Potensial listrik merupakan besar energi potensial tiap satuan muatan. Karena potensial listrik adalah energi potensial elektrostatik

5.2Hubungan Kapasitor

a. Hubungan Seri

Kapasitor yang dihubungkan seri akan mempunyai muatan yang sama.

321

1111

CCCCs

321 QQQQ

s

adcdbcabC

QV

C

QV

C

QV

C

QV ; ; ;

321

Page 23: Potensial Listrik & Kapasitor...Potensial Listrik Potensial listrik merupakan besar energi potensial tiap satuan muatan. Karena potensial listrik adalah energi potensial elektrostatik

b. Hubungan Paralel

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

321 CCCCp

; ; ; ; 332211 VCQVCQVCQVCQ p

Page 24: Potensial Listrik & Kapasitor...Potensial Listrik Potensial listrik merupakan besar energi potensial tiap satuan muatan. Karena potensial listrik adalah energi potensial elektrostatik

5.4 Energi Kapasitor

Sesuai dengan fungsinya, maka kapasitor yang mempunyai kapasitas besar akan dapat menyimpan energi yang lebih besar pula.

Persamaannya :

QVCVW212

21

Page 25: Potensial Listrik & Kapasitor...Potensial Listrik Potensial listrik merupakan besar energi potensial tiap satuan muatan. Karena potensial listrik adalah energi potensial elektrostatik

Contoh :

1. Tentukan kapasitas kapasitor yang mempunyai luaskeping 1 cm2 dan jarak antara kepingnya 0,2 cm, bila muatan masing2 keping sebesar 5 μC dan ε0 = 8,85 x 10-12 C2/Nm2 dan diantara medium adabahan dengan konstanta dielektrik 2.

2. Suatu kapasitor keping sejenis mempunyaikapasitas 5 μF, jika ruang diantara keping2 berisiudara. Jika ruang tersebut diisi porselin, kapasitasnya 30 μF. Berapakah konstantadielektrik porselin ?

3. Suatu kapasitor berisi udara, tegangannya V0. Kapasitor itu kemudian diisi mika (K = 5) dandiisolasi (muatannya dibuat tetap). Berapakahtegangan kapasitor itu sekarang ?

Page 26: Potensial Listrik & Kapasitor...Potensial Listrik Potensial listrik merupakan besar energi potensial tiap satuan muatan. Karena potensial listrik adalah energi potensial elektrostatik

4. Tiga buah kapasitor dihubungkan secara seri dan paralel, C1 = 1 μF, C2 = 2 μF, C3 = 3 μF dihubungkan dengan sumber tegangan 12 V. Tentukanlah (a) Kapasitas gabungannya, (b) muatan masing2 kapasitor.

5. Terdapat suatu rangkaian dengan 5 buah kapasitor yang sama besarnya. Tentukan kapasitas antara titik K dan M.

6. Jika sebuah kapasitor yang berkapasitas 10 μFmempunyai energi listrik sebesar 1 Joule, maka berapakah tegangannya ?