APK JAGO | PREMIUM APK

BAB II

POTENSIAL LISTRIK DAN KAPASITOR

Kapasitor

Kapasitor adalah komponen elektronika yang dapat menyimpan muatan listrik. Sifat menyimpan energi listrik / muatan listrik.Struktur sebuah kapasitor terbuat dari 2 lembar plat metal yang dipisahkan oleh suatu bahan dielektrik. Bahan-bahan dielektrik yang umum dikenal misalnya udara vakum, keramik, gelas, dan lain-lain. Jika kedua ujung plat metal diberi tegangan listrik, maka muatan-muatan positif akan mengumpul pada salah satu kaki (elektroda) metalnya dan pada saat yang sama muatan-muatan negatif terkumpul pada ujung metal yang satu lagi. Muatan positif tidak dapat mengalir menuju ujung kutup negatif dan sebaliknya muatan negatif tidak bisa menuju ke ujung kutup positif, karena terpisah oleh bahan dielektrik yang non-konduktif. Muatan elektrik ini “tersimpan” selama tidak ada konduksi pada ujung-ujung kakinya. Di alam bebas, fenomena kapasitor ini terjadi pada saat terkumpulnya muatan-muatan positif dan negatif di awan.

Sifat-sifat kapasitor

• Dapat menyimpan dan mengosongkan muatan listrik.
• Tidak dapat mengalirkan arus searah.
•  Dapat mengalirkan arus bolak-balik.
•  Untuk arus bolak-balik berfrekuensi rendah.
• Kapasitor dapat menghambat arus.

            Manfaat kapasitor

• Untuk menghindari terjadinya loncatan listrik pada rangkaian yang mengandung kumparan bila tiba-tiba diputuskan arusnya.
• Rangkaian yang dipakai untuk menghidupkan mesin mobil
• Untuk memilih panjang gelombang yang ditangkap oleh pesawat penerima radio.

Kapasitansi didefenisikan sebagai kemampuan dari suatu kapasitor untuk dapat menampung muatan elektron. Coulombs pada abad 18 menghitung bahwa 1 coulomb = 6.25 x 1018 elektron. Kemudian Michael Faraday membuat postulat bahwa sebuah kapasitor akan memiliki kapasitansi sebesar 1 farad jika dengan tegangan 1 volt dapat memuat muatan elektron sebanyak 1 coulombs.

Dengan rumus dapat ditulis :

Q = CV

Dengan asumsi :

Q =  muatan elektron C (Coulomb)

C = nilai kapasitans dalam F (Farad)

V = tinggi tegangan dalam V (Volt)

Dalam praktek pembuatan kapasitor, kapasitansi dihitung dengan mengetahui luas area plat metal (A), jarak (t) antara kedua plat metal (tebal dielektrik) dan konstanta (k) bahan dielektrik. Dengan rumusan dapat ditulis sebagai berikut :

C = (8.85 x 10^-12) (k A/t)

Macam-Macam Kapasitor

1. Kapasitor Elektrolit

• Kapasitor elektrolit atau Electrolytic Condenser (sering disingkat Elco) adalah kapasitor yang biasanya berbentuk tabung, mempunyai dua kutub kaki berpolaritas positif (kaki yang panjang) dan negatif (kaki yang pendek).
•  Terdiri atas dua lembar kertas alumunium sebagai konduktor dan alumuniumoksida sebagai dielektrik.

2. Kapasitor Tetap

Kapasitor tetap ialah suatu kapasitor yang nilainya konstan dan tidak berubah‐ubah. kapasitor tetap ada

tiga macam bentuk:

•  Kapasitor keramik (Ceramic Capacitor)Bentuknya ada yang bulat tipis, ada yang persegi empat berwarna merah, hijau, coklat dan lain‐lain.Merupakan kapasitor non‐polar.
• Kapasitor polyester

Bentuknya persegi empat seperti permen. Biasanya mempunyai warna merah, hijau, coklat dan sebagainya.

• Kapasitor kertas

Tersusun atas dua lembar kertas timah (perak) panjang sebagai konduktor yang digulung pada sebuah silinder yang diantaranya disisipi kertas tipis sebagai dielektrik. kapasitor kertas ini sering disebut juga kapasitor padder.

GAMBAR Kapasitor : dua konduktor yang bermuatan berbeda tanda, namun besarnya sama

  

sumber: 1.http://www.elektroindonesia.com/elektro/ener30a.html;

2.http://id.wikipedia.org/wiki/Kondensator;

3.KAPASITOR.doc

ENERGI POTENSIAL LISTRIK

Energi potensial listrik akan timbul bila sebuah muatan uji q_o didekatkan pada sebuah muatan q. Besarnya energi potensial yang timbul pada muatan q_osebanding dengan usaha yang diperlukan untuk melawan gaya Coulomb F_C. 

. Perubahan energi potensial dari keadaan (1) ke keadaan (2) sebagai berikut:

ΔE_P = -F_C cos θ (Δs)= W₁₂………………………………………..

dengan :

F_C = gaya Coulomb

Δs = perpindahan muatan

Tanda minus pada persamaan di atas berarti beda energi potensial sebanding dengan usaha untuk melawan gaya Coulomb F_c. Jadi, dibutuhkan gaya sebesar F untuk melawan gaya Coulomb, F=-F_C arah gaya F sama dengan arah perpindahan Ds sehingga cos 0= 1, maka ΔE_P = FΔs. Untuk Δs sangat kecil, r₁– r₂ =0. Gaya F pada selang ΔE_P dapat dianggap sebagai gaya rata-rata dari F₁ dan F₂ dengan:

Perubahan potensialnya :

ΔE_P = W₁₂ = FΔs

ΔE_{P =}(r₁-r₂) = kq_oq ……………………………………………………

dengan :

ΔE_P = perubahan energi potensial listrik antara kedudukan akhir dan kedudukan akhir

W₁₂ = usaha yang dilakukan untuk memindahan muatan q_o.

q_o = muatan, uji, q = muatan sumber.

r₂ = jarak antara muatan uji dan muatan sumber pada kedudukan akhir yaitu titik 2.

r₁ = jarak antara muatan uji dan muatan sumber pada kedudukan awal yaitu titik 1.

Contoh soal

1.Sebuah bola kecil dimuati -3,00×10^-6 C. Bola lain yang bermuatan +6,00 × 10^-8 C digerakkan di antara kedudukan awal yang jauhnya 0,200 m dan kedudukan akhirnya jauhnya 0,800 m. Berapa perubahan energi potensial yang terjadi diantara kedua kedudukan ini?

Penyelesaian:

Perubahan energi potensial ΔE_P bila muatan uji q_o = +6,00×10^-8C digerakkan diantara kedua titik:

ΔE_{P =} kq_oq=(9×10⁹) (-3,00×10^-6 )(+6,00×10^-8 )

ΔE_P = 6,06 × 10^-3 J.

 Contoh soal

2.Sebuah proton (muatan proton = +e = +1,6×10^-19C) digerakkan menuju sebuah inti atom yang bermuatan q. Jarak pisah awal kedua partikel tersebut 2,5×10^-11m dan jarak pisah akhirnya 2,0×10^-11m. Apabila usaha yang diperlukan dalam proses terebut 1,44×10^-17J, tentukan muatan inti atom tersebut!

Penyelesaian:

W_{12 =} kq_oq

1,44×10^-17J =(9×10⁹ Nm²C^-2) (1,6×10^-19C)(q)

q = 10^-18 coulomb.