POTENSIAL LISTRIK dan KAPASITOR Oleh : Hery Purwanto

MATERI Beda Potensial dan Potensial Listrik Beda Potensial di dalam Medan Listrik Homogen Potensial dan energi potensial yang ditimbulkan oleh muatan titik Potensial listrik di sekitar muatan kontinyu Definisi kapasitansi Menentukan kapasitansi Rangkaian kombinasi beberapa kapasitor Energi yang tersimpan di dalam kapasitor Kapasitor dan dielektrik

ENERGI POTENSIAL B E qo A qo Gaya Listrik : Usaha oleh gaya listrik : F ds qo A Gaya Listrik : Usaha oleh gaya listrik : Misalkan muatan uji qo berada pada titik A di dalam medan listrik E. Kemudian muatan uji tersebut dipindahkan kek titik B. Perubahan energi potensial : Beda Potensial :

POTENSIAL ? Beda Potensial : Beda potensial VB - VA sama dengan usaha yang dilakukan untuk memindahkan satu satuan muatan uji positip dari titik A ke titik B tanpa mengubah energi kinetiknya. ? Potensial pada suatu titik : Satuan Potensial Listrik dalam SI : volt 1 V = 1 J/C Satuan energi di dalam Fisika Atom/Inti : elektron volt Besar perubahan energi elektron (proton) ketika melewati beda potensial sebesar 1 V 1 eV = 1.6 x 10-19 CV = 1,6 x 10-19 J

BEDA POTENSIAL DI DALAM MEDAN LISTRIK HOMOGEN VB < VA Jika qo bergerak dari A ke B : Muatan positip energi potensialnya berkurang, dipercepat ke kanan. Muatan negatip energi potensialnya bertambah dipercepat ke kiri

BAGAIMANA APABILA S TIDAK SEJAJAR E ? C s A B d Jika muatan uji qo bergerak dari A ke C : = DU(AB) VB - VA = VC - VA BC adalah ekuipotensial VB = VC Bidang ekuipotensial adalah himpunan titik-titik yang tersebar secara kontinyu dan memiliki potensial yang sama.

POTENSIAL LISTRIK OLEH MUATAN TITIK B rB { dr q ds q r A rA Energi potensial sepasang muatan Potensial oleh beberapa muatan titik q’ r q Jumlah potensial oleh masing-masing muatan Usaha untuk membawa muatan q’ dari jauh tak hingga ke titik sejauh r dari muatan q

POTENSIAL LISTRIK OLEH SEBARAN MUATAN KONTINYU Q P r dq Untuk muatan garis : dq = ldl Muatan persatuan panjang Elemen panjang Untuk muatan bidang : dq = sdA Muatan persatuan luas Elemen luas Untuk muatan ruang : dq = rdV’ Elemen volume Muatan persatuan volume

POTENSIAL KONDUKTOR BERMUATAN + Permukaan Gauss Muatan pada konduktor selalu tersebar pada permukaannya. Medan listrik pada permukaan konduktor tegak lurus bidang. Medan listrik di dalam konduktor nol. A B Konduktor merupakan bahan ekuipotensial VB – VA = 0

KAPASITANSI Sifat bahan yang mencerminkan kemampuannya untuk menyimpan muatan listrik Konduktor + +Q - -Q Beda potensial antara konduktor +Q dan -Q Satuan kapasitansi dalam SI : farad (F) 1 F = 1 C/V 1 mF = 10-6 F

MENENTUKAN KAPASITANSI Konduktor Bola Lempeng Sejajar E + - +Q -Q A d + +Q V Potensial bola : V = Q/4peoR V = Ed V = Qd/eoA E = s/eo = Q/eoA Kapasitansi : C = Q/V = 4peoR C = Q/V = eoA/d

RANGKAIAN PARALEL Ceq = (C1 + C2 + C3 + …. + CN ) +QN -QN C1 C2 C3 CN Induksi muatan pada setiap kapasitor : Q1 =C1V; Q2 = C2V; Q3 = C3V….. QN = CNV Muatan total pada rangkaian : Q = Q1 + Q2 + Q3 + …. + QN = C1V+ C2V+ C3V+ …. + CNV = (C1 + C2 + C3 + …. + CN )V + _ V Ceq = (C1 + C2 + C3 + …. + CN ) Kapasitansi pengganti Q = CeqV + _ V Ceq +Q -Q

RANGKAIAN SERI +Q -Q Beda potensial pada tiap kapasitor : V1 =Q/C1 ; V2 = Q/C2 ; V3 = Q/C3 ….. VN = Q/CN C1 C2 C3 CN + _ V Beda potensial pada rangkaian : V = V1 + V2 + V3 + …. + VN + _ V Ceq +Q -Q Kapasitansi pengganti V = Q/Ceq

ENERGI KAPASITOR C +q -q E Usaha yang diperlukan untuk memindahkan muatan dq dari lempeng –q ke +q : dq Usaha total selama proses pemuatan : Q = CV Energi elektrostatik yang tersimpan di dalam kapasitor bermuatan adalah : Untuk kapasitor lempeng sejajar V = Ed dan C = eoA/d, Rapat energi

DIELEKTRIK Bahan non-konduktor, jika disisipkan pada kapasitor dapat meningkatkan kapasitansinya + _ V Co +Qo -Qo + _ V +Q -Q C Co +Qo -Qo Vo C +Qo -Qo V Vo = Qo/Co V = Vo/k Qo = CoV C = kCo Kapasitansi kapasitor menjadi : C = Qo/V = kQo/Vo = kCo Muatannya berubah menjadi : Q = CV = kCoV = kQo