Bab 5 – Konduktor, kapasitansi dan dielektrik Nama : Muhammad Shidqi Barin NIM : 135060300111075 Mata Kuliah : Elektromagnetika Jurusan Teknik Elektro, Fakultas Teknik Universitas Brawijaya

Cakupan materi Kapasitor Kapasitansi Menghitung kapasitansi Energi dalam kapasitor Energi dalam medan listrik Dielektrik

1. KAPASITOR

Beberapa jenis kapasitor

KAPASITOR Kapasitor terdiri dari susunan konduktor yang dapat menyimpan muatan / medan / energi potensial listrik. Kapasitor digunakan di banyak peralatan listrik seperti radio, komputer, sistem pengapian mobil, dst. Daya simpan muatan dalam kapasitor dinyatakan dengan KAPASITANSI Besarnya kapasitansi tergantung pada dimensi - geometri susunan konduktor

Kapasitor Suatu sistem dua konduktor, yang masing-masing membawa muatan yang sama besarnya dikenal sebagai kapasitor e.g. 2: two parallel sheets e.g. 1: two metal spheres +Q -Q - + Each conductor is called a plate

Kapasitansi

Kapasitansi Kapasistansi besaran untuk mengukur jumlah muatan yang tersimpan dalam kapasitor (disebut “kapasitansi”) Eskperimen menunjukkan bahwa muatan dalam kapasitor sebanding dengan beda potensial (voltage) antara dua lempeng Kita dapat menulis seperti ini Konstanta pembanding C disebut kapasitansi yang merupakan sifat dari kapasitor Membagi kedua sisi dengan DV kita melihat bahwa C diberikan oleh yaitu kapasitansi adalah muatan yang tersimpan per unit tegangan

Satuan SAtuan SI untuk kapsitansi adalah: Ingat bahwa V sama dengan JC-1 jadi satuan sama dengan C2J-1 CV-1 Satuan ini juga dikenal sebagai farad (after Michael Faraday) 1F = 1CV-1 (= 1C2J-1)

Menghitung Kapasitansi

Kapasitansi Kapasitor keping (parallel plated) Intutively V +Q -Q Semakin besar piring luas permukaan lebih dimana kapasitor dapat menyimpan muatanC  A E Pindah piring bersama-sama Awalnya E adalah konstan ( tidak ada biaya yang bergerak ) sehingga V = Ed menurun , biaya mengalir dari baterai untuk meningkatkan V C  1/d Never Ready +

Kapasitansi Kapasitor keping Physically V +Q -Q Sifat konduktor E Never Ready +

KAPASITOR KEPING Gunakan hukum Gauss untuk menghitung besar medan di ruang antar keping

KAPASITOR SILINDER Gunakan hukum Gauss untuk menghitung besar medan di daerah a<r<b

KAPASITOR BOLA Gunakan hukum Gauss untuk mendapatkan E Di r<a E=0 Di daerah a<r<b Di r>b E = 0

Kapasitansi kapasitor bola

Susunan beberapa kapasitor

Kapasitor susunan paralel V2 Kapasitor susunan paralel -Q2 +Q2 V1 -Q1 +Q1 V Never Ready +

Kapasitor susunan paralel Cara lain melihat kapasitor susunan paralel -Q2 +Q2 -Q1 +Q1 Never Ready +

Kapasitor susunan Seri V1 -Q1 +Q1 -Q2 +Q2 Kapasitor susunan seri V2 V Never Ready +

Susunan Kapasitor (Summary) 1. SUSUNAN PARALEL Beda potensial SAMA 2. SUSUNAN SERI Arus SAMA

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). 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. dielectric 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

Penyimpanan Energi Listrik Energi listrik U yang tersimpan dalam kapasitor adalah: Ucapacitor = QV/2 = CV2/2 = Q2/2C Bukan suatu kebetulan jika kita di sini menggunakan simbul U untuk energi yang disimpan. Ini adalah bentuk lain dari energi potensial. Gunakan ini dalam persamaan konservasi energi seperti bentuk energi yang lain! Dengan menguraikan persamaan di atas, kita dapat merumuskan kerapatan energi sebagai berikut: U = CV2/2 = (1/2) (0A/d)(E2d2) = (1/2) (0E2)(Ad) u = kerapatan energi =energi/volume = (1/2) (0E2)

End of Section...