KAPASITOR

KLASAKURA > 1

KAPASITOR

Kapasitor (kondensator) adalah : alat yang terdiri dari dua penghantar berdekatan yang dimaksudkan untuk diberi muatan sama besar dan berlawanan jenis. Fungsi dari Kapasitor.

1. Untuk menghilangkan bunga api listrik pada rangkaian-rangkaian yang mengandung kumparan bila tiba-tiba diputuskan.

2. Pada rangkaian yang dipakai untuk menghidupkan mesin mobil.

3. Untuk memperbesar effisiensi daya transmisi (penyebaran) arus bolak-balik. 4. Untuk memilih panjang gelombang (tuning) pesawat penerima radio.

Kapasitas Kapasitor

Kapasitas Kapasitor (C), yaitu perbandingan antara besar muatan (Q) dari salah satu keping dengan beda potensial (V) antara kedua keping-kepingnya.

C Q

V 

C = Kapasitas kapasitor (Farad/F)

Q = muatan (C)

V = beda potensial (V)

Kapasitor Keping Sejajar

Kapasitor yang terdiri dari 2 buah keping sejajar yang masing-masing luasnya A m

2

terpisah sejauh d

meter satu sama lain, bila diantara kepin-kepingnya hampa udara, kapasitasnya (C0) adalah :

C A

d 0

0 



0



= permitivitas ruang hampa

KLASAKURA > 2

Besar kapasitasnya (C) menjadi :

C

A

d





.



= permitivitas bahan dielektrik

perbandingan antara

C

C0

disebut konstanta dielektrik

KONSTANTA DIELEKTRIK (K).

K C C A d X d A   

0 _{0 0}









.

Karena C selalu lebih besar dari C

0

, maka : K selalu >1

Jadi kapasitas kapasitor keping sejajar secara umum dapat dituliskan :

C C K K A

d

 0 

0

.



Jadi, kapasitas kapasitor keeping sejajar besarnya :

1. berbading lurus (sebanding) dengan bahan dielekktrik (K)

2. berbading lurus (sebanding) dengan luas penampang (A)

3. berbading terbalik dengan jarak antar keeping (d)

ENERGI SUATU KAPASITOR BERMUATAN.

Energi yang tersimpan di dalam kapasitor, bila suatu kapasitor diberi muatan adalah :

W

Q

C



1 2

2

atau

W 1CV 2

2

RANGKAIAN KAPASITOR

Seperti halnya hambatan listrik, kapasitor juga dapat dirangkai seri, paralel, atau campuran antara seri dan paralel. Untuk rangkaian seri dan paralel pada kapasitor, hasilnya berlainan dengan rangkaian seri dan paralel pada hambatan.

Rangkaian Seri Kapasitor

Untuk memperoleh nilai kapasitas kapasitor yang lebih kecil daripada kapasitas semula adalah dengan menyusun beberapa kapasitor secara seri. Apabila rangkaian kapasitor seri diberi beda potensial, pada setiap kapasitor memperoleh jumlah muatan yang sama, meskipun besar kapasitasnya berlainan.

Beberapa kapasitor yang masing-masing kapasitasnya C

1

,C

2

,C

3

, ... disusun seri, maka :

-> Qs = Q1

= Q

2

= Q

3

= ...

-> Vs = Vab + Vbc + Vcd + Vde +...

->

1 1 1 1

1 2 3

CS C C C

KLASAKURA > 3

Rangkaian Paralel Kapasitor

Kapasitor yang dirangkai paralel, apabila diberi tegangan V setiap kapasitor akan memperoleh

tegangan yang sama, yaitu V, sehingga pada rangkaian kapasitor paralel berlaku :

- Beda potensial (Vab) total sama dengan beda potensial masing-masing kapasitor (V

1

= V

2

= V

3

= V

)

- Qp = Q

1

+ Q

2

+ Q

3

+ ...

- Cp = C

1

+ C

2

+ C

3

+ ...

Contoh soal :

1. Sebuah kapasitor mempunyai luas bidang 4 cm2 dan jarak kedua bidang 0,4 cm. Apabila muatan masing- masing bidang 4,425 μ C dan permitivitas listrik udara 8,85 × 10-12 C2N-1m-2, tentukan:

a. kapasitas kapasitor,

b. kapasitas kapasitor apabila diberi bahan dielektrik dengan konstanta dielektrik 5, c. beda potensial antara kedua bidang kapasitor!

Penyelesaian :

2. Tiga kapasitor masing- asi g berkapasitas μF, μF, da μF disusu seri, ke udia diberi su ber listrik 13 volt. Tentukan potensial listrik masing-masing kapasitor!

Penyelesaian:

Diketahui: C1= μF ; C2 = μF ; C3= μF ; V = 13 volt Ditanya: a. V1 = ... ? ; b. V2 = ... ? ; c. V3 = ... ?

KLASAKURA > 4 3. Empat buah kapasitor dirangkai seperti pada gambar.

Jika beda potensialnya 12 V, tentukan: a. kapasitas kapasitor penggantinya,

b. beda potensial listrik pada masing-masing kapasitor! Penyelesaian :

KLASAKURA > 5 Lembar Kerja Siswa (LKS)

Harap icetak dan dibawa pada hari selasa.

A. FLUKS LISTRIK

1. Kuat medan listrik homogen sebesar 100 N/C berarah tegak lurus ke bidang seluas 800 cm2. Besar fluks medan listrik yang terjadi adalah ....

A. 2 weber B. 4 weber C. 8 weber D. 16 weber E. 32 weber

2. Sebuah bidang seluas 500 cm2 terkena kuat medan listrik homogen dengan sudut kedatangan sebesar 45°. Jika besar kuat medan 200 N/C, fluks medan listrik yang terjadi pada luasan itu sebesar .... A. 5 weber

B. √ weber C. 10 weber D. √ weber E. √ weber

B. ENERGI POTENSIAL LISTRIK

1. Titik A berada pada jarak sejauh 0,001 m dari muatan +0,5 C. Suatu muatan positif sebesar +2 × 10−8 C diletakkan pada titik tersebut. Energi potensial listrik muatan tersebut di titik A sebesar ....

A. 900 joule B. 90 joule C. 9 joule D. 0,9 joule E. 0,09 joule

2. Titik A berada pada jarak 9 mm dari muatan +2,5 C. Suatu muatan positif sebesar +4 × 10−7 C diletakkan pada titik A. Energi potensial muatan tersebut sebesar ....

A. 100 joule B. 10 joule C. 1 joule D. 0,1 joule E. 0,01 joule

C. POTENSIAL LISTRIK

1. Titik X terletak 1,5 cm dari muatan +3 C. Jika = 9 × 109 Nm2/C2, potensial listrik di titik X sebesar .... A. 1,1 × 10−6 volt

B. 1,2 × 10−6 volt C. 1,3 × 10−6 volt D. 1,6 × 10−6 volt E. 1,8 × 10−6 volt

2. Titik A dan B berturut-turut berada pada jarak 25 cm dan 5 cm dari muatan sebesar 10 C. Beda potensial antara kedua titik sebesar ....

A. 1,16 × 106 volt B. 1,20 × 106 volt C. 1,36 × 106 volt D. 1,44 × 106 volt E. 1,58 × 106 volt

3. Titik A dan B berjarak 9 cm dan di antara A dan B terletak titik C yang berjarak 3 cm dari A. Titik A diberi muatan sebesar +5 C dan B sebesar +10 C. Apabila = 9 × 109 Nm2/C2, potensial listrik di titik C sebesar ....

A. − × 6 volt B. − × 6

KLASAKURA > 6 4. Perhatikan gambar di bawah ini!

Beda potensial listrik di titik B adalah .... A. 0

B. 2 V C. 4 V D. 5 V E. 8 V

5. Perhatikan gambar berikut!

Besar potensial listrik di titik C adalah .... A. 3,6 × 105 volt

B. 7,2 × 105 volt C. 1,4 × 106 volt D. 3,2 × 106 volt E. 3,8 × 106 volt

D. KAPASITOR KEPING SEJAJAR

1. Suatu kapasitor keping sejajar mempunyai luas tiap keping 400 cm2 dan jarak antarkeping adalah 2 mm. Jika muatan kapasitor sebesar 1,06 × 10−9 C, kapasitor tersebut dipasang pada tegangan ....

A. 2 volt B. 3 volt C. 4 volt D. 5 volt E. 6 volt

2. Kapasitor keping sejajar mempunyai luas tiap keping 300 cm2 dan jarak antarkeping 3 mm. Muatan kapasitor sebesar × −9 C. Tega ga ya g dipakai oleh kapasitor e dekati ....

A. 9,7 volt B. 10,6 volt C. 11,3 volt D. 12,5 volt E. 13,2 volt

3. Kapasitor keping sejajar mempunyai jarak antarkeping 0,1 mm. Jika kuat medan dalam kapasitor sebesar 200 N/C, kapasitor tersebut terpasang pada tegangan listrik sebesar ....

KLASAKURA > 7 4. Kapasitor keping sejajar yang jarak antarkepingnya 0,5 mm memiliki kapasitas sebesar 300 nF. Kuat

medan yang muncul dalam kapasitor sebesar 500 N/C. Kapasitor tersebut terpasang pada tegangan .... A. 0,25 volt

B. 0,50 volt C. 0,75 volt D. 1 volt E. 1,25 volt

5. Kapasitor keping sejajar memiliki jarak antarkeping 0,2 mm. Kuat medan yang muncul sebesar 100 N/C, kapasitor terpasang pada tegangan ....

A. 0,01 volt B. 0,02 volt C. 0,03 volt D. 0,04 volt E. 0,05 volt

6. Gambar berikut menunjukkan dua kapasitor keping sejajar I dan II.

Perbandingan kapasitas kapasitor keping sejajar I dan II adalah .... A. 1 : 6

B. 1 : 1 C. 2 : 3 D. 3 : 2 E. 6 : 1

E. RANGKAIAN KAPASITOR

1. Sebuah kapasitor 6 F diberi tegangan 100 V. Muatan dan energi yang tersimpan dalam kapasitor tersebut adalah

A. 3 × 10−4 C dan 5 × 10−2 J B. 4 × 10−4 C dan 3 × 10−2J C. 5 × 10−4 C dan 5 × 10−2 J D. 6 × 10−4 C dan 2 × 110−2 J E. 6 × 10−4 C dan 3 × 10−2 J

2. Kapasitor 10 F diberi tegangan 200 V. Energi yang tersimpan dalam kapasitor tersebut .... A. 0,1 joule

B. 0,2 joule C. 0,3 joule D. 0,4 joule E. 0,5 joule

3. Dua kapasitor 4 F dan 2 F disusun seri, kemudian diberi tegangan 6 volt. Energi yang tersimpan dalam rangkaian tersebut sebesar ....

[image:7.612.57.543.86.450.2]

KLASAKURA > 8 4. Kapasitor X, Y, dan Z dirangkai seperti pada gambar!

Bila saklar S ditutup selama 5 menit, energi listrik yang tersimpan pada kapasitor Z adalah .... A. 144 joule

B. 720 joule C. 864 joule D. 1.728 joule E. 4.320 joule

5. Dua buah kapasitor A dan B berturut-turut mempunyai kapasitas sebesar 4 mikrofarad dan 6 mikrofarad. Kedua kapasitor tersebut disusun seri dan dihubungkan dengan beda potensial 100 volt. Tegangan pada A dan B berturut-turut sebesar ....

A. 30 volt dan 70 volt B. 40 volt dan 60 volt C. 50 volt dan 50 volt D. 60 volt dan 40 volt E. 70 volt dan 30 volt

6. Perhatikan gambar di bawah ini!

Sebuah partikel bermassa 3,5 × 10−25 kg dan bermuatan 3,31 × 10−17 C akan diatur agar posisinya seimbang. Beda potensial kedua keping harus bernilai .... (g= 9,8 m/s2)

A. 1,064 × 10−9 volt B. 2,072 × 10−9 volt C. 3,056 × 10−9 volt D. 4,078 × 10−9 volt E. 5,094 × 10−9 volt 7.