Transcript 5. Kapasitor - WordPress.com

Perkuliahan
Fisika Dasar II
FI-331
Oleh Endi Suhendi
1
Menu hari ini (1 minggu):
 Kapasitor
Oleh Endi Suhendi
2
Medan E dan Potensial: Efek
Jika anda menempatkan sebuah partikel, q,
dalam medan:
Untuk memindahkan sebuah partikel, q, dalam medan:
Oleh Endi Suhendi
3
Kapasitor dan Kapasitansi
Oleh Endi Suhendi
4
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
5
Jenis-jenis Kapasitor
1. Kapasitor Plat Sejajar
2. Kapasitor Bola
3. Kapasitor Silinder
Oleh Endi Suhendi
6
Kapasitor Plat Sejajar
Oleh Endi Suhendi
7
Menghitung E (Hukum Gauss)
Oleh Endi Suhendi
8
Alternatif Pemecahan
Plat bagian atas:
Plat bagian bawah:
Oleh Endi Suhendi
9
Kapasitas Kapasitor Plat Sejajar
C hanya bergantung pada faktor geometri A dan d
Oleh Endi Suhendi
10
Kapasitor Bola
Dua kulit bola konsentrik berradius a dan b
Oleh Endi Suhendi
11
Kapasitansi Bumi
Untuk sebuah bola konduktor berradius a:
Satu Farad adalah sangat BESAR!
Kita biasa menggunakan pF(10-12) atau nF(10-9)
Oleh Endi Suhendi
12
Kapasitor Silinder
Oleh Endi Suhendi
13
Energi yang Tersimpan
dalam Kapasitor
Oleh Endi Suhendi
14
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
15
Usaha yang Dilakukan untuk
Memuati Kapasitor
• 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
Oleh Endi Suhendi
16
Usaha yang Dilakukan untuk
Memuati Kapasitor
Sehingga usaha yang dilakukan untuk
menggerakkan dq adalah is:
Energi Total untuk memuati sampai q = Q:
Oleh Endi Suhendi
17
Batrei (Catu Daya) &
Rangkaian Dasar
Oleh Endi Suhendi
18
Batrei (Catu Daya) Ideal
• Beda potensial tetap diantara ujung-ujungnya
• Sebagai “pompa” muatan
Oleh Endi Suhendi
19
Susunan Batrei Seri
Beda potensial neto berubah yaitu ΔV = ΔV1 + ΔV2
Oleh Endi Suhendi
20
Susunan Batrei Paralel
Beda potensial
tetap ΔV
Don’t do this!
Oleh Endi Suhendi
21
Susunan Kapasitor Paralel
Potensial Sama!
Oleh Endi Suhendi
22
Kapasitansi Ekivalen
Animasi 5.1
Oleh Endi Suhendi
23
Susunan Kapasitor Seri
Tegangannya beda,
Bagaimana dengan Q?
Oleh Endi Suhendi
24
Susunan Kapasitor Seri
Oleh Endi Suhendi
25
Kapasitansi Equivalen
(Tegangan dijumlahkan
pada susunan seri)
Animasi 5.2
Oleh Endi Suhendi
26
Kombinasi Rangkaian Kapasitor
Hitung kapasitansi ekivalennya!
Oleh Endi Suhendi
27
PR
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
28
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
29
Tinjauan Molekular dari Dielektrik
Dielektrik Polar :
Dielektrik dengan momen dipol listrik permanen
Contoh: Air
Oleh Endi Suhendi
30
Tinjauan Molekular dari Dielektrik
Dielektrik Non-Polar:
Dielektrik dengan momen dipol listrik terinduksi
Contoh: CH4
Oleh Endi Suhendi
31
Konstanta Dielektrik κ
Konstanta Dielektrik
Vakum
1.0
Kertas
3.7
Gelas Pyrex
5.6
Air
80
Kapasitansinya menjadi:
Oleh Endi Suhendi
32
PR
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!
Oleh Endi Suhendi
33