POTENSIAL DAN KAPASITANSI

KELOMPOK 7• AMRYTA DOMINIG 26010115140088• AROFI VANILA ATSA W 26010115120037• CHRISTIAN DELAHOYA 26010115120034• CITRANINGRUM M P 26010115130061• DILIA PUSPITA ASIH 26010115120019• ERIKA OKTAVIANA 26010115140070• HENY SETIANI 26010115140054• MUHAMMAD RAJES K 26010115130079• THERESIA PANJAITAN 26010115120007

MATERI• BEDA POTENSIAL• POTENSIAL MUTLAK• ENERGI POTENSIAL LISTRIK• HUBUNGAN V (BEDA POTENSIAL) DAN E (GAYA)• KAPASITOR• KAPASITOR PELAT (KEPING) PARAREL• KAPASITOR DALAM PARAREL DAN SERI• ENERGI YANG TERHIMPUN DALAM KAPASITOR

BEDA POTENSIAL• Beda potensial antara titik A dan titik B ialah usaha yang diperlukan

untuk memindahkan satuan muatan uji positif dari titik A ke titik B. Beda potensial antara titik A dan titik B ini dilambangkan sebagai VB-VA atau sebagai V. Satuannya ialah usaha per satuan muatan jadi joule/coulomb, dinamai volt. Beda potensial bisa berupa positif atau negatif. Usaha (W) yang harus dilakukan dalam membawa muatan q dari titik A ke titik B ialah :

W= q(Vb-Va) = q . V q= muatanW= usahaV=beda potensial titik A dan B

Tanda yang cocok (+ atau -) harus diberikan pada muatan. Bila (Vb-Va) dan q adalah positif usaha yang dilakukan positif. Bila (Vb-Va) dan q mempunyai tanda-tanda yang berlawanan, maka usaha yang dilakukan adalah negatif

POTENSIAL MUTLAK

• Potensial mutlak suatu titik adalah usaha yang harus dilakukan melawan gaya listrik apabila suatu muatan uji positif dipindahkan dari titik tak berhingga ke titik tersebut. Maka potensial mutlak di titik B adalah beda potensial antara titik b dan titik A = ∞

V= k= 9x109 N.m2/C2

Energi Potensial Listrik

• Untuk memindahkan muatan q dari titik di tak berhingga ke titik dimana potensial mutlak adalah V, usaha sebanyak q V harus dilakukan pada muatan itu. Usaha ini menjelma sebagai EPL yang tersimpan pada muatan itu.

• Apabila muatan q dipindahkan dipindahkan dan mengalami perbedaan potensial V, usaha sebesar q V harus dilakukan pada muatan q tersebut. Usaha ini menghasilkan perubahan EPL muatan sebesar q V.

• Kalau beda potensial V positif (potensial naik), EPL muatan naik, kalo q positif. Tetapi kalau beda potensial V negatif (potensial turun), EPL muatan akan berkurang kalau q positif.

HUBUNGAN V DENGAN E

• Misalkan dalam daerah tertentu medan listriknya adalah beraturan (homogen) dan dalam arah x; katakanlah besarnya Ex. Karena Ex adalah gaya pada satuan muatan uji positif, maka usaha yang dilakukandlam memindahkan muatan uji melalui jarak x adalah (dari W= Fx.X).

• Beda potensial dalam medan homogen = Ex.X medan diantara dua keping logam yang luas, sejajar dan mempunyai muatan yang berlawanan jenis adalah homogen. Dengan demikian, kita dapat menggunakan persamaan ini untuk menghubungkan medan listrik E antara keping dengan keping lainnya yang dipisahkan oleh d dan beda potensialnya V: untuk keping paralel, V=Ed.

SATUAN ENERGI ‘ELEKTRON-VOLT’ (eV)

• Adalah usaha yang diperlukan untuk memindahkan muatan +e (coulomb) melalui beda potensial 1 volt. Maka :

• 1 eV = (1,602 x 10-19 C)(1 V) = 1,602 x 10-19 J• Juga berlaku usaha atau energi (dalam eV) =

KAPASITOR

• Kapasitor atau kondensator adalah dua buah konduktor yang dipisahkan suatu isolator atau zat dielektrik. Kapasitansi suatu kapasitor didefinisikan sebagai:

+++

+++

++

++++

+Q--

- - - ----- -Q

--

Konduktor

V= Beda potensial antara konduktor +Q dan -QSatuan kapasitansi dalam SI : farad (F)

1 F = 1 C/V1 mF = 10-6 F

KAPASITOR PELAT (KEPING) PARALEL

• Terdiri dari dua keping logam terpasang sejajar pada jarak pisah d meter yang jauh lebih kecil dari luas A m2. Kapasitansi C kapasitor demikian ialah :

Dimana K (tidak berdimensi) adalah konstanta dielektrik zat yang mengisi ruang antara kedua keping dan €o = 8,85 x 10-12 C-2/N.m2 = 8,85 x 10-12 F/m

Kapasitor yang berisi zat dielektrik kapasitansinya adalah K kali lebih besar daripada kapasitor yang berisi vakum. Hasil ini berlaku juga untuk kapasitor lain apapun bentuknya

KAPASITOR PARAREL• Rangkaian paralel kapasitor• Suatu rangkaian dikatakan paralel apabila mendapat beda potensial yang sama dan

muatannya terbagi untuk tiga buah kapasitor, digambarkan sebagai berikut

V C2C1 C3

a

b

c

d

e

f

sedang Q1 = C1 VQ2 = C2 Vcd Q3 = C3 VcdSehingga Q = C1 Vab + C2 Vcd + C3 VcdQ = C1 V + C2 V + C3 VQ = V (C1 + C2 + C3)Dan C ekivalen = Q / Vmaka C ekivalen =

Maka C= C1 + C2 + C3V

CCCV )( 321

pada rangkaian diatas V = Vab + Vcd + Vefdan Q = Q1 + Q2 + Q3dimana

Q1 = muatan pada kapasitor 1Q2 = muatan pada kapasitor 2Q3 = muatan pada kapasitor 3

KAPASITOR SERIIstilah seri pada rangkaian dimaksudkan apabila dialiri oleh muatan yang sama (arus yang sama) dan tegangan (beda potensialnya) terbagi pada komponen yang diserikan.

kapasitansi gabungan seri diberi nama kapasitansi (C ekivalen) akibat kapasitor dirangkai seri maka pada kapasitor akan terjadi pengumpulan muatan yang sama besar sebagai berikut :

C3C2C1d

a b c

C1 C2 C3

+Q -Q +Q -Q +Q -Q

V

Ketika dihubungkan ke sumber V keping kiri C1 akan menadi keping bermuatan positif dan menarik elektron yang di keping kiri C2 dan menempati keping kanan C1 sehingga keping kanan C1 bermuatan negatif dan keping kiri C2 positif demikian seterusnya

Akibatnya:

Akan tetapi,Sehingga

karena C ekuivalen = Q / V atau V = Q / C ekuivalen, maka

VcdVbcVabVadV

321

;;C

QVcd

C

QVbc

C

QVab

321321

111

CCCQ

C

Q

C

Q

C

QV

321

1!1

_

1

CCCQ

ekivalenC

321

111

_

1

CCCekivalenC

ENERGI YANG TERHIMPUN DALAM KAPASITOR

• Energi listrik W yang tersimpan dalam kapasitor yang bermuatan q mempunyai beda potensial V adalah

SOAL PEMBAHASAN1. Dua keping logam dihubungkan pada kedua kutub baterai

1,50 V. Berapakah usaha diperlukan untuk membawa muatan +5mC

Diketahui: Q=+5mC = 5x10-8

V= 150 V

Ditanya: a.W=? negatif ke positifb. W=? positif ke negatifJawab: a. W= Q .V = 5x10-8. 150 = 7.5 x 10-6 Jb. W= Q . V = (-5x 10-8x150) = - 7.5 x 10-6 J

2. Beda potensial antara dua keping besar dari logam yang sejajar ialah 120 V. Jarak pisah keping 3,0 mm. Tentukanlah intensitas medan dalam ruang antara kedua keping itu.

Diketahui: V = 120V = 120 x 10-3 kVd = 3x 10-3 mDitanya:E = ?Jawab: E =

= = 40 kV/m

=

3. Hitunglah potensial mutlak di titik pada jarak 3cm (dalam udara) dari muatan 5x10-8.

Diketahui:r = 3cm V3= = 3x10-2 m = 9x109 . Q= 5x10-8 C = • Ditanya: = 1500 VV3 = ?Jawab:

4. Kapasitor dalam udara kapasitansinya 3mF. Berapakah kapasitansi bila diisi lilin yang konstanta dielektriknya 2,8?

Jawab:dengan dielektrik= K(C udara)

= 2,8 (3mF) = 8,4 mF

5. Tentukan muatan pada masing-masing keping kapasitor yang kapasitansinya 0.05 mF , bila beda potensial antar keping adalah 200 V.

Diketahui:C = 0.05 mFV = 200 VDitanya: Q = ?Jawab: Q = C.V = 0.05 . 200 = 10 mC