Kapasitor

Konsep apa yang dipelajari dalam kapasitor? Sebuah kapasitor terdiri dari bua buah plat konduktor yang dipisahkan oleh insulator seperti udara dan kertas. Kedua plat tersebut mempunyai muatan yang sama dengan tanda yang berbeda. Dalam proses pengisian kapasitor, kapasitor akan dihubungkan dengan sumber beda potensial seperti baterai. Baterai akan mensuplai muatan dari satu plat ke plat lain melalui proses induksi. Potensial kedua plat pada kapasitor akan sama dengan potensial pada masing-masing kutub baterai sehingga beda potensial pada kapasitor akan sama dengan beda potensial pada baterai. Ketika baterai diputus pada kapasitor, muatan akan tersisa pada kedua plat yang mempertahankan tarikan pada kedua plat. Besar muatan Q yang disimpan pada sebuah kapasitor sebanding dengan beda potensial V pada kapasitor tersebut. Oleh karena itu, dalam persamaan dapat dituliskan hubungan antara beda potensial dan muatan yaitu:

Dimana C menunjukkan kapasitansi kapasitor yang bersatuan farad (F), Q menunjukkan muatan yang satuannya coulomb (C), dan V menunjukkan beda potensial yang bersatuan volt (V). Hal penting yang harus dipahami bahawa kapasintansi menceritakan pada kita mengenai kuantitas muatan sebuah kapasitor persatuan beda potensial antara kedua plat. Dalam satuan kapasitansi sering digunakan satuan yang lebih kecil seperti mF (milli farad), pF (piko farad), dan µF (mikro farad).

Kapasitor Plat Sejajar
Sebuah susunan umum dari sebuah kapasitor adalah kapasitor plat sejajar. Dengan mengganggap medan listrik yang muncul dalam kedua plat selalu sejajar (nyatanya bagian ujung plat medan listrik ini tidak sejajar), medan listrik ini mempunyai besar yang dengan rapat muatan per permitivitas listrik.

Jumlah muatan yang tersimpan dalam kapasitor plat sejajar dapat dipengaruhi oleh beberapa faktor yaitu luas penampang plat (A) dan jarak antara kedua plat (d). Selain itu bahan yang disisipkan kedalam kedua plat tersebut juga mempengaruhi kemampuan kapasitor dalam menyimpan muatan. Bahan ini disebut dengan dielektrik. Secara matematis kapasitansi kapasitor plat sejajar dapat ditulis:

A menunjukkan luas penampang (m.m), d jarak dua plat (m), k menunjukkan konstanta dielektrik, dan ɛ_o permitivitas listrik bahan (F/m) yang mempunyai besaran tetap yaitu 8.85 x 10^(-12) F/m.

Kaji-1: Dua buah plat konduktor dijadikan sebuah kapasitor dengan jarak pisah keduanya 8.85 mm. Luas kepingan plat tersebut adalah 10 centimeter persegi. Tentukanlah kapasitansi kapasitor tersebut jika ruang antar plat udara, dan ruang antar platnya diiisi dengan kertas yang mempunyai konstanta dielektrik 2.

Jawab:
Besaran yang diketahui.


Kapasitansi ketika diisi udara

Kapasitansi ketika diisi dengan kertas


latih-1: Dua buah plat konduktor dijadikan sebuah kapasitor dengan jarak pisah keduanya 8.85 mm. Luas kepingan plat tersebut adalah 20 centimeter persegi. Tentukanlah kapasitansi kapasitor tersebut jika ruang antar plat udara, dan ruang antar platnya diiisi dengan kertas yang mempunyai konstanta dielektrik 3.

Kaji-2: Sebuah kapasitor plat sejajar terpisahkan pada jarak 1mm satu sama lain mempunyai kapasitansi 1F. Tentukanlah luas penampang kedua plat kapasitor tersebut!

Jawab:

Berdasarkan persamaan kapasitansi diperoleh

Kesimpulan yang bisa diperoleh adalah ketika menginginkan kapasitansi satu farad dengan jarak pisah 1 mm harus punya dua pelat konduktor yang luasnya 100 juta meter persegi. Ini artinya satu itu sangat besar sekali.

Latih-2: Sebuah kapasitor plat sejajar terpisahkan pada jarak 4mm satu sama lain mempunyai kapasitansi 2F. Tentukanlah luas penampang kedua plat kapasitor tersebut ketika bahan diantara platnya adalah kertas dengan k = 2!

Kaji-3: Sebuah kapasitor plat sejajar terpisahkan pada jarak 2 mm satu sama lain dan mempunyai luas permukaan 3 cm x 4 cm. Kapasitor tersebut dihubungkan dengan sumber tegangan 60 Volt. Tentukanlah kapasitansi plat kapasitor tersebut, dan hitung besar muatan yang tersimpan pada masing-masing plat!

Jawab:
Besaran yang diketahui

Kapasitansi kapasitor


Muatan yang tersimpan dalam plat kapasitor


Latih-3: Sebuah kapasitor plat sejajar terpisahkan pada jarak 4 mm satu sama lain dan mempunyai luas permukaan 8 cm x 4 cm. Kapasitor tersebut dihubungkan dengan sumber tegangan 120 Volt. Tentukanlah kapasitansi plat kapasitor tersebut, dan hitung besar muatan yang tersimpan pada masing-masing plat!