RANGKUMAN POTENSIAL LISTRIK DAN KAPASITOR

      Potensial Listrik

    Agar terjadi aliran muatan (arus listrik) dalam suatu rangkaian tertutup, maka haruslah ada beda potensial/beda tegangan di kedua ujung rangkaian. Beda potensial listrik adalah energi tiap satu satuan muatan. Dua buah benda bermuatan listrik yang terletak berdekatan akan mengalami gaya listrik di antara keduanya. Suatu usaha diperlukan untuk memindahkan (atau menggeser) salah satu muatan dari posisinya semula. Karena usaha merupakan perubahan energi, maka besar usaha yang diperlukan sama dengan besar energi yang dikeluarkan. energi dari muatan listrik disebut energi potensial listrik. Beda potensial dari suatu muatan listrik di suatu titik di sekitar muatan tersebut dinyatakan sebagai potensial mutlak atau biasa disebut potensial listrik saja.

Sehingga                            keterangan         V = potensial listrik (V)         k = 9 x 10⁹ Nm²/C²

                                                                q = muatan listrik (C)

                                                                      r  = jarak (m)

Apabila potensial tersebut ditimbulkan oleh lebih dari satu muatan, maka potensial listrik pada suatu titik merupakan jumlah dari potensial pada tiap-tiap muatan, secara matematis

Potensial listrik oleh bola konduktor bermuatan

                

Berdasarkan gambar tersebut, potensial listrik oleh konduktor dapat ditentukan. Dengan persamaan potensial listrik, maka besarnya potensial listrik dalam bola konduktor tersebut adalah

a.Potensial listrik diluar bola konduktor (r > R)

b. Potensial listrik dipermukaan bola konduktor (r = R)

c. Potensial listrik didalam bola konduktor (r < R)

 Energi potensial listrik

Setiap ada medan gaya maka akan melibatkan usaha dan energi. Usaha merupakan perubahan energi potensial.

Dengan menggunakan konsep W = Ep – Ep  , maka diperoleh perumusan energi potensial listrik sebagai berikut.

                                               dengan : Ep = energi potensial listrik (joule)

                                                                                q1, q2  = muatan listrik (coulomb)

                                                                                r = jarak kedua muatan

Energi potensial listrik merupakan besaran skalar berarti tidak memiliki arah.

Beda potensial listrik

Beda potensial listrik suatu muatan yang dipindah dari satu posisi ke posisi lain dirumuskan :

                     keterangan :

            ΔV = beda potensial listrik (V)    Q   =muatan sumber (C)

                                                V 1 dan 2  = potensial listrik pada posisi awal dan akhir (V)  

r 1    =jarak muatan uji dengan muatan sumber pada potensial awal (m)                 r 2   = jarak muatan uji dengan muatan sumber pada potensial awal (m)

Kapasitor

Kapasitor atau kondensator oleh ditemukan oleh Michael Faraday (1791-1867)pada hakikatnya adalah suatu alat yang dapat menyimpan energi/ muatan listrik di dalam medan listrik, dengan cara mengumpulkan ketidakseimbangan internal dari muatan listrik atau komponen listrik yang mampu menyimpan muatan  listrik yang dibentuk oleh permukaan (piringan atau kepingan) yang berhubungan yang dipisahkan oleh suatu penyekat. Ketika kapasitor dihubungkan pada sebuah sumber tegangan maka piringan atau kepingan terisi elektron. Bila elektron berpisah dari satu plat ke plat lain maka muatan elektron akan terdapat diantara kedua kepingan. Muatan ini disebabkan oleh muatan positif pada plat yang kehilangan elektron dan muatan negatif pada plat yang memperoleh elektron.

Kapasitor adalah komponen elektronika yang berfungsi untuk menyimpan muatan listrik, selain itu kapasitor juga dapat digunakan sebagai penyaring frekuensi. Kapasitas untuk menyimpan kemampuan kapasitor dalam muatan listrik disebut Farad (F) sedangkan simbol dari kapasitor adalah C (kapasitor).

dengan :

                   C = kapasitas kapasitor (F)

                                Q = muatan listrik yang tersimpan dalam kapasitor (C)

                                V = beda potensial antara keping kapasitor(volt)

Kapasitas kapasitor lempeng sejajar

Besarnya kapasitas kapasitor lempeng sejajar dapat dinyatakan dalam persamaan :

                                        dimana: ε = εr . ε0

Dengan : C = kapasitas kapasitor                              

εr  = permitivitas relatif bahan

                 A = luas penampang keping kapasitor 

                 d = jarak antara kedua keping kapasitor

                 ε0 = konstanta permitivitas ruang hampa (8,85 x 10ˉ¹² C²Nˉ¹mˉ²)

                 ε  = permitivitas bahan

 Kapasitas bola konduktor

Pada bola konduktor akan timbul potensial apabila diberi muatan. Berarti, bola konduktor juga mempunyai kapasitas. Dari persamaan         dan        , kapasitas bola konduktor dapat dirumuskan :

Energi dalam kapasitor

Kapasitor yang dihubungkan dengan sumber tegangan akan menyimpan energi dalam bentuk medan listrik. Besarnya energi listrik yang tersimpan dalam kapasitor sama dengan usaha yang dilakukan untuk memindahkan muatan listrik dari sumber tegangan ke dalam kapasitor tesebut. Usaha yang diperlukan untuk mengisi muatan listrik dalam kapasitor adalah

keterangan :

W = energi yang tersimpan dalam kapasitor (Joule)

 C = kapasitas kapasitor (Farad)

 V = beda potensial antara dua keping kapasitor                (Volt)

Rangkaian Kapasitor

Dua kapasitor atau lebih dapat disusun secara seri maupun paralel dalam satu rangkaian listrik. Rangkaian seri memiliki sifat-sifat yang berbeda dengan rangkaian paralel. Berikut diberikan tabel sifat-sifatnya pada rangkaian seri dan paralel.

Susunan seri dan paralel

Rangkaian seri paralel adalah jika tiga buah kapasitor masing-masing C  ,C  , dan C   dirangkai seri dan paralel. Sebagai contohnya ada tiga buah kapasitor yang disusun seperti skema berikut ini.

Dalam menentukan kapasitas gabungan seperti skema disamping maka anda harus menghitung kapasitas paralel antara C   dan C   terlebih dahulu, kemudian hasilnya Anda serikan dengan C  .