Energi Kapsitor dan Rangkaian Kapasitor

ENERGI KAPASITOR

 

DEFINISI

Kapasitor yang terhubung dengan tegangan listrik akan menyimpan energi dalam bentuk medan listrik. Besarnya energi listrik yang teresimpan dalam kapasitor sama dengan usaha yang dilakukan untuk memindahkan muatan listrik dari sumber tegangan ke dalam kapasitor tersebut. 

RUMUS

Rumus energi kapasitor

Dimana: 

W = Energi dalam kapasitor (Joule)

C = Kapasitas kapasitor (F)

V = Beda potensial antara kedua keping kapasitor (v) 

RANGKAIAN KAPASITOR 

1. Rangakaian Paralel

Rangkaian yang terdiri dari 2 buah atau lebih kapasitor yang disusun secara paralel. Pada rangkaian paralel, nilai muatan berbeda sedangkan tegangan sama sehingga mendapat rumus: 

Rumus rangkaian paralel kapasitor

Dimana:
Vtotal = V₁ = V₂ = V₃ = ...

qtotal = q₁ + q₂ + Q₃ + ...

2. Rangkaian Seri 

Rangkaian yang terdiri dari 2 buah atau lebih kapasitor yang disusun secara sejajar. Rangkaian seri merupakan kebalikan dari paralel dimana nilai muatan sama sedangkan tegangan berbeda sehingga mendapat rumus: 

Dimana: 

qtotal = q₁ = q₂ = Q₃ = ...

Vtotal = V₁ + V₂ + V₃ + ...

CONTOH SOAL 

Contoh soal Energi kapasitor dalam rangkaian

Perhatikan gambar disampin ini. Besar energi listrik pada rangkaian tersebut adalah... 

Dik: 

C₁ = 3μF

C₂ = 6μF

C₃ = 1μF

C₄ = 1μF 

V = 6 volt

Dit:

W=...

Jwb:

Daftar Pustaka 

https://fisikazone.com/kapasitor/

https://teknikelektronika.com/rangkaian-seri-dan-paralel-kapasitor-serta-cara-menghitung-nilainya/

https://teorifisikadasar.blogspot.com/2016/09/contoh-soal-rangkaian-kapasitor-dan.html

Kapasitor

DEFINISI 

Kapasitor merupakan komponen listrik yang dapat menyimpan listrik. Kapasitor memiliki dua pelat konduktor yang dipasang berdekatan namun tidak bersentuhan. Kegunaan dari kapasitor dapat ditemukan pada lampu flash di kamera, papan sirkuit elektrik pada komputer maupun pada berbagai perlatan elektronik. 

Kapasitor listrik

Kapasitas merupakan kemampuan/ukuran jumlah muatan listrik yang disimpan untuk sebuah potensial listrik yang telah ditentukan.

RUMUS

Rumus kapasitor

Dimana: 

C = kapasitas kapasitor (F)

q = muatan (C) 

V = potensial listrik (v) 

A = Area (m²)

d = distance (m)

ε₀ = permitivitas (8,5 x 10￣¹² C²/Nm²)

k = konstanta dielektrik 

CONTOH SOAL 

Sebuah kapasitor keping sejajar memiliki kapasitas 1200μF jika luas penampang keping dijadikan  2 kali semula dan jarak antar keping dijadikan 1,5 kali semula, tentukan nilai kapasitasnya yang baru. 

Penyelesaian

Dik: 

C = 1200μF

A₂ = 2A₁ 

d₂= 1,5d₁

Dit: C₂ = ...?

Jwb: 

EDWARD GEORG VON KLEIST 

Kapasitor pertama kali diperkenalkan oleh Ewald Georg von Kleist, seorang ahli fukum dan fisikawan Jerman. Pada 11 Oktober 1745 ia menemukan jar Kleistian yang bisa menyimpan listrik dalam jumlah besar. Penemuan tersebut sekarang dikenal sebagai botol leyden.Edward Georg von Kleist menemukan kemampuan penyimpanan besar dari botol Leyden saat mempelajari teori listrik yang melihat listri sebagai cairan, dan berharap botol kaca yang penuh dengan alkohol akan "menangkap" cairan ini. 

Tahun 1744 Von kleist menciba mengumpulkan listrik dalam sebuah botol obat kecil yang diisi dengan alkohol dan paku yang dimasukkan ke dalam gabus. Kleist yakin bahwa muatan listrik ysng cukup besar dapat dikumpulkan dan diadakan dalam gelas yang ia tahu akan memberi hambatan bagi cairan. 

Potensial Listrik

DEFINISI

Potensial listrik didefinisikan sebagai usaha yang diperlukan untuk memindahkan muatan positif sebesar 1 satuan dari tempat tak terhingga ke suatu titik tertentu. Potensial listrik juga dapat diartikan sebagai besarnya energi potensial listrik pada 1 muatan.

RUMUS 

Rumus Potensial Listrik

Dimana: 

V= potensial listrik (Volt) 

q= Muatan yang merasakan (C)

Q= Muatan yang menyebabkan(C)

EP= energi potensial (Joule)

k= Konstanta = 9 x 10⁹ N m²C²

r= jarak titik ke muatan q 

CONTOH SOAL 

1. Berapa besar potensial listrik pada jarak 2,40x10¯¹⁰m  dari inti sebuah atom hidrogen (inti mengandung sebuah proton)?

Penyelesaian

Dik: 

muatan proton = 1,60x10¯¹⁹ C

r = 2,40x10¯¹⁰

k = 9 x 10⁹ N m²C²

Dit: V=..?

Jawab: 

Energi Potensial Listrik

DEFINISI 

Sebelum membahas energi potensial listrik, perlu diketahui terlebih dahulu apa itu energi potensial. Energi potensial merupakan energi yang dimiliki suatu benda karena ketinggian/kedudukan terhadap suatu acuan. 

Energi Potensial Listrik merupakan energi potensial yang dihasilkan dari gaya-gaya coulom konservatif dan diasosiakan dengan konfigurasi sejumlah muatan-muatan titik dalam sebuah sistem yang didefinisikan. 

Energi potensial, memindahkan +q ke titik lain

Pada gambar diatas, energi potensial listrik merupakan usaha yang dilakukan gaya coulomb untuk memindahkan muatan '+q' dari satu titik ke titik lainnya.

RUMUS 

Rumus energi potensial listrik

Dimana: 

EP = Energi potensial listrik (Joule) 
K = Konstanta (9x10⁹Nm₂)
r = Jarak (m)
q = Muatan sumber 
q' = Muatan uji (Coulomb)

CONTOH SOAL 

Titik A berjarak 1 m dari muatan +8μC, 2 m terhadap muatan -6μC, dan 3 m terhadap muatan -10μC. Tentukan energi potensial pada muatan -2μC yang diletakkan di titik A. 

Penyelesaian

Dik: 
Q₁ = +8 μC = +8x10−6
Q₂ = -6 μC = -6x10−6
Q₃ = -10 μC = -10x10−6
r₁ = 1 m 
r₂ = 2 m
r₃ = 3 m

Dit: EpA =...? 

Jawab: 

EpA = Ep₁ + Ep₂ + Ep₃ )

EpA= kq(Q1r1+Q2r2+Q3r3)

EpA= (9×109)⋅(−2×10−6)⋅(8×10−61+−6×10−62+−10×10−63)

EpA =(−18×103) . (8 x 10−6  - 3x 10−6 - 10/3 x 10−6)

EpA = −30 x 10−3 J

EpA = −0,03 J 

JAMES PRESCOTT JOULE 

James Prescott Joule

Joule lahir di Salford, Lancashire, Inggris pada 24 Desember

1818. Joule adalah seorang ilmuwan yang namanya diabadikan 

menjadi satuan Joule. Ia merumuskan hukum kekekalan 
energi yaitu "Energi tidak dapat  diciptakan ataupun 
dimusnahkan". Saat ia berumur 22 tahun (1840) ia 
mengeluarkan buku tentang panas yang dihasilkan oleh 

listrik. 3 tahun kemudian ia mengeluarkan buku mengenai 

ekuivalen mekanik panas terbit. 

Daftar Pustaka

https://www.temukanpengertian.com/2015/09/pengertian-energi-potensial-listrik.html

https://www.temukanpengertian.com/2014/06/pengertian-energi-potensial.html

https://fokusfisika.com/energi-potensial-dan-potensial-listrik/

https://www.biografiku.com/biografi-james-prescott-joule/