Catatan Fisika : Listrik Statis part 3

 

sumber : canva.com

KAPASITOR

Merupakan komponen listrik yang digunakan untuk menyimpan muatan listrik. Beberapa kegunaan lain dari kapasitor antara lain :

• Menyimpan muatan dan energi listrik

• Untuk memilih frekuensi pada radio penerima

• Untuk menyekat arus searah, sehingga arus DC tidak dapat melewati kapasitor

• Sebagai filter dalam pensuplai daya

Cara mengisi kapasitor adalah dengan menghubungan kaki kapasitor dengan kutub baterai searah (V)

Beberapa jenis kapasitor yang sering digunakan antara lain :

• Kapasitor keping sejajar
• Kapasitor bola
• Kapasitor silinder

A. KAPASITAS KAPASITOR

Menunjukkan kemampuan kapasitor untuk menyimpan muatan listrik. Secara matematis didefenisikan sebagai perbandingan tetap antara muatan (Q) yang tersimpan dalam kapasitor terhadap beda potensial (V) antara kedua konduktornya

B. KAPASITOR KEPING SEJAJAR

Kapasitor keping sejajar terdiri dari dua keping konduktor yang luasnya sama dan dipasang sejajar.

Jika ruang diantara dua keping kosong, maka besar kapasitasnya adalah :

Jika ruang antara keping diisi zat dielektrik maka kapasitasnya menjadi :

contoh soal 1 :

Sebuah kapasitor keping sejajar, luas tiap kepingnya 2000 cm² dan terpisah sejauh 1 cm satu sama lain. Beda potensial di antara keping 3000 V bila terisi udara, tetapi beda potensial menjadi 1000 V ketika diantara keping disisipkan bahan dielektrik. Besar kapasitas kapasitor mula-mula dan kapasitas setelah penyisipan bahan dielektrik adalah  (ε_o = 9 x 10^-12 C²N^-1m^-2 )

Jawab :

(a) besar kapasitas mula-mula

(b) kapasitas setelah di isi bahan dielektrik 

• Muatan Q pada tiap-tiap keping :            

                  

                 

contoh soal 2 :

Sebuah kapasitor keping sejajar diudara mempunyai kapasitas C. Bila jarak antara keduakepingnya diubah menjadi ½ kali semula dan kedua keping dicelupkan kedalam bahan dielektrik dengan konstanta dielektrik = 2, maka kapasitasnya menjadi …

jawab :

C. EFEK PERUBAHAN KAPASITAS

• Kapasitas dari kapasitor dapat diubah dengan berbagai cara 

• Apabila perubahan kapasitas dilakukan setelah hubungan kapasitor dengan baterai dilepaskan terlebih dahulu, maka muatan yang tersimpan dalam kapasitor tidak berubah

             Q₁ = Q₂ » C₁ V₁ = C₂ V

• Apabila hubungan kapasitor dengan baterai dipertahankan maka beda potensial kaki kapasitor tidak berubah 

              V₁ = V₂  

       

                 

CONTOH SOAL :

Sebuah kapasitor keping sejajar mempunyai kapasitas C dan jarak antar keping adalah d. Keping yang satu diberi muatan listrik +Q dan keping lain diberi muatan -Q sehingga besar potensianya V. Jika jarak antar keping diubah menjadi 4 d, sedangkan muatan pada kapasitor tetap, besarnya kapasitas dan beda potensialnya akan menjadi …

       

D. RANGKAIAN KAPASITOR

Kapasitor dapat dirangkai secara seri, paralel atau gabungan seri dan paralel

1. Rangkaian Seri  

         

     

Pada rangkaian kapasitor seri berlaku :         

• Muatan tiap-tiap kapasitor sama, yaitu sama dengan muatan total pada kapasitor itu 

            Q₁ = Q₂ = Q₃ = Q_total

• Beda potensial total pada rangkaian sama dengan jumlah beda potensial pada tiap-tiap kapasitor

            V₁ + V₂ + V₃ + V₄ = V_total

•  Kapasitas total rangkaian : 

             

2. Rangkaian Paralel

Pada rangkaian paralel berlaku :

• Muatan kapasitor total = jumlah muatan pada tiap-tiap kapasitor

            Q₁ + Q₂ + Q₃ = Q_total

•  Beda potensial tiap kapasitor = beda potensial total pada rangkaian

             V₁ = V₂ = V₃ = V₄ = V_total

•   Kapasitas total rangkaian :

              C₁ + C₂ + C₃ = C_total

Langkah-langkah menyelesaikan soal rangkaian kapasitor campuran seri-paralel

(a) Hitung terlebih dahulu kapasitas rangkaian

(b) Hitung muatan total pada rangkai

(c) Pada rangkaian seri, masukkan nilai muatan

(d) Pada rangkaian paralel, masukkan nilai beda potensial 

contoh soal 1

Dua kapasitor dengan kapasitas C₁ = 30 pF dan C₂ = 60 pF dihubungkan seri, lalu dipasang pada tegangan listrik 100 V, seperti ditunjukkan oleh gambar. Hitung besar muatan listrik dan beda potensial pada masing-masing kapasitor ?

jawab :

             

contoh soal 2 :

Perhatikan gambar dibawah ini !

        

Dalam rangkaian tersebut, besar muatan listrik yang menempati kapasitor 10 µF dan 5 µF

             

               

E. ENERGI YANG TERSIMPAN DALAM KAPASITO

Pada saat muatan listrik diberikan terhadap kapasitor terjadi perpindahan muatan dari satu keping ke keping lainnya. Besar usaha yang dilakukan untuk memindahkan muatan tersebut dapat dituliskan :

        

CONTOH SOAL :

Perhatikan gambar berikut ini !

  

Besar energi yang tersimpan dalam kapasitor 5µF adalah ...

           

Halo good learner, hari ini @studygramfisika akan berbagi catatan kelas 12 Listrik Statis part 3. Listrik statis part ketiga ini akan membahas mengenai kapasitor, kapasitor keping sejajar, kapasitansi, dan juga rangkaian kapasitor. Saya sarankan adik-adik juga membaca listrik statis 1 dan listrik statis 2 ya.

Selamat belajar😊