Oleh Endi Suhendi 1 Perkuliahan Fisika Dasar II FI-331
Jan 19, 2016
Oleh Endi Suhendi 1
PerkuliahanFisika Dasar II
FI-331
Oleh Endi Suhendi 2
Menu hari ini (1 minggu):
Kapasitor
Oleh Endi Suhendi 3
Jika anda menempatkan sebuah partikel, q,
dalam medan:
Untuk memindahkan sebuah partikel, q, dalam medan:
Medan E dan Potensial: Efek
Oleh Endi Suhendi 4
Kapasitor dan Kapasitansi
Oleh Endi Suhendi 5
Kapasitor: Penyimpan Muatan & Energi Listrik
Kapasitor: dua konduktor terisolasi dengan muatan yang sama Q dan berbeda tanda dan beda potensial ΔV diantaranya.
Satuan: Coulomb/Volt atau Farad
Oleh Endi Suhendi
Jenis-jenis Kapasitor
6
1. Kapasitor Plat Sejajar 2. Kapasitor Bola
3. Kapasitor Silinder
Oleh Endi Suhendi 7
Kapasitor Plat Sejajar
Oleh Endi Suhendi 8
Menghitung E (Hukum Gauss)
Oleh Endi Suhendi 9
Alternatif Pemecahan
Plat bagian atas:
Plat bagian bawah:
Oleh Endi Suhendi 10
C hanya bergantung pada faktor geometri A dan d
Kapasitas Kapasitor Plat Sejajar
Oleh Endi Suhendi 11
Kapasitor Bola
Dua kulit bola konsentrik berradius a dan b
Oleh Endi Suhendi 12
Kapasitansi Bumi
Satu Farad adalah sangat BESAR!
Kita biasa menggunakan pF(10-12) atau nF(10-9)
Untuk sebuah bola konduktor berradius a:
Oleh Endi Suhendi 13
Kapasitor Silinder
Oleh Endi Suhendi 14
Energi yang Tersimpan dalam Kapasitor
Oleh Endi Suhendi 15
Energi untuk Memuati Kapasitor
1. Kapasitor awalnya tidak bermuatan.
2. Bawa +dq dari bawah ke atas.
Sekarang atas memiliki muatan q = +dq, bawah –dq
3. Ulangi
4. Berhenti ketika atas memiliki muatan q = +Q, bawah -Q
Oleh Endi Suhendi 16
• Pada suatu saat tertentu, plat atas +q, bawah –q• Beda potensialnya adalah ΔV = q / C• Usaha yang dilakukan untuk membawa dq yang lain
adalah dW = dq ΔV
Usaha yang Dilakukan untuk Memuati Kapasitor
Oleh Endi Suhendi 17
Sehingga usaha yang dilakukan untuk
menggerakkan dq adalah is:
Energi Total untuk memuati sampai q = Q:
Usaha yang Dilakukan untuk Memuati Kapasitor
Oleh Endi Suhendi 18
Batrei (Catu Daya) &
Rangkaian Dasar
Oleh Endi Suhendi 19
Batrei (Catu Daya) Ideal
• Beda potensial tetap diantara ujung-ujungnya• Sebagai “pompa” muatan
Oleh Endi Suhendi 20
Susunan Batrei Seri
Beda potensial neto berubah yaitu ΔV = ΔV1 + ΔV2
Oleh Endi Suhendi 21
Susunan Batrei Paralel
Beda potensial tetap ΔV
Don’t do this!
Oleh Endi Suhendi 22
Susunan Kapasitor Paralel
Potensial Sama!
Oleh Endi Suhendi 23
Kapasitansi Ekivalen
Animasi 5.1
Oleh Endi Suhendi 24
Susunan Kapasitor Seri
Tegangannya beda, Bagaimana dengan Q?
Oleh Endi Suhendi 25
Susunan Kapasitor Seri
Oleh Endi Suhendi 26
(Tegangan dijumlahkan pada susunan seri)
Animasi 5.2
Kapasitansi Equivalen
Oleh Endi Suhendi
Kombinasi Rangkaian Kapasitor
27
Hitung kapasitansi ekivalennya!
Oleh Endi Suhendi
PR
28
1. Hitung kapasitansi ekivalen antara titik a dan b dari rangkaian kapasitor di bawah ini.
2. Tinjaulah sistem rangkaian kapasitor di samping. Tentukanlah:
a. Kapasitansi ekivalen sistem!
b. Beda potensial pada tiap kapasitor!
c. Muatan pada tiap kapasitor!
d. Energi total sistem kapasitor tsb!.
Oleh Endi Suhendi 29
Dielektrik
Sebuah bahan dielektrik adalah bahan non konduktor atau insulator
Contoh: karet, kaca, kertas
Ketika dielektrik ditempatkan pada kapasitor bermuatan, beda potensial diantara dua plat akan berkurang
HOW???
Oleh Endi Suhendi 30
Tinjauan Molekular dari Dielektrik
Dielektrik Polar : Dielektrik dengan momen dipol listrik permanen
Contoh: Air
Oleh Endi Suhendi 31
Dielektrik Non-Polar: Dielektrik dengan momen dipol listrik terinduksi
Contoh: CH4
Tinjauan Molekular dari Dielektrik
Oleh Endi Suhendi 32
Konstanta Dielektrik κ
Konstanta Dielektrik
Vakum 1.0
Kertas 3.7
Gelas Pyrex 5.6
Air 80
Kapasitansinya menjadi:
Oleh Endi Suhendi
PR
33
3. Bahan titanium diosida dengan k = 173 memiliki luas penampang 1 cm2 dan tebal 0,1 mm. Dua plat almunium dengan luas penampang yang sama mengapit bahan titanium oksida tersebut sehingga membentuk sistem kapasitor plat sejajar. a.Hitunglah kapasitansi sistem!b.Ketika kapasitor dimuati dengan baterai 12 V, berapakah muatan yang terdapat pada tiap plat!c.Hitung kuat medan listriknya!
4. Sebuah kapasitor plat sejajar dibuat dengan mengisi ruang diantara plat dengan tiga buah bahan dielektrik yang memeiliki konstanta dielektrik berbeda seperti pada gambar di samping ini. Tentukanlah kapasitansi sistem!