Pertemuan 5.2

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 Kapasitor
 Untuk 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 kapasitor
 Kapasitor bentuk keping sejajar
 Kapasitor bentuk bola sepusat
 Kapasitor bentuk silinder
DIELEKTRIK
Dielektrik 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.
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).
C
 0 A
d
 C0
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.
Karenanya C = K0A / 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 = K0A / d
dielectric
Kapasitas Kapasitor
A
E
+
-
+
-
+
-
+
-
+q
d
-q
Bila luas masing2 keping A,
maka :

Q
E

0 0 A
Tegangan antara kedua
keping :
Q.d
V  E.d 
0 A
Jadi kapasitas kapasitor untuk ruang hampa adalah :
Q
A
C0    0
V
d
Bila di dalamnya diisi bahan lain yang mempunyai
konstanta dielektrik K, maka kapasitasnya menjadi
A
C  K 0
d
Hubungan antara C0 dan C adalah :
C  KC0
karena
  K 0
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.
Hubungan Kapasitor
a. Hubungan Seri
Q
Vab  ;
C1
Q
Vbc 
;
C2
Q
Vcd 
;
C3
Q
Vad 
Cs
1
1
1
1



Cs C1 C2 C3
Kapasitor yang dihubungkan seri akan mempunyai
muatan yang sama.
Q  Q1  Q2  Q3
b. Hubungan Paralel
Q1  C1V ;
Q2  C2V ;
Q3  C3V ;
Q  C pV ;
C p  C1  C2  C3
Kapasitor yang dihubungkan paralel, tegangan antara
ujung2 kapasitor adalah sama, sebesar V.
Energi Kapasitor
Sesuai dengan fungsinya, maka kapasitor yang
mempunyai kapasitas besar akan dapat
menyimpan energi yang lebih besar pula.
Persamaannya :
W  12 CV 2  12 QV
KAPASITOR
Bahan dielektrik
Luas =A
Secara umum Kapasitor terdiri atas dua
keping konduktor yang saling sejajar dan
terpisah oleh suatu bahan dielektrik ( dari
bahan isolator) atau ruang hampa.
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
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.
Simbol Kapasitor
-Q
+Q
+
Hal.: 14
Isi dengan Judul Halaman Terkait
V
Kapasitor
 Kapasitas kapasitor (C)
menunjukkan besar muatan
listrik pada masing-masing
keping bila kedua keping
mengalami beda potensial 1
volt
-Q
+Q
V
+
Q
C
V
Hal.: 15
V
Q = nilai muatan listrik pada masingmasing keping
V = beda potensial listrik antar keping
( volt)
C = kapasitas kapasitor (Farad = F )
Isi dengan Judul Halaman Terkait
Kapasitas kapasitor
Q
C
V
Ruang hampa atau udara
C
Luas =A
Q
Q

Q
Exd
xd
Aε o
ε o xA
C
d
o = permitivitas udara atau ruang hampa
( 8.854 187 82 · 10-12 C/vm )
Hal.: 16
A = luas salah satu
permukaan
yang saling
berhadapan
(meter 2 )
d = Jarak antar
keping
(meter)
C = kapasitas
kapasitor
(Farad= F)
Kapasitas kapasitor
Kapasitas kapasitor yang terdiri atas bahan dielektrik
Bahan dielektrik
εxA
C
d
ε  ε o .K
Luas =A
Hal.: 17
K = tetapan dielektrik (untuk udara
atau ruang hampa K = 1 )
 = permitivitas bahan dielektrik ( C/vm )
Rangkaian Kapasitor
Rangkaian seri
1. Kapasitas gabungan kapasitor (Cg ),
kapasitas kapasitor pertama (C1),
kapasitor kedua (C2) memenuhi :
1
1
1
 
Cg C1 C 2
+Q1
-Q1
+
Hal.: 18
+Q2
V
-Q2
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
Rangkaian Kapasitor
Rangkaian seri
1. Kapasitas gabungan
kapasitor :
Contoh
+Q
-Q
C1 = 2 F
+Q
C2 = 3 F
V = 6 volt
+
Hal.: 19
-Q
1 1 1 3 2
  
Cg 2 3
6
Cg = 6/5 = 1,2 F
2. Muatan listrik
pada rangkaian = 1,2 F x 6V
= 7,2 C
Pada kapasitor satu = 7,2 C
Pada kasitor kedua = 7,2 C
3. Tegangan liatrik
pada kapasitor satu = 3,6 V
Pada kapasitor dua = 2,4 V
Rangkaian Kapasitor
 Rangkaian paralel
+Q1
1.
-Q1
2.
3.
+Q2
+
Hal.: 20
V
-Q2
Tegangan pada kapasitor pertama
(V1), kapasitor kedua (V2) dan
tegangan sumber (V) masing-masing
sama besar.
V1 = V2 = V
Muatan listrik yang tersimpan pada
rangkaian memenuhi
Q = Q1 + Q2
Kapasitas gabungan kapasitor
mmenuhi :
Cg = C1 + C2
Rangkaian Kapasitor
 Rangkaian paralel
1.
Contoh
+Q1
-Q1
2.
3.
C1 = 2 F
+Q2
-Q2
Tegangan pada kapasitor pertama (V1)
dan kapasitor kedua (V2) adalah
V1 = V2 = 6 volt
Kapasitas gabungan kapasitor adalah
Cg = C1 + C2 = 2F + 3F = 5F
Muatan listrik yang tersimpan pada
rangkaian memenuhi
Q = Cg xV =
5F x 6V = 30C
Q1 = C1 x V = 2Fx6V = 12C
Q2 = C2 x V = 3Fx6V = 18C
C2 = 3 F
V =+ 6 volt
Hal.: 21
Isi dengan Judul Halaman Terkait
Energi Listrik yang Tersimpan pada
Kapasitor
 Grafik hubungan tegangan (V) dengan muatan listrik yang tersimpan
pada kapasitor (Q)
Q(Coulomb)
Nilai energi listrik yang
tersimpan pada kapasitor yang
bermuatan listrik Q = luas daerah
Dibawah garis grafik Q-V (yang
diarsir ).
Q
V
Hal.: 22
V(volt)
Isi dengan Judul Halaman Terkait
1
W  QV
2
Energi Listrik yang Tersimpan pada
Kapasitor
Sebuah kapasitor yang memiliki kapasitas C dihubungkan dengan tegangan V.
1
W  (CV)V
2
Karena Q = C.V, maka
C
+
V
1
2
W  CV
2
Keterangan :
Q = muatan listrik kapasitor ( Coulomb)
C = Kapasitas kapasitor ( farad)
V = tegangan listrik antar keping kapasitor ( Volt)
W = Energi listrik yang tersimpan pada kapasitor ( Joule )
Hal.: 23
Isi dengan Judul Halaman Terkait