Oleh Endi Suhendi 1

PerkuliahanFisika Dasar II

FI-331

Oleh Endi Suhendi 2

Menu hari ini (1 minggu):

Kapasitor

Oleh Endi Suhendi 3

Jika anda menempatkan sebuah partikel, q,

dalam medan:

Untuk memindahkan sebuah partikel, q, dalam medan:

Medan E dan Potensial: Efek

Oleh Endi Suhendi 4

Kapasitor dan Kapasitansi

Oleh Endi Suhendi 5

Kapasitor: Penyimpan Muatan & Energi Listrik

Kapasitor: dua konduktor terisolasi dengan muatan yang sama Q dan berbeda tanda dan beda potensial ΔV diantaranya.

Satuan: Coulomb/Volt atau Farad

Oleh Endi Suhendi

Jenis-jenis Kapasitor

6

1. Kapasitor Plat Sejajar 2. Kapasitor Bola

3. Kapasitor Silinder

Oleh Endi Suhendi 7

Kapasitor Plat Sejajar

Oleh Endi Suhendi 8

Menghitung E (Hukum Gauss)

Oleh Endi Suhendi 9

Alternatif Pemecahan

Plat bagian atas:

Plat bagian bawah:

Oleh Endi Suhendi 10

C hanya bergantung pada faktor geometri A dan d

Kapasitas Kapasitor Plat Sejajar

Oleh Endi Suhendi 11

Kapasitor Bola

Dua kulit bola konsentrik berradius a dan b

Oleh Endi Suhendi 12

Kapasitansi Bumi

Satu Farad adalah sangat BESAR!

Kita biasa menggunakan pF(10-12) atau nF(10-9)

Untuk sebuah bola konduktor berradius a:

Oleh Endi Suhendi 13

Kapasitor Silinder

Oleh Endi Suhendi 14

Energi yang Tersimpan dalam Kapasitor

Oleh Endi Suhendi 15

Energi untuk Memuati Kapasitor

1. Kapasitor awalnya tidak bermuatan.

2. Bawa +dq dari bawah ke atas.

Sekarang atas memiliki muatan q = +dq, bawah –dq

3. Ulangi

4. Berhenti ketika atas memiliki muatan q = +Q, bawah -Q

Oleh Endi Suhendi 16

• Pada suatu saat tertentu, plat atas +q, bawah –q• Beda potensialnya adalah ΔV = q / C• Usaha yang dilakukan untuk membawa dq yang lain

adalah dW = dq ΔV

Usaha yang Dilakukan untuk Memuati Kapasitor

Oleh Endi Suhendi 17

Sehingga usaha yang dilakukan untuk

menggerakkan dq adalah is:

Energi Total untuk memuati sampai q = Q:

Usaha yang Dilakukan untuk Memuati Kapasitor

Oleh Endi Suhendi 18

Batrei (Catu Daya) &

Rangkaian Dasar

Oleh Endi Suhendi 19

Batrei (Catu Daya) Ideal

• Beda potensial tetap diantara ujung-ujungnya• Sebagai “pompa” muatan

Oleh Endi Suhendi 20

Susunan Batrei Seri

Beda potensial neto berubah yaitu ΔV = ΔV1 + ΔV2

Oleh Endi Suhendi 21

Susunan Batrei Paralel

Beda potensial tetap ΔV

Don’t do this!

Oleh Endi Suhendi 22

Susunan Kapasitor Paralel

Potensial Sama!

Oleh Endi Suhendi 23

Kapasitansi Ekivalen

Animasi 5.1

Oleh Endi Suhendi 24

Susunan Kapasitor Seri

Tegangannya beda, Bagaimana dengan Q?

Oleh Endi Suhendi 25

Susunan Kapasitor Seri

Oleh Endi Suhendi 26

(Tegangan dijumlahkan pada susunan seri)

Animasi 5.2

Kapasitansi Equivalen

Oleh Endi Suhendi

Kombinasi Rangkaian Kapasitor

27

Hitung kapasitansi ekivalennya!

Oleh Endi Suhendi

PR

28

1. Hitung kapasitansi ekivalen antara titik a dan b dari rangkaian kapasitor di bawah ini.

2. Tinjaulah sistem rangkaian kapasitor di samping. Tentukanlah:

a. Kapasitansi ekivalen sistem!

b. Beda potensial pada tiap kapasitor!

c. Muatan pada tiap kapasitor!

d. Energi total sistem kapasitor tsb!.

Oleh Endi Suhendi 29

Dielektrik

Sebuah bahan dielektrik adalah bahan non konduktor atau insulator

Contoh: karet, kaca, kertas

Ketika dielektrik ditempatkan pada kapasitor bermuatan, beda potensial diantara dua plat akan berkurang

HOW???

Oleh Endi Suhendi 30

Tinjauan Molekular dari Dielektrik

Dielektrik Polar : Dielektrik dengan momen dipol listrik permanen

Contoh: Air

Oleh Endi Suhendi 31

Dielektrik Non-Polar: Dielektrik dengan momen dipol listrik terinduksi

Contoh: CH4

Tinjauan Molekular dari Dielektrik

Oleh Endi Suhendi 32

Konstanta Dielektrik κ

Konstanta Dielektrik

Vakum 1.0

Kertas 3.7

Gelas Pyrex 5.6

Air 80

Kapasitansinya menjadi:

Oleh Endi Suhendi

PR

33

3. Bahan titanium diosida dengan k = 173 memiliki luas penampang 1 cm2 dan tebal 0,1 mm. Dua plat almunium dengan luas penampang yang sama mengapit bahan titanium oksida tersebut sehingga membentuk sistem kapasitor plat sejajar. a.Hitunglah kapasitansi sistem!b.Ketika kapasitor dimuati dengan baterai 12 V, berapakah muatan yang terdapat pada tiap plat!c.Hitung kuat medan listriknya!

4. Sebuah kapasitor plat sejajar dibuat dengan mengisi ruang diantara plat dengan tiga buah bahan dielektrik yang memeiliki konstanta dielektrik berbeda seperti pada gambar di samping ini. Tentukanlah kapasitansi sistem!