√Kapasitas Kapasitor ⊗ Full Pembahasanya

Pembahasan Soal MIPA , Baik dari segi perhitungan serta rumus singkatnya, sangatlah dibutuhkan untuk membantu dalam menyelesaikan permasalahan yang dihadapi oleh setiap siswa.Kebanyakan dari siswa itu kurang menyukainya karena mereka menganggapnya sangatlah rumit dan susah dengan berbagai rumus yang ada.

√Kapasitas Kapasitor ⊗ Full Pembahasanya

Dan jika kita lihat dari sisi yang positif, MIPA -Matemarika dan csnya jika kita nalar dari segi logika sebenarnya sangatlagh mudah. Dan kita tidak perlu menghapal rumusnya. Sebab pada dasarnya MIPA meruapakan ilmu pasti yang memang sudah di tentukan dan di golongkan solusi dari permasalahan yang ada,.

Trik Menyukai MIPA : kita jangan anggap MIPA itu pelajaran yang membosankan,dan susah, saat belajar MIPA kita hubungankan dengan dengan kehidupan sehari-hari, belajar MIPA bisa kita buat ke sebuah cerita yang menarik

Kapasitas kapasitor

Pengertian kapasitansi
Gelas kecil dapat menampung sedikit air minum, sedangkan gelas besar dapat menampung lebih banyak air minum. Semakin besar volume gelas, semakin banyak air yang dapat ditampung. Jadi setiap gelas mempunyai kapasitas atau ukuran kemampuan menampung air. Seperti gelas, kapasitor juga mempunyai kemampuan menampung muatan listrik dan energi potensial listrik. Kapasitas kapasitor atau ukuran kemampuan suatu kapasitor menyimpan muatan listrik dan energi potensial listrik disebut kapasitansi.

Faktor-faktor yang mempengaruhi kapasitansi
Ukuran kemampuan gelas menampung air ditentukan oleh volume gelas itu. Bagaimana dengan kapasitor, apa yang menentukan ukuran kemampuan kapasitor menyimpan muatan listrik ?

Gambar di samping menunjukkan kapasitor sederhana yang terdiri dari dua pelat konduktor yang terpisah sejauh jarak tertentu. Sebelum dihubungkan ke sumber tegangan, misalnya baterai, kedua pelat tidak bermuatan listrik. Selanjutnya salah satu pelat dihubungkan ke kutub positif baterai dan pelat lainnya dihubungkan ke kutub negatif baterai menggunakan kabel.

Setelah dihubungkan ke kutub positif baterai, muatan positif pada baterai menarik elektron yang bermuatan negatif pada pelat sehingga elektron berpindah ke kutub positif baterai. Hal ini menyebabkan pelat berkekurangan elektron (muatan negatif) dan berkelebihan proton (muatan positif) sehingga pelat menjadi bermuatan positif.

Demikian juga setelah dihubungkan ke kutub negatif baterai, muatan positif pada pelat menarik elektron yang bermuatan negatif pada kutub negatif baterai sehingga elektron bergerak ke pelat. Hal ini menyebabkan pelat berkelebihan elektron sehingga pelat menjadi bermuatan negatif.

Proses perpindahan elektron di antara pelat dan baterai terhenti setelah beda potensial antara kedua pelat sama dengan beda potensial antara kedua kutub baterai.

Bagaimana caranya agar muatan listrik pada kedua pelat konduktor bertambah ? Dengan kata lain, apa yang harus dilakukan agar terjadi perpindahan elektron lagi ? Perpindahan elektron terjadi hanya ketika beda potensial listrik di antara kedua kutub baterai lebih besar daripada beda potensial listrik di antara kedua keping konduktor. Agar terjadi perpindahan elektron lagi sehingga muatan listrik pada masing-masing pelat konduktor bertambah maka baterai yang digunakan diganti dengan baterai lain atau sumber tegangan lain yang mempunyai beda potensial listrik lebih besar. Perpindahan elektron terhenti ketika beda potensial sumber tegangan sama dengan beda potensial kapasitor karenanya jika beda potensial sumber tegangan semakin besar maka beda potensial kapasitor juga semakin besar.

Berdasarkan ulasan di atas dapat disimpulkan bahwa semakin besar muatan listrik yang tersimpan pada masing-masing pelat konduktor, semakin besar beda potensial listrik antara kedua pelat konduktor tersebut. Jadi muatan listrik (Q) sebanding dengan beda potensial listrik (V). Hubungan antara muatan listrik dengan beda potensial listrik dinyatakan dalam kesebandingan berikut ini :
Q α V
Kesebandingan di atas diubah menjadi persamaan dengan menambahkan konstanta kesebandingan C :
Q = C V atau C = Q / V
Keterangan : Q = muatan listrik (Coulomb), V = beda potensial listrik atau tegangan listrik (Volt), C = konstanta kesebandingan, yang dinamakan kapasitansi kapasitor.

Nilai kapasitansi tidak bergantung pada muatan listrik dan tegangan listrik tetapi bergantung pada bentuk dan ukuran pelat konduktor. Pembuktian matematis bahwa kapasitansi bergantung pada bentuk dan ukuran pelat konduktor dijelaskan pada tulisan tentang jenis-jenis kapasitor berdasarkan bentuk keping konduktor yakni kapasitor keping sejajar, kapasitor silinder dan kapasitor bola. Pada tulisan tersebut, diandaikan di antara kedua keping konduktor terdapat ruang hampa udara.

Kapasitansi suatu kapasitor juga bergantung pada sifat materi yang berada di antara kedua pelat konduktor. Materi yang berada di antara kedua pelat konduktor disebut dielektrik. Kapasitansi kapasitor yang mempunyai dielektrik diulas secara mendalam pada tulisan tentang konstanta dielektrik.

Satuan kapasitansi
Satuan muatan listrik adalah Coulomb dan satuan beda potensial listrik adalah Volt sehingga berdasarkan persamaan kapasitansi di atas, satuan kapasitansi adalah Coulomb per Volt (C/V), disebut juga Farad (F) yang berasal dari nama ilmuwan Inggris Michael Faraday (1791-1867). Jadi 1 Farad = 1 Coulomb/Volt.

Misalkan sebuah kapasitor mempunyai nilai 2 Farad berarti kapasitor itu menyimpan muatan listrik sebesar +2 Coulomb pada salah satu pelat konduktor dan -2 Coulomb pada pelat konduktor lainnya, di mana kedua pelat konduktor itu mempunyai beda potensial sebesar 1 Volt. Apabila baterai 12 Volt dihubungkan ke kapasitor tersebut maka salah satu pelat konduktor bermuatan listrik sebesar Q = C V = (2)(12 Volt) = +24 Coulomb sedangkan pelat konduktor lainnya bermuatan -24 Coulomb.

Perlu diketahui bahwa Farad merupakan satuan kapasitansi yang sangat besar sehingga biasanya digunakan satuan lebih kecil yakni mikroFarad disingkat μF (10-6 Farad) hingga pikoFarad disingkat pF (10-12 Farad). Perhitungan matematis untuk menunjukan bahwa Farad merupakan satuan yang sangat besar dibahas pada contoh soal kapasitor keping sejajar.

Ebook Listrik Statis 438.87 KB

(Ukuran kertas : F4, Jumlah halaman : 36)

Materi Pembelajaran :

1. Muatan Listrik
2. Hukum Coulomb
3. Medan Listrik
4. Fluks Listrik
5. Hukum Gauss
6. Energi Potensial Listrik
7. Potensial Listrik
8. Kapasitor

Kapasitas kapasitor

Pengertian kapasitansi
Gelas kecil dapat menampung sedikit air minum, sedangkan gelas besar dapat menampung lebih banyak air minum. Semakin besar volume gelas, semakin banyak air yang dapat ditampung. Jadi setiap gelas mempunyai kapasitas atau ukuran kemampuan menampung air. Seperti gelas, kapasitor juga mempunyai kemampuan menampung muatan listrik dan energi potensial listrik. Kapasitas kapasitor atau ukuran kemampuan suatu kapasitor menyimpan muatan listrik dan energi potensial listrik disebut kapasitansi.

Faktor-faktor yang mempengaruhi kapasitansi
Ukuran kemampuan gelas menampung air ditentukan oleh volume gelas itu. Bagaimana dengan kapasitor, apa yang menentukan ukuran kemampuan kapasitor menyimpan muatan listrik ?

Gambar di samping menunjukkan kapasitor sederhana yang terdiri dari dua pelat konduktor yang terpisah sejauh jarak tertentu. Sebelum dihubungkan ke sumber tegangan, misalnya baterai, kedua pelat tidak bermuatan listrik. Selanjutnya salah satu pelat dihubungkan ke kutub positif baterai dan pelat lainnya dihubungkan ke kutub negatif baterai menggunakan kabel.

Setelah dihubungkan ke kutub positif baterai, muatan positif pada baterai menarik elektron yang bermuatan negatif pada pelat sehingga elektron berpindah ke kutub positif baterai. Hal ini menyebabkan pelat berkekurangan elektron (muatan negatif) dan berkelebihan proton (muatan positif) sehingga pelat menjadi bermuatan positif.

Demikian juga setelah dihubungkan ke kutub negatif baterai, muatan positif pada pelat menarik elektron yang bermuatan negatif pada kutub negatif baterai sehingga elektron bergerak ke pelat. Hal ini menyebabkan pelat berkelebihan elektron sehingga pelat menjadi bermuatan negatif.

Proses perpindahan elektron di antara pelat dan baterai terhenti setelah beda potensial antara kedua pelat sama dengan beda potensial antara kedua kutub baterai.

Bagaimana caranya agar muatan listrik pada kedua pelat konduktor bertambah ? Dengan kata lain, apa yang harus dilakukan agar terjadi perpindahan elektron lagi ? Perpindahan elektron terjadi hanya ketika beda potensial listrik di antara kedua kutub baterai lebih besar daripada beda potensial listrik di antara kedua keping konduktor. Agar terjadi perpindahan elektron lagi sehingga muatan listrik pada masing-masing pelat konduktor bertambah maka baterai yang digunakan diganti dengan baterai lain atau sumber tegangan lain yang mempunyai beda potensial listrik lebih besar. Perpindahan elektron terhenti ketika beda potensial sumber tegangan sama dengan beda potensial kapasitor karenanya jika beda potensial sumber tegangan semakin besar maka beda potensial kapasitor juga semakin besar.

Berdasarkan ulasan di atas dapat disimpulkan bahwa semakin besar muatan listrik yang tersimpan pada masing-masing pelat konduktor, semakin besar beda potensial listrik antara kedua pelat konduktor tersebut. Jadi muatan listrik (Q) sebanding dengan beda potensial listrik (V). Hubungan antara muatan listrik dengan beda potensial listrik dinyatakan dalam kesebandingan berikut ini :
Q α V
Kesebandingan di atas diubah menjadi persamaan dengan menambahkan konstanta kesebandingan C :
Q = C V atau C = Q / V
Keterangan : Q = muatan listrik (Coulomb), V = beda potensial listrik atau tegangan listrik (Volt), C = konstanta kesebandingan, yang dinamakan kapasitansi kapasitor.

Nilai kapasitansi tidak bergantung pada muatan listrik dan tegangan listrik tetapi bergantung pada bentuk dan ukuran pelat konduktor. Pembuktian matematis bahwa kapasitansi bergantung pada bentuk dan ukuran pelat konduktor dijelaskan pada tulisan tentang jenis-jenis kapasitor berdasarkan bentuk keping konduktor yakni kapasitor keping sejajar, kapasitor silinder dan kapasitor bola. Pada tulisan tersebut, diandaikan di antara kedua keping konduktor terdapat ruang hampa udara.

Kapasitansi suatu kapasitor juga bergantung pada sifat materi yang berada di antara kedua pelat konduktor. Materi yang berada di antara kedua pelat konduktor disebut dielektrik. Kapasitansi kapasitor yang mempunyai dielektrik diulas secara mendalam pada tulisan tentang konstanta dielektrik.

Satuan kapasitansi
Satuan muatan listrik adalah Coulomb dan satuan beda potensial listrik adalah Volt sehingga berdasarkan persamaan kapasitansi di atas, satuan kapasitansi adalah Coulomb per Volt (C/V), disebut juga Farad (F) yang berasal dari nama ilmuwan Inggris Michael Faraday (1791-1867). Jadi 1 Farad = 1 Coulomb/Volt.

Misalkan sebuah kapasitor mempunyai nilai 2 Farad berarti kapasitor itu menyimpan muatan listrik sebesar +2 Coulomb pada salah satu pelat konduktor dan -2 Coulomb pada pelat konduktor lainnya, di mana kedua pelat konduktor itu mempunyai beda potensial sebesar 1 Volt. Apabila baterai 12 Volt dihubungkan ke kapasitor tersebut maka salah satu pelat konduktor bermuatan listrik sebesar Q = C V = (2)(12 Volt) = +24 Coulomb sedangkan pelat konduktor lainnya bermuatan -24 Coulomb.

Perlu diketahui bahwa Farad merupakan satuan kapasitansi yang sangat besar sehingga biasanya digunakan satuan lebih kecil yakni mikroFarad disingkat μF (10-6 Farad) hingga pikoFarad disingkat pF (10-12 Farad). Perhitungan matematis untuk menunjukan bahwa Farad merupakan satuan yang sangat besar dibahas pada contoh soal kapasitor keping sejajar.

Ebook Listrik Statis 438.87 KB

(Ukuran kertas : F4, Jumlah halaman : 36)

Materi Pembelajaran :

1. Muatan Listrik
2. Hukum Coulomb
3. Medan Listrik
4. Fluks Listrik
5. Hukum Gauss
6. Energi Potensial Listrik
7. Potensial Listrik
8. Kapasitor

Kapasitor keping sejajar

Pengertian kapasitor keping sejajar

Kapasitor keping sejajar adalah kapasitor yang terdiri dari dua keping atau pelat konduktor yang sejajar, masing-masing pelat mempunyai luas penampang (A) yang sama besar dan kedua pelat terpisah sejauh jarak tertentu (d), seperti pada gambar di samping kiri. Pada tulisan ini, anggap kedua pelat konduktor dipisahkan oleh ruang hampa. Pada gambar, salah satu pelat konduktor bermuatan positif (+Q) sedangkan pelat konduktor lainnya bermuatan negatif (-Q), di mana jumlah muatan listrik pada masing-masing pelat sama besar.

Adanya perbedaan jenis muatan listrik pada kedua pelat konduktor menimbulkan medan listrik dan beda potensial listrik di antara kedua pelat tersebut. Pelat bermuatan positif mempunyai potensial listrik lebih tinggi sedangkan pelat bermuatan negatif mempunyai potensial listrik lebih rendah. Sebagaimana telah dijelaskan pada tulisan mengenai potensial listrik, jika ada beda potensial listrik antara kedua pelat kapasitor maka ada energi potensial listrik pada kapasitor tersebut. Energi potensial listrik yang tersimpan pada kapasitor mempunyai banyak kegunaan.

Faktor-faktor yang mempengaruhi kapasitansi kapasitor keping sejajar

Kapasitor pada mulanya tidak bermuatan listrik atau bersifat netral secara kelistrikan. Agar menjadi bermuatan maka dilakukan pengisian muatan pada kapasitor dengan cara menghubungkan kapasitor dengan sumber tegangan seperti baterai menggunakan kabel. Salah satu pelat konduktor dihubungkan ke kutub positif baterai sedangkan pelat konduktor lain dihubungkan ke kutub negatif baterai.

Ingat bahwa muatan sejenis tolak menolak sedangkan muatan tak sejenis tarik menarik. Elektron bermuatan negatif dan mudah bergerak karena berada di permukaan atom, sebaliknya proton bermuatan positif dan tidak bisa bergerak karena berada pada inti atom. Jika pada pelat konduktor jumlah proton lebih banyak daripada elektron maka pelat bermuatan positif, sebaliknya bila jumlah elektron lebih banyak daripada proton maka pelat bermuatan negatif.

Setelah kapasitor dihubungkan dengan baterai, kutub positif baterai bermuatan positif sehingga menarik elektron dari pelat konduktor sedangkan kutub negatif baterai bermuatan negatif sehingga menolak elektron ke pelat konduktor. Perpindahan elekton antara baterai dengan pelat konduktor menyebabkan pelat konduktor yang kehilangan elektron menjadi bermuatan positif dan pelat konduktor yang menerima elektron menjadi bermuatan negatif. Perpindahan elektron terhenti setelah beda potensial listrik antara kedua pelat konduktor, sama dengan beda potensial listrik antara kedua kutub baterai.

Kapasitor berfungsi menyimpan muatan listrik dan energi potensial listrik. Ukuran kemampuan kapasitor menyimpan muatan listrik dan energi potensial listrik disebut kapasitansi. Semakin banyak muatan listrik yang tersimpan sehingga energi potensial listrik yang tersimpan juga semakin besar, maka semakin besar kapasitansi kapasitor tersebut. Faktor-faktor apa saja yang mempengaruhi kapasitansi kapasitor keping sejajar ?

– Luas permukaan pelat konduktor

Kapasitor keping sejajar menyimpan muatan listrik pada pelat konduktor. Jika luas permukaan pelat kecil maka muatan listrik yang tersimpan sedikit, sebaliknya apabila luas permukaan pelat besar maka muatan listrik yang tersimpan banyak. Semakin banyak muatan listrik yang tersimpan pada pelat konduktor, semakin besar energi potensial listrik yang dimiliki oleh kapasitor. Jadi semakin besar energi potensial listrik pada kapasitor, semakin besar kapasitansi kapasitor tersebut. Berdasarkan ulasan ini maka disimpulkan kapasitansi kapasitor (C) sebanding dengan luas permukaan pelat konduktor (A).

– Jarak antara kedua pelat konduktor
Perpindahan elektron terhenti setelah beda potensial antara kedua pelat konduktor sama dengan beda potensial kedua kutub baterai. Bagaimana caranya agar muatan listrik pada kedua pelat konduktor bertambah banyak ? Salah satu caranya adalah memperkecil jarak antara kedua konduktor (perkecil d). Ketika kedua konduktor didekatkan, jumlah muatan listrik tetap sehingga medan listrik yang dihasilkan muatan listrik bernilai tetap. Berdasarkan persamaan V = E d, ketika medan listrik (E) konstan, beda potensial listrik (V) berkurang jika jarak antara kedua pelat konduktor berkurang (d).

Beda potensial antara kedua pelat konduktor berkurang sehingga lebih kecil dari beda potensial antara kedua kutub baterai. Hal ini menyebabkan perpindahan elektron lagi hingga muatan listrik masing-masing pelat konduktor bertambah. Perpindahan elektron terhenti setelah beda potensial antara kedua pelat sama dengan beda potensial antara kedua kutub baterai.

Ketika jarak antara kedua pelat konduktor diperkecil, muatan listrik pada masing-masing pelat bertambah sehingga energi potensial listrik pada kapasitor juga bertambah. Bila energi potensial listrik pada kapasitor bertambah maka kapasitansi kapasitor juga bertambah. Jika jarak diperkecil maka muatan bertambah sehingga kapasitansi bertambah, apabila jarak diperbesar maka muatan berkurang sehingga kapasitansi berkurang. Dapat disimpulkan bahwa kapasitansi kapasitor (C) berbanding terbalik dengan jarak antara kedua pelat konduktor (d).

Persamaan kapasitansi kapasitor keping sejajar

Sebelumnya telah dijelaskan hal-hal yang mempengaruhi nilai kapasitansi kapasitor keping sejajar. Nilai kapasitansi dapat diketahui secara jelas melalui perhitungan menggunakan persamaan. Dalam tulisan tentang menentukan medan listrik menggunakan hukum Gauss, telah dibahas rumus untuk menghitung medan listrik di dekat pelat konduktor bermuatan listrik adalah E = σ/εo, di mana σ = Q/A sehingga persamaan medan listrik berubah menjadi E = Q/A : εo = Q/A x 1/εo = Q/Aεo. Persamaan potensial listrik adalah V = E d, di mana E = Q/Aεo sehingga persamaan berubah menjadi V = Qd/Aεo. Persamaan kapasitansi adalah C = Q/V, di mana V = Qd/Aεo sehingga persamaan kapasitansi berubah menjadi C = Q : Qd/Aεo = Q x Aεo /Qd = Aεo/d.

Berdasarkan persamaan kapasitansi C = A εo / d dapat disimpulkan kapasitansi (C) sebanding dengan luas permukaan (A) dan berbanding terbalik dengan jarak (d) antara kedua pelat konduktor.

Keterangan rumus : E = medan listrik, σ = kerapatan muatan, εo = permitivitas ruang hampa = 8,85 x 10-12 F/m, Q = muatan listrik, A = luas permukaan pelat konduktor, V = beda potensial listrik.

Ebook Listrik Statis 438.87 KB

(Ukuran kertas : F4, Jumlah halaman : 36)

Materi Pembelajaran :

1. Muatan Listrik
2. Hukum Coulomb
3. Medan Listrik
4. Fluks Listrik
5. Hukum Gauss
6. Energi Potensial Listrik
7. Potensial Listrik
8. Kapasitor

Tweet

Subscribe to receive free email updates: