KAPASITOR dan DIELEKTRIK
Contoh-contoh Capacitor
Contoh-contoh Capacitor
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 KapasitorUntuk 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 kapasitorKapasitor bentuk keping sejajarKapasitor bentuk bola sepusatKapasitor bentuk silinder
DIELEKTRIKDielektrik adalah suatu lempengan tipis yang diletakkan di antara kedua pelat kapasitor. Jika di antara keping + dan keping – diisi dengan bahan dielektrik (isolator), kuat medan listrik di antara keping akan menurun dan kapasitansi akan naik.
00 Cd
AC
Beberapa alasan penggunaan dielektrik adalah :
Memungkinkan untuk aplikasi tegangan yang lebih tinggi (sehingga lebih banyak muatan).
Memungkinkan untuk memasang pelat menjadi lebih dekat (membuat d lebih kecil).
Memperbesar nilai kapasitansi C karena K>1.
Dengan adanya suatu lembaran isolator (“dielectric”) yang ditempatkan di antara kedua pelat, kapasitansi akan meningkat dengan faktor K, yang bergantung pada material di dalam lembaran. K disebut sebagai konstanta dielektrik dari material.
dielectric
Karenanya C = K0A / d secara umum adalah benar karena K bernilai 1 untuk vakum, dan mendekati 1 untuk udara. Kita juga dapat mendefinisikan = K 0 dan menuliskan C = A / d. disebut sebagai permitivitas dari material
C = K0A / d
Kapasitas KapasitorBila luas masing2
keping A, maka :
Tegangan antara kedua keping :
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 :
Kapasitor akan berubah kapasitasnya 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.
d
AKC 0
00 karena KKCC
Hubungan Kapasitora. Hubungan Seri
Kapasitor yang dihubungkan seri akan mempunyai muatan yang sama.
321
1111
CCCCs
sadcdbcab C
QV
C
QV
C
QV
C
QV ; ; ;
321
321 QQQQ
b. Hubungan Paralel
Kapasitor yang dihubungkan paralel, tegangan antara ujung2 kapasitor adalah sama, sebesar V.
321 CCCC p
; ; ; ; 332211 VCQVCQVCQVCQ p
Energi KapasitorSesuai dengan fungsinya, maka kapasitor yang
mempunyai kapasitas besar akan dapat menyimpan energi yang lebih besar pula.
Persamaannya :
QVCVW 212
21
KAPASITOR
Secara umum Kapasitor terdiri atas dua keping konduktor yang saling sejajar dan terpisah oleh suatu bahan dielektrik ( dari bahan isolator) atau ruang hampa.
Bahan dielektrik
Antara dua keping dihubungkan dengan beda potensial V dan menimbulkan muatan listrik sama besar pada masing-masing keping tetapi berlawanan tanda.
Sumber Gambar : Haliday-Resnick-Walker
Luas =A
Kapasitor Sifat Kapasitor
1. Dapat menyimpan energi listrik, tanpa disertai reaksi kimia
2. Tidak dapat dilalui arus listrik DC dan mudah dilalui arus bolak-balik
3. Bila kedua keping dihubungkan dengan beda potensial, masing-masing bermuatan listrik sama besar tapi berlawanan tanda.
Hal.: 14 Isi dengan Judul Halaman Terkait
Simbol Kapasitor
+V
+Q -Q
Kapasitor Kapasitas kapasitor (C)
menunjukkan besar muatan listrik pada masing-masing keping bila kedua keping mengalami beda potensial 1 volt
Hal.: 15 Isi dengan Judul Halaman Terkait
+V
+Q -Q
V
V
QC Q = nilai muatan listrik pada masing-
masing kepingV = beda potensial listrik antar keping ( volt)C = kapasitas kapasitor (Farad = F )
Kapasitas kapasitor
Hal.: 16
Ruang hampa atau udara
Luas =A
V
QC
d
xAεC o
C = kapasitas kapasitor (Farad= F)
d = Jarak antar keping (meter)
A = luas salah satu permukaan yang saling berhadapan (meter 2 )
o = permitivitas udara atau ruang hampa
( 8.854 187 82 · 10-12 C/vm )
dAεQ
Q
Exd
QC
o
x
Kapasitas kapasitor
Hal.: 17
Bahan dielektrik
Luas =A
d
εxAC
= permitivitas bahan dielektrik ( C/vm )
K.εε o
Kapasitas kapasitor yang terdiri atas bahan dielektrik
K = tetapan dielektrik (untuk udara atau ruang hampa K = 1 )
Rangkaian KapasitorRangkaian seri
Hal.: 18
+V
+Q1-Q1 +Q2
-Q2
1. Kapasitas gabungan kapasitor (Cg ), kapasitas kapasitor pertama (C1), kapasitor kedua (C2) memenuhi :
2. Muatan listrik yang tersimpan pada rangkaian = muatan listrik pada masing-masing kapasitor. Q = Q1 + Q2 dan Q1 = Q2
3. Tegangan listrik antar ujung rangkaian(V), tegangan pada kapasitor pertama(V1 ) dan kapasitor kedua(V2 ) memenuhi:V = V1 + V2
21g C
1
C
1
C
1
Rangkaian KapasitorRangkaian seri
Hal.: 19
+V = 6 volt
+Q -Q +Q -Q
C1 = 2 F C2 = 3 F
Contoh1. Kapasitas gabungan kapasitor :
Cg = 6/5 = 1,2 F2. Muatan listrik pada rangkaian = 1,2 F x 6V = 7,2 C Pada kapasitor satu = 7,2 C Pada kasitor kedua = 7,2 C3. Tegangan liatrik pada kapasitor satu = 3,6 V Pada kapasitor dua = 2,4 V
6
23
3
1
2
1
C
1
g
Rangkaian Kapasitor Rangkaian paralel
Hal.: 20
+V
+Q1-Q1
+Q2-Q2
1. Tegangan pada kapasitor pertama (V1), kapasitor kedua (V2) dan tegangan sumber (V) masing-masing sama besar. V1 = V2 = V
2. Muatan listrik yang tersimpan pada rangkaian memenuhi Q = Q1 + Q2
3. Kapasitas gabungan kapasitor mmenuhi : Cg = C1 + C2
Rangkaian Kapasitor Rangkaian paralel
Hal.: 21 Isi dengan Judul Halaman Terkait
+
+Q1-Q1
+Q2-Q2
1. Tegangan pada kapasitor pertama (V1) dan kapasitor kedua (V2) adalah V1 = V2 = 6 volt
2. Kapasitas gabungan kapasitor adalah Cg = C1 + C2 = 2F + 3F = 5F
3. Muatan listrik yang tersimpan pada rangkaian memenuhi Q = Cg xV = 5F x 6V = 30CQ1 = C1 x V = 2Fx6V = 12C
Q2 = C2 x V = 3Fx6V = 18C
Contoh
C1 = 2 F
C2 = 3 F
V = 6 volt
Energi Listrik yang Tersimpan pada Kapasitor Grafik hubungan tegangan (V) dengan muatan listrik yang tersimpan
pada kapasitor (Q)
Hal.: 22 Isi dengan Judul Halaman Terkait
V(volt)
Q(Coulomb)
Q
V
Nilai energi listrik yang tersimpan pada kapasitor yang bermuatan listrik Q = luas daerah Dibawah garis grafik Q-V (yang diarsir ).
QV2
1W
Energi Listrik yang Tersimpan pada Kapasitor
Hal.: 23 Isi dengan Judul Halaman Terkait
(CV)V2
1W
+V
Sebuah kapasitor yang memiliki kapasitas C dihubungkan dengan tegangan V.
CKarena Q = C.V, maka
2CV2
1W
W = Energi listrik yang tersimpan pada kapasitor ( Joule )
Keterangan : Q = muatan listrik kapasitor ( Coulomb)
C = Kapasitas kapasitor ( farad)
V = tegangan listrik antar keping kapasitor ( Volt)