KAPASITAS SUATU KAPASITOR (C) KEPING SEJAJAR :
Untuk mengubah nilai kapasitas kapasitor C dapat digunakan rumus :
Misalkan titik C (diasumsikan bermuatan positif) dipengaruhi oleh kedua muatan QA den QB, maka :
EA = k.QA = (9.10E9) (10.10E-6) = 10E8 N/C
RA2 (3.10E-2)²
EA = k.QB = (9.10E9) (10.10E-6) = 10 E87 N/C
RB² (3×10E-2)²
Jadi resultan kuat medan di titik C adalah :
EC = EA - EB = 9 × 107 N/C
| C = Q/V Satuan Coulomb/Volt = Farrad Dalam rumus ini nilai kapasitor C tidak dapat diubah (nilai C tetap). | |
C = (K ÃŽo A)/d = K Co
Q = muatan yang tersimpan pada keping kapasitor
V = beda potensial antara keping kapasitor.
KUAT MEDAN LISTRIK (E) DI ANTARA KEPING SEJAJAR :
V = beda potensial antara keping kapasitor.
KUAT MEDAN LISTRIK (E) DI ANTARA KEPING SEJAJAR :
E = s/ÃŽ = V/d
s = rapat muatan = Q/A Þ A = luas keping
ÃŽ = K ÃŽo
K = tetapan dielektrik bahan yang disisipkan di antara keping kapasitor.
K = 1 Þ untuk bahan udara
1 Þ untuk bahan dielektrik
Jika dua bola konduktor dengan kapasitas C1 dan C2 serta tegangan V1 dan V2, dihubungkan dengan sepotong kawat kecil, maka potensial gabungan pada bola-bola tersebut :
Vgab = C1V1 + C2V2
C1 + C2
ENERGI YANG TERSIMPAN DALAM KAPASITOR (W) :
W = ½ Q V = ½ C V² = ½ Q²/C satuan Joule
RANGKAIAN KAPASITOR SERI DAN PARALEL :
ÃŽ = K ÃŽo
K = tetapan dielektrik bahan yang disisipkan di antara keping kapasitor.
K = 1 Þ untuk bahan udara
1 Þ untuk bahan dielektrikJika dua bola konduktor dengan kapasitas C1 dan C2 serta tegangan V1 dan V2, dihubungkan dengan sepotong kawat kecil, maka potensial gabungan pada bola-bola tersebut :
Vgab = C1V1 + C2V2
C1 + C2ENERGI YANG TERSIMPAN DALAM KAPASITOR (W) :
W = ½ Q V = ½ C V² = ½ Q²/C satuan Joule
RANGKAIAN KAPASITOR SERI DAN PARALEL :
| SERI 1/Cs = 1/C1 + 1/C2 + 1/C3 + ... VG = V1 + V2 + V3 + ... Qg = Q1 = Q2 = Q3 = ... | PARALEL Cp = C1 + C2 + C3 + ... Vg = V1 = V2 = V3 = ... Qg = QI + Q2 + Q3 + ... |
Contoh 1 :
Sebuah titik A yang bermuatan -10 mC berada di udara pada jarak 6 cm dari titik B yang bermuatan +9 mC. Hitunglah kuat medan di sebuah titik yang terletak 3 cm dari A den 9 cm dari B !
Jawab:
Misalkan titik C (diasumsikan bermuatan positif) dipengaruhi oleh kedua muatan QA den QB, maka :
EA = k.QA = (9.10E9) (10.10E-6) = 10E8 N/C
RA2 (3.10E-2)²
EA = k.QB = (9.10E9) (10.10E-6) = 10 E87 N/C
RB² (3×10E-2)²
Jadi resultan kuat medan di titik C adalah :
EC = EA - EB = 9 × 107 N/C
Contoh 2 :
Sebuah massa m = 2 mg diberi muatan Q dan digantung dengan tali yang panjangnya 5 cm. Akibat pengaruh medan listrik homogen sebesar 40 N/C yang arahnya horizontal, maka tali membentuk sudut 45° terhadap vertikal. Bila percepatan gravitasi g=10 m/s², maka hitunglah muatan Q !
Jawab :
Jawab :
m = 2 mgram = 2.10-6 kg
Uraikan gaya-gaya yang bekerja pada muatan Q dalam koordinat (X,Y). Dalam keadaan akhir (di titik B benda setimbang) :
Uraikan gaya-gaya yang bekerja pada muatan Q dalam koordinat (X,Y). Dalam keadaan akhir (di titik B benda setimbang) :
| Ã¥Fx = Þ T sinq = Q E ...... (1) Ã¥Fy = Þ T cosq = W ....... (2) Persamaan (1) dibagi (2) menghasilkan tg q = (QE)/w = (w tg q )/ E = (2.10E-6) 10.tg45°40 = 0,5 mC | |
Contoh 3 :
Dua keping logam terpisah dengan jarak d mempunyai beda potensial V. Jika elektron bergerak dari satu keping ke keping lain dalam waktu t mendapat percepatan a den m = massa elektron,maka hitunglah kecepatan elektron !
| Jawab : | Elektron bergerak dari kutub negatif ke positif.Akibatnya arah gerak elektron berlawanan dengan arah medan listrik E, sehingga elektron mendapat percepatan a Gaya yang mempengaruhi elektron: F = e E = e V/d .... (1) F = m a = m v/t .... (2) Gabungkan persamaan (1) den (2), maka kecepatan elektron adalah V = eVt/md |
Contoh 4 :
Tentukan hubungan antara kapasitansi (C) suatu keping sejajar yang berjarak d dengan tegangannya (V) dan muatannya (Q) !
Jawab :
Jawab :
Kapasitas kapasitor dapat dihitung dari dua rumus, yaitu :
C = Q/V ... (1)
C = (K ÃŽo A) / d ... (2)
C = Q/V ... (1)
C = (K ÃŽo A) / d ... (2)
Dari rumus (1), nilai kapasitas kapasitor selalu tetap, yang berubah hanya nilai Q den V sehingga C tidak berbanding lurus dengan Q den C tidak berbanding terbalik dengan V. Dari rumus (2) terlihat bahwa nilai C tergantung dari medium dielektrik (K), tergantung dari luas keping (A) den jarak antar keping (d).
Contoh 5 :
Contoh 5 :
Tiga buah kapasitor masing-masing kapasitasnya 3 farad, 6 farad den 9 farad dihubungkan secara seri, kemudian gabungan tersebut dihubungkan dengan tegangan 220 V. Hitunglah tegangan antara ujung-ujung kapasitor 3 farad !
Jawab :
Jawab :
Kapasitas gabungan ketiga kapasitor: 1/Cg = 1/C1 + 1/C2 + 1/C3 Þ Cg
= 18/11 F
Muatan gabungan yang tersimpan pada ketiga kapasitor
Qg = Cg V = 18/11 . 220 = 360 coulomb
Sifat kapasitor seri : Qg = Q1 = Q2 = Q3, jadi tegangan pada kapasitor 3 F adalah V = Q1/C1 = Qg/C1 = 360/3 = 120 volt
= 18/11 FMuatan gabungan yang tersimpan pada ketiga kapasitor
Qg = Cg V = 18/11 . 220 = 360 coulomb
Sifat kapasitor seri : Qg = Q1 = Q2 = Q3, jadi tegangan pada kapasitor 3 F adalah V = Q1/C1 = Qg/C1 = 360/3 = 120 volt
Tidak ada komentar:
Posting Komentar