/ Unlabelled / Kapasitansi, dielektrik, dan energy elektrostatik

Kapasitansi, dielektrik, dan energy elektrostatik

Posted by Junari Sape Sabtu, 22 November 2014 0 komentar



BAB I
PENDAHULUAN

A.    Latar belakang
Kapasitor adalah piranti yang berguna untuk menyimpan muatan dan energi. Kapasitor terdiri dari 2 konduktor yang berdekatan tetapi terisolasi satu sama lain dan membawa muatan yang sama besar dan berlawanan. Kapasitor memiliki banyak kegunaan. Pemberi cahaya kilat pada kamera anda menggunakan suatu kapasitor untuk menyimpang energi yang diperlukan untuk memberikan cahaya kilat secara tiba-tiba. Kapasitor juga digunakan untuk memperhalus riak yang timbul ketika arus bolak balik dikonversi menjadi arus searah pada catu daya, sehingga dapat digunakan pada kalkulator atau radio anda ketika baterai tidak dapat digunakan.
Dielektrik dapat memperlemah medan listrik antara keping-keping suatu kapsitor karena dengan hadirnya medan listrik molekul-molekul dalam dilektrik akan menghasilkan medan listrik tambahan yang arahnya berlawanan dengan medan listrik luar.
Energi elektrostatik merupakan energi yang tersimpan dalam suatu kapasitor sebagai energi yang tersimpan dalam medan listrik.

B.     Rumusan masalah
Bagaimankah mengaplikasikan konsep kapasitansi, dielektrik, dan energi elektrostatik serta penerapannya ?

C.    Tujuan
Mampu mengaplikasikan konsep kapasitansi, dielektrik, dan energi elektrostatik serta penerapannya.





BAB II
PEMBAHASAN

A.    Pengertian Kapasitansi
Kapasitansi adalah piranti yang berguna untuk menyimpan muatan dan energi. Kapsitor terbagi menjadi dua konduktor yang berdekatan tetapi terisolasi satu sama lain dan membawa muatan yang sama besar dan berlawanan. Kapasitor terbagi atas dua yaitu :
1.      Kapasitor Keping Sejajar
Kapasitor yang biasa digunakan adalah kapasitor keping sejajar yang menggunakan dua keping konduktor sejajar. Dalam praktek, keping ini dapat berupa lapisan-lapisan logam yang tipis, yang terpisah dan terisolasi satu sama lain dengan suatu tumpukan kertas. Tumpukan kertas tersebut dapat digulung untuk menghemat ruang. Ketika keping-keping terhubung pada piranti yang bermuatan. Contohnya baterai, muatan dipindahkan dari satu konduktor kekonduktor lainnya sampai perbedaan potensial antara konduktor-konduktor, akibat muatan-muatan yang sama dan berlawanan tanda yang memiliki konduktor-konduktor tersebut, sama dengan beda potensial antara ujung-ujung baterai. Jumlah muatan bergantung pada perbedaan potensial dan pada geometri dari kapsitor. Contohnya pada luas dan jarak antara keping pada kapasitor keping sejajar. Misalkan Q adalah besar muatan pada tiap keping dan V adalah perbedaan potensial antara keping-keping. Ketika kami mengatakan muatan pada suatu kapasitor berarti besar muatan pada setiap keping. Rasio Q/V disebut C.
                              C = Q / V       
Kapasitansi adalah suatu ukuran dari kapasitas penyimpanan muatan untuk suatu perbedaan potensial tertentu. Satuan SI dari kapasitansi adalah Coulomb per volt, yang sering disebut Farad.Kapasitansi dari kapsitor keping sejajar adalah :
                     
2.      Kapasitor Silinder
Kapasitor silinder terdiri dari suatu konduktor silinder kecil atau kabel dengan jari-jari a dan suatu lapisan konduktor berbentuk silinder konsentrik dengan jari-jari b yang lebih besar dari a. Kabel koaksial, seperti yang digunakan pada televisi dapat dikategorikan sebagai kapasitor silinder. Kapasitansi pada persatuan panjang dari suatu kabel koaksi penting dalam penentuan karakteristik transmisi kabel.
            Kapasitansi adalah :
 
        Dengan demikian kapasitansi sebanding dengan panjang konduktor. Semakin panjang konduktor yang digunakan, semakin besar jumlah muatan yang dapat ditampung oleh konduktor tersebut untuk suatu perbedaan potensial.Hal ini disebabkan medan listrik dan perbedaan potensial hanya bergantung pada muatan per satuan panjang.

B.     Pengertian Dielektrik
           Dielektrik adalah suatu material nonkonduktor, seperti kaca, kertas atau kayu. Ketika ruang diantara dua konduktor pada suatu kapasitor diisi dengan dielektrik, kapasitansi naik sebanding dengan factor k yang merupakan karakteristik dielekrik dan disebut konstanta dielektrik. Karena hal ini ditemukan secara eksperimen oleh Michael Faraday. Kenaikan kapasitansi ini disebabkan oleh melemahnya medan listrik diantara keeping kapasitor akibat kehadiran dielktrik. Dengan demikian untuk jumlah muatan tertentu pada keping kapasitor, perbedaan potensial menjadi lebih kecil dan rasio Q / V bertambah besar.
           Dielektrik dapat memeperlemah medan listrik antara keeping-keping kapasitor karena dengan hadirnya medan listrik tambahan yang arahnya berlawanan dengan medan listrik luar. Jika molekul-molekul dalam dielektrik bersifat polar, dielektrik tersebut memiliki momen dipol permanen.Jika molekul-molekul dielektrik bersifat non polar, maka dalam pengaruh suatu medan listrik luar, molekul-molekul dilektrik akan menginduksi momen-momen dipole yang searah dengan arah medan.
 
Jika medan listrik awal antara keping-keping suatu kapasitor tanpa dielektrik adalah Eo medan dalam dilektrik  adalah
 dimana k adalah konstanta dielektrik. Untuk suatu kapsitor keping sejajar dengan jarak pemisah. perbedaan potensial antara keping adalah 
 diman V adalah perbedaan potensial dengan dielektrik dan Vo = Eo adalah perbedaan potensial awal tanpa dielektrik.

      Tabel Konstanta Dielektrik dan Kuat Dielektrik Beberapa Material
Material
Konstanta Dielektrik k
Kuat Dielektrik kv/mm
Udara
1,00059
3
Bekelite
4,9
24
Kaca(pyrex)
5,6
14
Mica
5,4
10-100
Neoprene
6,9
12
Kertas
3,7
16
Parafin
2,1-2,5
10
Plexiglaass
3,4
40
Polystyrene
2,55
24
Porselen
7
5,7
Minyak transformer
2,24
12
Air(200C)
80


C.    Pengerti Energi Elektrostatik
Selama kapasitor dimuati, suatu muatan positif dipindahkan dari konduktor bermuatan negative ke konduktor bermuatan positif. Karena konduktor positif memiliki potensial yang lebih tinggi dari konduktor negative, energi potensial dari muatan yang dipindahkan meningkat.
Energi potensial ini adalah energi yang tersimpan dalam suatu kapasitor. Kita dapat menyatakan energi ini dengan beberapa cara menggunakan C = Q/V:

  
            Persamaan 21-16 adalah suatu umum untuk energi potensial elektrostatik yang tersimpan dalam suatu kapasitor bermuatan.
            Dalam proses pemberian muatan pada suatu kapasitor, akan terbentuk medan listrik diantara keping-kepingnya. Usaha yang dibutuhkan untuk memuati kapasitor ini dapat dipahami sebagai usaha yang dibutuhkan untuk menciptakan medan listrik. Artinya, kita dapat meyakini energi yang tersimpan dalam suatu kapasitor sebagai energi yang tersimpan dalam medan listrik, yang diseebut energy medan elektrostatik. Kita dapat melihat dalam hal ini dalam kasus kapasitor keping paralel yang diisi dengan konstanta dielektrik k. misalkan +Q adalah muatan pada salah satu keeping kapasitor. Bedapotensial diantara keping-keping ini adalah V = Es, di mana s adalah medan listrik di antara keeping, yang dihubungkan dengan muatan pada keping oleh
kuantitas As adalah volume rung tersbut di antara keping-keping kapasitor berisi medan listrik. Energi per volume satuan ini disebut densitas energi . Densitas energi dalam medan listrik E dengan demikian adalah:
 
 jadi energi per volume satuan dari suatu medan listrik elektrostatik berbanding lurus terhadap kuadrat medan listriknya. 


D.    Kombinasi Kapasitor
Gambar 21-10 dua buah kapasitor masing-masing paralel. Beda potensial di seberang kapasitor sama.
Dua buah kapasitor atau lebih sering kali digunakan bersama-sama sebagai kombinasi. Gambar 21-10 menunjukkan dua buah kapasitor pararel dalam rangkaian listrik, kapasitor di beri lambang -I I-. keping atas kedua kapasitor ini dihubungkan oleh sebuah kawat. Penghantar sehingga memiliki potensial yang sama Va. keeping bawah juga terhubug dan memiliki potesial yang sama Vb. titik a da b terhubung pada sebuah beterai atau piranti jenis lain yang menjaga agar beda potensial tetap V = Va -Vb yang merupakan beda potensial  di antara keping masing-masing kapasitor. Efek penambahan kapasitor kedua dengan cara ini berarti kenaikan dalam kapasitansinya. Daerah ini dapat dikatakan mengalami kenaikan, yang memungkinkan lebih banyak muatan disimpan untuk bedapotensial yang sama. Jika kapasitansinya adalah C1 dan C2, maka muatan Q1 dan Q2 yang tersimpan pada keping akan dinyatakan oleh








Muatan total tersimpan adalah 

             Kapasitansi ekivalen adalah kapasitansi kapasitor tunggal yang mampu menggantikan sejumlah kombinasi kapasitor dalam suatu rangkaian dan menyimpan jumlah energi yang sama untuk beda potensial yang diberikan. Kapasitansi ekivalen dari dua kapasitor pararel pada rasio antara muatan total tersimpan dengan beda potensial.
            Kapasitansi ekivalen dua kapasitor pararel besarnya sama dengan jumlah kapasitor tunggal. Penalaran yang sama dapat diperluas untuk tiga kapasitor atau lebih yang terhubung pararel.
          
Gambar 21-12 mamperlihatkan dua kapasitor seri. Apabila titik a dan b terhubung pada terminal sebuah baterai, maka akan muncul beda potensial v = Va - Vb  pada kedua kapasitor tersebut, akan tetapi beda potensial di seberang salah satu kapasitor tersebut tidak harus sama dengan beda potensial di seberang kapasitr yang lain jika muatan  +Q ditempatkan pada keping atas kapasitor pertama, maka medan listrik yang dihasilkan oleh muatan tersebut akan menginduksikan muatan negative yang sama –Q pada keping bawahnya. Muatan ini datang dari electron-elektron yang tertarik dari keping atas kapasitor kedua. Jadi, akan terdapat muatan yang sama sebesar +Q pada keping atas kapasitor kedua dan muatan sekutu sebesar –Q pada keping bawahnya. Pada potensial pada kapasitor pertama adalah.
 
 Demikian pula halnya, beda potensial di seberang kapasitor kedua adalah:
 
Beda potensial di seberang dua kapasitor seri adalah jumlah dari beda potensial:
Kapasitansi ekivalen dua kapasitor seri adalah kapasitansi kapasitor tunggal yang mampu menggantikan kedua kapasitor tersebut dan menghasilkan muatan yang sama Q, jadi
Persamaan di atas dapat di perluas untuk tiga kapasitor atau lebih yang di hubungkan secara seri:
Beda potensial di seberang satu set kapasitor seri adalah jumlah beda potensial kapasitor tunggal. Perhatikan bahwa penambahan kapasitor seri akan menaikkan 1/ Ceq  yang artinya akan mengurangi kapasitansi ekivalen Ceq.





BAB III
PENUTUP

A.    Kesimpulan
Kapasitansi adalah piranti yang berguna untuk menyimpan muatan dan energi. Kapsitor terbagi menjadi dua konduktor yang berdekatan tetapi terisolasi satu sama lain dan membawa muatan yang sama besar dan berlawana. Kapasitor terbagi atas  dua yaitu :
1.      Kapasitor Keping Sejajar dan
2.       Kapasitor Silinder.

B.     Saran
1.      Diharapkan semua pihak memberikan sumbangsinya dalam menyempurnakan makalah ini.
2.      Di harapkan setiap kelompok agar mengoreksi makalah setiap kelompok.


                                               




DAFTAR PUSTAKA
Kamajaya. 2007. cerdas belajar fisika untuk sma kelas XII SMA. Bandung: grafindo
Saleh, muh . 2008 .dasar-dasar  elektronika . Makassar : Unismuh










TERIMA KASIH ATAS KUNJUNGAN SAUDARA
Judul: Kapasitansi, dielektrik, dan energy elektrostatik
Ditulis oleh Junari Sape
Rating Blog 5 dari 5
Semoga artikel ini bermanfaat bagi saudara. Jika ingin mengutip, baik itu sebagian atau keseluruhan dari isi artikel ini harap menyertakan link dofollow ke http://nary-junary.blogspot.com/2014/11/kapasitansi-dielektrik-dan-energy.html. Terima kasih sudah singgah membaca artikel ini.
Categories:

If You Like This Post, Share it With Your Friends

0 komentar:

Posting Komentar

Tutorial SEO dan Blog support Online Shop Tas Wanita - Original design by Bamz | Copyright of St Junari .
Diberdayakan oleh Blogger.