Fisika 2 - OoCities

Fisika 2
Kapasitor dan Dielektrik
Kapasitor dan Dielektrik
Kapasitor.
Kapasitor terdiri dari dua permukaan konduktor yang
dipisahkan oleh suatu bahan isolator yang disebut sebagai
dielektrik.
Permukaan konduktor tersebut dapat berupa plat
berbentuk bulat atau persegi atau berupa silinder atau
bola.
Kegunaan kapasitor adalah sebagai media penyimpanan
energi listrik dalam bentuk elektrostatis dalam bahan
dielektrik.
Kapasitor dan Dielektrik
Kapasitor plat sejajar.
A
B
Plat A terhubung dengan kutub positif batere yang
menyerap elektronnya sehingga menjadi positif.
I
Plat B terhubung dengan kutub negatif batere yang
kelebihan elektron sehingga menjadi negatif.
Beda Potensial kedua plat menyebabkan tekanan
elektrostatis pada bahan dielektrik antara keduanya
sehingga terjadi penyimpanan listrik elektrostatis
diantara kedua plat.
Kapasitor dan Dielektrik
Analogi kapasitor dengan tangki air.
R
T
V
Arus pengisian
h
Jika katup dibuka, air akan mengalir deras dari
tangki R ke tangki T melalui pipa dan terus melambat
sampai akhirnya berhenti ketika ketinggian air pada
kedua tangki telah sama.
Kapasitor dan Dielektrik
Kapasitansi.
Definisi kapasitansi adalah jumlah muatan yang dibutuhkan untuk
menghasilkan beda potensial antara plat-plat kapasitor.
Jadi jika kita memberikan muatan sebesar Q Coulomb pada salah satu
plat kapasitor yang menghasilkan beda potensial V volt antara kedua
platnya, maka kapaistansinya adalah :
C = Q/V Coulomb/Volt
Satuan Coulomb/Volt disebut farad (F)
1 farad berarti kapasitansi dari suatu kapasitor yang membutuhkan
muatan 1 coulomb untuk menghasilkan beda potensial 1 volt antara
kedua platnya.
Kapasitor dan Dielektrik
Kapasitansi Bola terisolir.
Jika suatu bola logam bermuatan Q dengan jari-jari r meter
terletak di udara, maka berlaku :
V
.
Q
Q
40 r
r
Q
 40 r
V
Q
C
V
C  40 r F
, jika terletak di udara
C  40 r r F
, jika terletak di suatu media
Kapasitor dan Dielektrik
Kapasitor Bola.
Suatu kapasitor bola terdiri dari bola dalam dengan jari-jari a
dan bola luar dengan jari-jari b. Media antara keduanya
memiliki permisivitas relatif r sehingga :
V
Q
40 r a

Q
40 r b
Q
1 1




40 r  a b  40 r
Q 40 r ab

(b  a )
. V
ab
C  40 r
F
(b  a )
V
Q
ba


ab


Q
a
b
Q
Kapasitor dan Dielektrik
Kapasitor Plat Sejajar.
Suatu kapasitor yang terdiri dari dua plat sejajar M dan N
dengan luas A2 yang terpisah dengan jarak d oleh suatu
bahan dengan permisivitas relatif r, berlaku :

Q
D 
A A
D
Q
E

 0 r
.
M
Q
r
V

 0 r A d
 A
Q
C  0 r
F , untuk media tertentu
V
d
 A
C 0
F , untuk udara
d
N
E
A
d
Kapasitor dan Dielektrik
Contoh 1.
Suatu kapasitor bola terdiri dari bola dalam dengan jari-jari a
dan bola luar dengan jari-jari b. Jika jarak antara bola dalam
dan bola luar adalah 4cm dan kapasitansinya adalah 53,33
pF, tentukan besar jari-jari dalam dan luarnya!
Q
a
.
b
Q
Kapasitor dan Dielektrik
Contoh 1.
C  53,33 pF  53,33 10-12 F
 0  8,854 10-12 F/m
b  a  0,04
C  40 r
ab
(b  a )
53,33 10-12  4 (8,854 10-12 )
.
a (a  0,04)
0,04
Q
a 2  0,04a  0,0192
a
a  0,12 m
b  0,16 m
b
Q