0 kapasitor

KAPASITAS SUATU KAPASITOR (C) KEPING SEJAJAR : C = Q/V Satuan Coulomb/Volt = Farrad Dalam rumus ini nilai kapasitor C tidak dapat diubah (nilai C tetap). Untuk mengubah nilai kapasitas kapasitor C dapat digunakan rumus : C = (K Îo A)/d = K Co Q = muatan yang tersimpan pada keping kapasitor V = beda potensial antara keping kapasitor. KUAT MEDAN LISTRIK (E) DI ANTARA KEPING SEJAJAR : E = s/Î = V/d s = rapat muatan = Q/A Þ A = luas keping Î = K Îo K = tetapan dielektrik bahan yang disisipkan di antara keping kapasitor. K = 1 Þ untuk bahan udara 1 Þ untuk bahan dielektrik Jika dua bola konduktor dengan kapasitas C1 dan C2 serta tegangan V1 dan V2, dihubungkan dengan sepotong kawat kecil, maka potensial gabungan pada bola-bola tersebut : Vgab = C1V1 + C2V2 C1 + C2 ENERGI YANG TERSIMPAN DALAM KAPASITOR (W) : W = ½ Q V = ½ C V² = ½ Q²/C satuan Joule RANGKAIAN KAPASITOR SERI DAN PARALEL : SERI 1/Cs = 1/C1 + 1/C2 + 1/C3 + ... VG = V1 + V2 + V3 + ... Qg = Q1 = Q2 = Q3 = ... PARALEL Cp = C1 + C2 + C3 + ... Vg = V1 = V2 = V3 = ... Qg = QI + Q2 + Q3 + ... Contoh 1 : Sebuah titik A yang bermuatan -10 mC berada di udara pada jarak 6 cm dari titik B yang bermuatan +9 mC. Hitunglah kuat medan di sebuah titik yang terletak 3 cm dari A den 9 cm dari B ! Jawab: Misalkan titik C (diasumsikan bermuatan positif) dipengaruhi oleh kedua muatan QA den QB, maka : EA = k.QA = (9.10E9) (10.10E-6) = 10E8 N/C         RA2          (3.10E-2)² EA = k.QB = (9.10E9) (10.10E-6) = 10 E87 N/C         RB²          (3×10E-2)² Jadi resultan kuat medan di titik C adalah : EC = EA - EB = 9 × 107 N/C Contoh 2 : Sebuah massa m = 2 mg diberi muatan Q dan digantung dengan tali yang panjangnya 5 cm.  Akibat pengaruh medan listrik homogen sebesar 40 N/C yang arahnya horizontal, maka tali membentuk sudut 45° terhadap vertikal.  Bila percepatan gravitasi g=10 m/s², maka hitunglah muatan Q ! Jawab : m = 2 mgram = 2.10-6 kg Uraikan gaya-gaya yang bekerja pada muatan Q dalam koordinat (X,Y). Dalam keadaan akhir (di titik B benda setimbang) : åFx = Þ T sinq = Q E ...... (1) åFy = Þ T cosq = W ....... (2) Persamaan (1) dibagi (2) menghasilkan tg q = (QE)/w = (w tg q )/ E = (2.10E-6) 10.tg45°                                  40 = 0,5 mC Contoh 3 : Dua keping logam terpisah dengan jarak d mempunyai beda potensial V. Jika elektron bergerak dari satu keping ke keping lain dalam waktu t mendapat percepatan a den m = massa elektron,maka hitunglah kecepatan elektron ! Jawab : Elektron bergerak dari kutub negatif ke positif.Akibatnya arah gerak elektron berlawanan dengan arah medan listrik E, sehingga elektron mendapat percepatan a Gaya yang mempengaruhi elektron: F = e E = e V/d .... (1) F = m a = m v/t .... (2) Gabungkan persamaan (1) den (2), maka kecepatan elektron adalah V = eVt/md Contoh 4 : Tentukan hubungan antara kapasitansi (C) suatu keping sejajar yang berjarak d dengan tegangannya (V) dan muatannya (Q) ! Jawab : Kapasitas kapasitor dapat dihitung dari dua rumus, yaitu : C = Q/V ... (1) C = (K Îo A) / d ... (2) Dari rumus (1), nilai kapasitas kapasitor selalu tetap, yang berubah hanya nilai Q den V sehingga C tidak berbanding lurus dengan Q den C tidak berbanding terbalik dengan V.  Dari rumus (2) terlihat bahwa nilai C tergantung dari medium dielektrik (K), tergantung dari luas keping (A) den jarak antar keping (d). Contoh 5 : Tiga buah kapasitor masing-masing kapasitasnya 3 farad, 6 farad den 9 farad dihubungkan secara seri, kemudian gabungan tersebut dihubungkan dengan tegangan 220 V. Hitunglah tegangan antara ujung-ujung kapasitor 3 farad ! Jawab : Kapasitas gabungan ketiga kapasitor: 1/Cg = 1/C1 + 1/C2 + 1/C3 Þ Cg = 18/11 F Muatan gabungan yang tersimpan pada ketiga kapasitor Qg = Cg V = 18/11 . 220 = 360 coulomb Sifat kapasitor seri : Qg = Q1 = Q2 = Q3, jadi tegangan pada kapasitor 3 F adalah V = Q1/C1 = Qg/C1 = 360/3 = 120 volt