mk fisika dasar 2_bab4

7/17/2019 MK Fisika Dasar 2_Bab4

http://slidepdf.com/reader/full/mk-fisika-dasar-2bab4 1/28

MK FISIKA DASAR 2ENGE600004

4 SKS

Rachmat Andika

Multiferroic Research Group

Departemen FisikaFMIPA - UI



KAPASITANSI DAN DIELEKTRIK



MATERI

Kapasitor dan Kapasitansi

Susunan Kapasitor Seri dan Paralel

Penyimpanan Energi dalam Kapasitor dan

Energi dalam Medan ListrikDielektrik



TUJUAN PEMBELAJARAN

Mendefinisikan sifat dasar kapasitor dan bagaimana

menghitung besaran yang dapat mengukur

kemampuan dalam menyimpan muatan

Menganalisa kapasitor-kapasitor yang terhubung

dalam suatu jaringan Menghitung energi yang tersimpan dalam kapasitor

Mendefinisikan dielektrik dan bagaimana dielektrik

dapat menambah efektifitas kapasitor



PETA KONSEP

KapasitorStruktur

Dasar

Susunan

Kapasitor

EnergiCharging

Dielektrik

SeriKeping

SejajarTabung

BolaPararel



STRUKTUR DASAR KAPASITOR

Kapasitor terdiri dari dua konduktor yang

dipisahkan oleh isolator

Beberapa devices pada alat elektronik

Sifat khusus dariResistor : Resistansi

Induktor : Induktansi

Capasitor: Kapasitansi

Kapasitansi dari suatu kapasitorbergantung pada geometri dan

material perantara (dielectric)



KAPASITANSI

Hubungan Q-∆V adalah linear

Kapasitansi selalu bernilai positif.

Kapasitansi merupakan kemampuan kapasitoruntuk menyimpan muatan

Satuan kapasitansi adalah Farad

Perbandingan antara besar muatan pada

konduktor terhadap beda potensial antara

konduktor



MENGHITUNG KAPASITANSI

Kapasitor Keping Sejajar Pada keping, muatan terdistribusi pada permukaan,

sehingga

Ingat Hukum Gauss! Medan pada bidang datar,

Medan listrik antara keping adalahuniform,

Kapasitansi pada keping sejajar,



Garis Medan listrik antara keping sejajar



CONTOH SOAL

Kapasitor keping sejajar dengan udara antara

keping memiliki luas permukaan 2,00 x 10-4 m2

dan keping tersebut terpisah satu sama lain

dengan jarak 1,00 mm. Hitunglah

kapasitansinya!

Pembahasan



Cylindrical Capacitor

Spherical Capacitor

Pelajari !



KOMBINASI KAPASITOR-PARALEL

Muatan total adalah penjumlahan muatan pada

tiap kapasitor

Dengan dan , maka muatan total

pada rangkaian adalah

Ceq merupakan penjumlahan dari tiap

kapasitansi



KOMBINASI KAPASITOR-SERI

Beda potensial total adalah jumlah beda

potensial yang melalui tiap kapasitor

Jika ada tiga kapasitor atau lebih,

maka kapasitansi ekuivalen adalah



ENERGI TERSIMPAN DALAM

KAPASITOR

Jika sebuah muatan dq dipindahkan dari

konduktor negatif dengan potensial nol ke

konduktor positif, maka kerja yang dilakukan

adalah



KAPASITOR SILINDER

Konduktor silinder pejal dengan jari-jari a dan

muatan Q koaksial dengan kulit silinder

(ketebalan diabaikan). Jari-jari b > a, dan

muatan –Q. Tentukan kapasitansi dari kapasitor

silinder jika panjangnya L.



Ingat densitas muatan !



KAPASITOR BOLA

Kapasitor bola terdiri dari kulit konduktor bola

dengan jari-jari b dan muatan –Q yang sepusat

dengan bola bermuatan yang lebih kecil dengan

jari-jari a dan muatan Q. Tentukan kapasitansi

dari kapasitor tersebut!



Beda potensial antara antara bola adalah

Besar kapasitansi dari kapasitor tersebut adalah



KAPASITOR DENGAN DIELEKTRIK

DielektrikMaterial nonconducting, seperti karet dan kaca

Dielektrik dimasukkan di antara plat kapasitor

menyebabkan kapasitansi meningkat.

Konstanta

Dielektrik, κ



DIELEKTRIK

Karena muatan Q0 pada kapasitor tidak

berubah, kapasitansi akan berubah

Kapasitansi meningkat dengan faktor κ. Untuk

kapasitor keping sejajar, kapasitansi akibatdielektrik dapat ditentukan:



DIELEKTRIK

Dielectric strength : Medan listrik maksimum

dari suatu dielektrik.Jika melaluidielectric strength, sifat isolator akan

rusak dan dielektrik akan mulai menghantarkan



CONTOH SOAL

Sebuah kapasitor keping sejajar memiliki keping

dengan dimensi 2,0 cm dan 3,0 cm yang dipisahkan

oleh kertas dengan ketebalan 1,0 mm. ( )Tentukan kapasitansi

Berapa muatan maksimum yang dapat diletakkan padakapasitor

Pembahasan



DIPOL LISTRIK DALAM MEDAN

LISTRIK

Dipol listrik terdiri dari: dua muatan dengan besar yang sama

berlainan tanda (+) dan (-) yang dipisahkan oleh jarak

Momen dipol listrik : suatu vektor p searah dari –q

hingga +q sepanjang garis yang menyambungkanmuatan dan mempunyai besar 2aq.

Gaya menyebabkan terjadinya torka pada dipol

Dipol berotasi searah

dengan medan listrik



DIELEKTRIK DALAM SKALA

ATOMIK

Beda potensial akan berkurang karena medan

listrik berkurang antara keping



DIELEKTRIK

Pada kapasitor keping sejajar, medan listrik

berhubungan dengan densitas muatan pada keping

Medan listrik induksi pada dielektrik

berhubungan dengan densitas muatan

induksi



LATIHAN 04

A parallel-plate capacitor has a plate separation

d and plate area A. an uncharged metallic slab of

thickness a is inserted midway between the

plates.

Find the capacitance of the deviceShow that the capacitance of the original capacitor is

unaffected by the insertion of the metallic slab if the

slab is infinitesimally thin



A parallel-plate capacitor with a plate separation

d has a capacitance C0 in the absence of a

dielectric. What is the capacitance when a slab of

dielectric material of dielectric constant k and

thickness 1/3d is inserted between the plates?

mk fisika dasar 2_bab4

Documents