KAPASITOR

2 1 3 5 4

7.6 Meformulasikan prinsip kerja kapasitor dan mengaplikasikannya Kapasitor disebut juga kondensator merupakan alat yang berfungsi menyimpan muatan dalam jumlah besar untuk sementara waktu Contoh Kapasitor Simbul Kapasitor Pada prinsipnya kapasitor di buat dari lempeng-lempeng bahan yang disekat dengan bahan isolator. Bahan isolator penyekat disebut zat dielektrik ( e ). Kapasitor banyak digunakan pada alat elektronik, misalnya Radio, TV, Telepon, HP, Motor , Mobil dll.

BENTUK KAPASITOR PLASTIK MIKA KERTAS KERAMIK KERAMIK KAPASITOR VARIABEL

JENIS KAPASITOR Kapasitor Polar ( terkutub ) Kapasitor non Polar Pemasangan kapasitor jenis ini tidak boleh terbalik, artinya anode di hubungkan dengan kutub positif sumber tegangan sedangkan katode dihubungkan dengan kutub negatif sumber tegangan. Contoh kapasitor elektrolit Katode Anode JENIS KAPASITOR Kapasitor non Polar ( tak terkutub ) Pemasangan kapasitor jenis ini dapat dihubungkan sembarang artinya kutub positif atau negatif sumber tegangan dapat dipasang terbalik pada kaki kapasitor.

Prinsip kerja kapasitor Kapasitor dimuati dengan cara menghubungkan kaki-kaki nya pada sebuah sumber tegangan, kaki yang dihubungkan kutub positif sumber tegangan akan akan memperoleh muatan positif sedangkan kaki yang dihubungkan kutub negatif memperoleh muatan negatif. Jumlah muatan positif dan negatif pada kapasitor jumlahnya sama. Jadi secara keseluruhan kapasitor bersifat netral. NETRAL

KAPASITAS KAPASITOR q C = V Contoh soal Penyelesaian Kapasitas kapasitor adalah perbandingan besarnya muatan listrik yang dapat disimpan tiap satuan beda potensial bidang-bidangnya. q = muatan listrik (Coulomb) V = beda potensial ( Volt ) C = Kapasitas kapasitor ( Coulomb/Volt = farad (F) ) Satuan F terlampau besar, satuan yang sering digunakan adalah mF dan pF 1 mF = 10 - 6 F 1 pF = 10 -12 F q C = V Contoh soal Sebuah kapasitor 100 pF dihubungkan dengan sumber tegangan 50 volt. Berapa besar muatan yang terdapat dalam kapasitor Penyelesaian Diketahui : C = 100 pF = 10 -10 F V = 50 volt. Ditanyakan : q = ..? Jawab : C = q/V q = C.V = 10 -10 . 50 = 5.10 -9 C = 5.10 -3 mC

Memformulasikan cara kerja kapasitor keping sejajar Medan listrik E antara keping sejajar adalah homogen. Muatan q ( ) yang berada diantara keping a dan b mengalami gaya sebesar F = q.E . Jika muatan itu pindah dari permukaan keping b ke a tanpa percepatan diperlukan gaya F’ yang besarnya sama dengan F tetapi arahnya berlawanan. a b E a b F’ F Usaha gaya F’ dari b ke a Wab = F’.d = -q.E.d …. (I) Wab = Ep = q. DV ……(II) (I) = (II) -q.E.d = q. DV DV = E.d

eo= permitivitas listrik udara/ ruang hampa Kuat medan listrik antara keping ab Kapasitas kapasitornya menjadi : a b F’ F e.A C = d K. eo.A C = d s E = eo q E = A.eo s = q/A Kapasitas kapasitor q C = q/V = q.d eo.A Keterangan : C = kapasitas kapasitor (F) eo= permitivitas listrik udara/ ruang hampa A = luas bidang keping (m2) d = jarak antara ke dua keping (m) K = konstanta dielektrik zat e = permitivitas listrik medium zat eo.A C = d Apabila diantara kedua keping disisipkan Zat dielektrik yang memiliki konstanta dielektrik K maka permitivitas listrik antara kedua keping menjadi e = K. eo

Contoh Soal : Penyelesaian : K. eo.A C = d C = Sebuah kapasitor mempunyai luas bidang 2 cm2 dan jarak kedua keping 0,2 cm. Apabila muatan masing-masing bidang 4,425 mC dan permitivitas listrik udara 8,85.10 -12 C2N-1m-2 , tentukan : a. Kapasitas kapasitor apabila di antara kedua bidang disisipkan mika yang memiliki konstanta dielektrik 5 b. beda potensial antara kedua bidang keping Penyelesaian : Ditanyakan : C = ….. ? V =…….? K. eo.A C = d Jawab : a. 5 x 4,425 . 10 -6 x 2.10 -4 2 x 10 -3 C = Diketahui : A = 2 cm2 = 2.10 -4 m2 d = 0,2 cm = 2 x 10 -3 m q = 4,425 mC = 4,425 . 10 -6 C eo= 8,85.10 -12 C2N-1m-2 K = 5 C = 4,425 . 10 -12 F = 4,425 pF b. C = q/V V = q/C V = 4,425 . 10 -6 4,425 . 10 -12 = 10 6 Volt

Menganalisis rangkaian kapasitor Tujuan merangkai kapasitor adalah untuk mendapatkan kapasitas kapasitor sesuai dengan yang diperlukan. Rangkaian Seri Kapasitas pengganti rangkaian (CS) CS V Potensial pada masing-masing kapasitor Vt = V = V1 +V2 +V3 Muatan pada masing-masing kapasitor 1 CS 1 C1 1 C2 1 C3 = + + qt = q1 + q2 + q3 V

Rangkaian Paralel qt = q1 = q2 = q3 CP Potensial pada masing-masing kapasitor Muatan pada masing-masing kapasitor qt = q1 = q2 = q3 Kapasitas pengganti rangkaian (CP) CP CP = C1 + C2 + C3 V = V1 = V2 = V3

Rangkaian Seri-Paralel Rangkaian Paralel CP = C2 + C3 Rangkaian Seri CS

Contoh soal Ditanyakan : CTotal = CS =….. ? q1 , q2 , q3 , q4 =…….? Jawab : a. Rangkaian Paralel CP1 = C1 + C2 =4+6 = 10 mF CP1 Rangkaian Paralel CP2 = C3 + C4 =2+8 = 10 mF Jika C1 = 4 mF, C2 = 6 mF , C3 = 2 mF dan C4 = 8 mF, hitunglah : Kapasitas pengganti rangkaian Muatan pada masing-masing kapasitor CP2 Rangkaian Seri CP1 CP2 1 CS Cp1 Cp2 = + = 1/10 + 1/10 = 1/5 CS = 5 mF Diketahui : C1 = 4 mF, C2 = 6 mF , C3 = 2 mF dan C4 = 8 mF ; V = 90 volt

Muatan yang berasal dari sumber tegangan dapat dihitung dengan Jawab : b. Muatan yang berasal dari sumber tegangan dapat dihitung dengan rumus CS = qS/V qS = CS . V = 5.90 = 450 mC CS = 5 mF 90 volt CP1 CP2 CP1 dan CP2 seri ,menurut sifat rangkaian muatan yang ada pada masing-masing kapasitor sama dengan muatan yang berasal dari sumber tegangan qP1 = qP2 = qS = 450 mC V3 = V4 = VP2 Muatan pada C1 dan C2 dapat dihitung dengan rumus q1 = C1. V1 dan q2 = C2.V2 V1 = V2 = VP1  karena rangkaian paralel VP1 = qP1/ CP1 = 450/10 = 45 Volt maka q1 = C1. V1 = 4. 45 = 180 mC q2 = C2. V2 = 6. 45 = 270 mC Dengan cara yang sama dapat dihitung q3 dan q4 VP2 = qP2/ CP2 = 450/10 = 45 Volt maka q3 = C3. V3 = 2. 45 = 90 mC q4 = C4. V4 = 8. 45 = 360 mC

Tugas Jika C1 = 3 mF, C2 = 6 mF , C3 = 4,5 mF dan sumber V Jika C1 = 3 mF, C2 = 6 mF , C3 = 4,5 mF dan sumber tegangan yang digunakan besarnya V = 24 volt Hitunglah : Kapasitas pengganti rangkaian Tegangan pada masing-masing kapasitor Muatan pada masing-masing kapasitor

Menentukan energi yang tersimpan di dalam kapasitor yang bermuatan Energi yang tersimpan dalam kapasitor dirumuskan : Jika kapasitor di beri muatan , sesunggungnya yang terjadi ialah pemindahan muatan listrik dari satu bidang kapasitor ke bidang lain. Untuk itu diperlukan usaha. Usaha yang diberikan untuk memindahkan muatan disimpan di dalam kapasitor sebagai energi. W = ½ q.V W = ½ C.V2

Contoh Soal Sebuah kapasitor memiliki kapasitas 600 mF dihubungkan dengan sumber tegangan 100 Volt Hitunglah : Muatan pada kapasitor Energi listrik yang tersimpan dalam kapasitor Diketahui : C = 600 mF ; V = 90 volt Jawab : a. q = C. V = 600 . 100 = 6 . 10 4 mC = 6 . 10 -2 C Ditanyakan : q =….. ? W =…….? W = ½ q . V = ½ 6. 10 -2 x 100 = 3 joule