Potensial Listrik & Kapasitor...Potensial Listrik Potensial listrik merupakan besar energi potensial tiap satuan muatan. Karena potensial listrik adalah energi potensial elektrostatik
Post on 30-Apr-2021
58 Views
Preview:
Transcript
Potensial Listrik & Kapasitor
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)
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.
Dengan :
V = potensial listrik (J/C atau V)
q = muatan sumber (C)
r = jarak antar muatan sumber dan
muatan uji (m)
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
𝑊𝐴𝐵 = ∆𝐸𝑝 = 𝐸𝑃𝐵 - 𝐸𝑃𝐴
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’
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
r
qqW
EpEpWW
+ raq a
b
rb
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
Sedangkan potensial listrik pada satu titik karenapengaruh beberapa muatan listrik merupakan jumlah
aljabar dari masing2 muatan.
4
1
0
i i
i
r
qV
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
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
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.
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)
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.
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
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
-
-
-
-
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
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
b. Hubungan Paralel
Kapasitor yang dihubungkan paralel, tegangan antara ujung2 kapasitor adalah sama, sebesar V.
321 CCCCp
; ; ; ; 332211 VCQVCQVCQVCQ p
5.4 Energi Kapasitor
Sesuai dengan fungsinya, maka kapasitor yang mempunyai kapasitas besar akan dapat menyimpan energi yang lebih besar pula.
Persamaannya :
QVCVW212
21
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 ?
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 ?
top related