Elektrostatis

Kapasitansi dan kapasitorKapasitor keping sejajarKapasitor pada rangkaian elektronikEnergi tersimpan pada kapasitorKapasitor dengan dielektrikFISIKA DASAR II

a+Qb-QKapasitor: Dua konduktor (dipisahkan oleh sebuah insulator)Biasanya memiliki muatan yang berbeda

Kapasitansi, C, sebuah kapasitor didefenisikan sebagai perbandingan dari besarnya muatan pada konduktor terhadap perbedaan potensial antar konduktor

Sebuah kapasitor pada dasarnya adalah dua lempeng penghantar dengan bahan insulator diantaranya. Kapasitor tidak harus sepertik lempeng logamKapasitor digunakan pada sistem audio performa tinggiKetika kapasitor dihubungkan pada potensial luar, muatan mengalir pada plat dan menghasilkan perbedaan potensial antar plat+---Kapasitor pada rangkangkaian memiliki simbolanalisis aliran dari konservasi energi dan konservasi muatan

Satuan dari C adalah farad (F), tapi sebagian besar kabasitor memiliki rentang nilai C dari picofarad hingga mikrofarad (pF to F).

dengan, micro 10-6, nano 10-9, pico 10-12Jika potensial luar diputuskan, muatan tetap berada pada plat, sehingga kapasitor baik untuk menyimpan muatan (dan energi)

AA+Q-QdKapasitansi dari rangkaian tergantung pada pengaturan geomentris dari konduktor

Dengan A adalah luasan satu plat, d adalah separasi, e0 adalah konstan permittivity ruang hampa,

e0= 8.8510-12 C2/Nm2

Kapasitor lempeng sejajar memiliki luasan wilayah 2.00 m2, dipisahkan sejauh 5.00 mm. Perbedaan potensial adalah 10,000 V diberikan melewati kapasitor. TentukanKapasitansiMuatan pada setiap lempeng

diberikan:

DV=10,000 VA = 2.00 m2d = 5.00 mm

Find:

C=?Q=?

Solusi:Karena kita menentukan kapasitor lempeng sejajar, kapasitansi dapat ditentukan sebagaiKetika kapasitansi telah diketahui, muatan dapat ditentukan dari defenisi kapasitansi : muatan dan perbedaan potensial:Kapasitor lempeng sejajar memiliki luasan wilayah 2.00 m2, dipisahkan sejauh 5.00 mm. Perbedaan potensial adalah 10,000 V diberikan melewati kapasitor. TentukanKapasitansiMuatan pada setiap lempeng

Sangat sering terjadi bahwa lebih dari satu kapasitor digunakan pada rangkaian listrikYang harus dipelajari adalah bagaimana menghitung kapasitansi ekivalen dari kombinasi kapasitorC1C2C3

Menghubungkan batrai pada kombinasi paralel dari kapasitor akan sebanding dengan pemberian perbedaan potensial yang sama untuk kedua kapasitorMuatan Total yang ditransfer pada sistem dari batrei adalah jumlah muatan dari dua kapasitor,Dengen defenisi,

Oleh karena itu, Ceq

Formula yang dianalogikan adalah benar untuk berapapun jumlah kapasitor,

Menunjukkan bahwa kapasitansi ekivalen dari kombinasi kapasitor paralel adalah lebih besar dari kopasitor individu(kombinasi paralel)

Sebuah kapasitor 3 mF dan 6 mF dihubungkan secara paralel dengan sebuah batrai 18 V. tentukan kapasitansi ekivalen dan total muatan yang disimpan pada kapasitor

diberikan:

V = 18 VC1= 3 mFC2= 6 mF

tentukan:

Ceq=?Q=?Terlebih dahulu tentukan kapasitor ekivalen dari C1 dan C2:Kemudian, tentukan muatanSebuah kapasitor 3 mF dan 6 mF dihubungkan secara paralel dengan sebuah batrai 18 V. tentukan kapasitansi ekivalen dan total muatan yang disimpan pada kapasitor

Hubungkan batrei pada kombinasi serial dari kapasitor sama juga dengan memberikan muatan yang sama untuk kedua kapasitorTegangan yang diinduksikan pada sistem dari batrei adalah jumlah dari perbedaan potensial melalui setiap kapasitor,Dengan defenisi,

Oleh karena itu, Ceq

Analogi formula adalah benar untuk berapapun jumlah kapasitor,

Menunjukkan bahwa kapasitansi ekivalen dari kapasitor kombinasi seri selalu lebih kecil dari kapasitor individu pada kombinasi tersebut(kombinasi seri)

Sebuah kapasitor 3 mF dan 6 mF dihubungkan secara seri dengan sebuah batrai 18 V. tentukan kapasitansi ekivalen dan muatan total

diberikan:

V = 18 VC1= 3 mFC2= 6 mF

tentukan:

Ceq=?Q=?Terlebih dahulu tentukan kapasitansi ekivalen dari C1 dan C2:Kemudian, tentukan muatanSebuah kapasitor 3 mF dan 6 mF dihubungkan secara seri dengan sebuah batrai 18 V. tentukan kapasitansi ekivalen

Pada batrai yang terhubung pada kapasitor:Batrai harus melakukan kerja untuk memindahkan elektron dari satu lempeng ke lempeng lain. kerja yang dilakukan untuk memindahkan muatan sebesar q melalui tegangan V adalah W = V q. Dengan bertambahnya muatan, V juga bertambah, sehingga kerja yang dilakukan untuk memindahkan q juga bertambah. Dengan menggunakan kalkulus, besarnya energi (U) yang tersimpan pada kapasitor adalah:VVqQ

Tentukan kerapatan energi medan listrik (energi per unit volume) pada kapasitor keping sejajardengan

Maka,

Oleh karena itu, kerapatan energi adalah:

Pada rangkaian terlihat V= 48V, C1 = 9mF, C2 = 4mF and C3 = 8mF.Tentukan kapasitansi ekivalen pada rangkaian,(b) Tentukan energi yang tersimpan pada kombinasi dengan menghitung energi tersimpan pada kapasitansi ekivalen.

Terlebih dahulu tentukan kapasitansi ekivalen dari C2 dan C3:Energi tersimpan apda kapasitor C123 adalahKemudian, tentukan kapasitansi ekivalen dari rangkaian dengan catatan bahwa C1 dan C23 terhubung seridiberikan:

V = 48 VC1= 9 mFC2= 4 mFC3= 8 mF

tentukan:

Ceq=?U=?Pada rangkaian terlihat V= 48V, C1 = 9mF, C2 = 4mF and C3 = 8mF.Tentukan kapasitansi ekivalen pada rangkaian,(b) Tentukan energi yang tersimpan pada kombinasi dengan menghitung energi tersimpan pada kapasitansi ekivalen.

Dielektrik adalah material insulator (karet, gelas, dll)Jika diberi isolasi, kapasitor bermuatan

Perbedaan potensial menjadi menurun (k = V0/V)Karena muatan didalam adalah sama (Q=Q0) kapasitansi bertambah

Konstanta dielektrik: k = C/C0

Konstanta dielektrik adalah sifat bahanV0VDiberikan dielektrik

Kapasitansi adalah perkalian faktor k ketika dielektrik mengisi ruang antar plat secara penuhContoh: untuk kapasitor plat sejajar

Kapasitansi merupakan batas nilai tertinggi oleh pemuatan listrik yang dapat dihasilkan melalui material dielektrik yang memisahkan platDengan kata lain, keberadaan medan listrik maximum, kadang disebut kuat dielektrik, yang dapat dihasilkan oleh dielektrik sebelum break down

Dielectric constants and dielectric strengths of various materials at room temperatureMaterialDielectric constant, kDielectric strength (V/m)Vacuum1.00-- Air1.000593 106Water80--Fused quartz3.789 106

Pada kapasitor plat sejajar dengan luas area 2000 cm2 dan terpisah sejauh 1 cm. kapasitor diberi muatan pada tegangan awal 3 kV dan kemudian diputuskan dari sumber muatan. Sebuauh bahan insulator ditempatkan diatara plat, mengisi ruang antar plat, mengakibatkan tegangan kapasitor menjadi 1 kV. Tentukan kapasitansi awal dan kapasitansi setelah diberi isolator, muatan pada kapasitor, dan konstanta dielektrik dari material.

diberikan:

DV1=3,000 VDV2=1,000 VA = 2.00 m2d = 0.01 m

tentukan:

C=?C0=?Q=?k=?

Karena yang akan ditentukan adalah kapasitor keping paralel, kapasitansinya dapat ditentukan dengan:Muatan pada kapasitor adalahKonstanta dielektrik dari kapasitor yang baruPada kapasitor plat sejajar dengan luas area 2000 cm2 dan terpisah sejauh 1 cm. kapasitor diberi muatan pada tegangan awal 3 kV dan kemudian diputuskan dari sumber muatan. Sebuauh bahan insulator ditempatkan diatara plat, mengisi ruang antar plat, mengakibatkan tegangan kapasitor menjadi 1 kV. Tentukan kapasitansi awal dan kapasitansi setelah diberi isolator, muatan pada kapasitor, dan konstanta dielektrik dari material.

Bagaimana material insulator dielektrik mengurangi medan listrik dengan menghasilkan kerapatan muatan permukaan?Reorientation of polar moleculesInduced polarization of non-polar moleculesDielectric Breakdown: breaking of molecular bonds/ionization of molecules.

*