Melayani siapa saja untuk belajar fisika kapan saja dan dimana saja

Sunday, March 28, 2021

Kapasitor dan Aplikasinya dalam Kehidupan Sehari-hari

kapasitor

Sahabat fisioner kali ini kita akan membahas topik tentang kapasitor dan aplikasinya dalam kehidupan sehari-hari. Terdapat beberapa penerapan kapasitor dalam kehidupan kita, misalnya power suply, amplifier, radio, flash cammera, dan yang lainnya. Sudah tahukah sahabat fisioner dengan kapasitor? Untuk lebih memahaminya silahkan sahabat fisioner mempelajari topik kapasitor dan aplikasinya dalam kehidupan sehari-hari berikut ini. 

Topik: Kapasitor dan aplikasinya dalam kehidupan sehari-hari

1. KONSEP KAPASITOR

Kapasitor
kapasitor
Kapasitor adalah suatu komponen elektronika yang terdiri atas dua keping bermuatan listrik yang sama besarnya, tetapi berlawanan jenisnya. Bentuk kapasitor bermacam-macam, diantaranya berbentuk keping sejajar, bola sepusat, dan bentuk silinder atau tabung.

Kegunaan Kapasitor
Kapasior digunakan untuk menghindari terjadinya loncatan listrik pada rangkaian-rangkaian yang mengandung kumparan bila tiba-tiba arus listrik diputuskan. Kapasitor dapat juga berfungsi sebagai penyimpan muatan atau energi listrik dan sebagai tunning untuk memilih panjang gelombang yang dikehendaki pada pesawat radio.

Kapasitas Kapasitor
Kapasitas adalah kemampuan menyimpan muatan. Sesuai dengan kegunaannya, kapasitas suatu kapasitor bergantung pada dimensi atau ukurannya dan medium-medium yang ada di dalam kapasitor tersebut. Makin besar ukuran suatu kapasitor, makin besar pula kemampuannya untuk menyimpan muatan listrik. Kapasitor mempunyai kapasitas C, yang dinyatakan sebagai perbandingan yang tetap antara muatan q dari salah satu penghantarnya terhadap beda potensial antara keping penghantar itu.
Sedangkan kapasitas kapasitor untuk keping sejajar akan menjadi:

Dimana: 
C = kapasitas kapasitor (Farad)
ε= permitivitas ruang hampa/udara
A = luas tiap-tiap keping (m2)
d = jarak antar keping (m)

Jika kapasitor diisi bahan /medium lain selain vakum/udara maka persamaannya menjadi:

Dimana ε = ε ε adalah permitivitas suatu medium dan ε r adalah permitivitas relatifnya.
Kapasitas kapasitor yang berbentuk bola dirumuskan dengan:

Dengan R adalah jari-jari bola.

Susunan Kapasitor

1. Kapasitor disusun seri
Dua kapasitor atau lebih bila disusun seri maka muatan pada tiap-tiap kapasitornya sama sebab muatan total seluruh kapasitor sama dengan muatan tiap-tiap kapasitor.
Untuk kapasitor yang disusun seri:
sehingga diperoleh kapasitas kapasitor pengganti untuk kapasitor yang disusun seri adalah:

2. Kapasitor disusun paralel
Apabila ada beberapa buah kapasitor dipasang paralel maka kapasitor-kapasitor tersebut akan mempunyai beda potensial yang sama, dan sama dengan beda potensial gabungan seluruh kapasitor.Sedangkan kapasitas gabungannya lebih besar dari kapasitas tiap-tiap kapasitor. Jadi, untuk mendapatkan kapasitas kapasitor yang besar, kapasitor-kapasitor harus disusun secara paralel.

Untuk kapasitor yang disusun paralel:
sehingga diperoleh kapasitas kapasitor pengganti untuk kapasitor yang disusun secara paralel yaitu:
Cg = C1 + C2 + C3

3. Susunan gabungan
Kapasitor juga dapat disusun secara gabungan yaitu secara seri dan paralel sekaligus seperti gambar di bawah ini. 
Untuk menentukan kapasitas kapasitor pengganti untuk susunan kapasitor seperti gambar di atas yaitu ditentukan dahulu kapasitas kapasitor yang disusun paralel (Cp = C3 + C4 + C5) kemudian diselesaikan secara seri antara C1 , C2 , dan Cp.

Energi yang Tersimpan dalam Kapasitor
Bila sebuah kapasitor diberikan muatan listrik, sesungguhnya yang terjadi adalah perpindahan muatan dari satu keping ke keping yang lainnya. Untuk itu diperlukan usaha. Usaha yang telah dipakai untuk pemberian muatan itu akan disimpan oleh kapasitor sebagai energi. Secara matematis usaha tersebut dirumuskan sebagai:

2. Contoh Soal

1. Tentukan kapasitas kapasitor keping sejajar yang mempunyai luas keping 2 cm2 dan jarak antarkepingnya 0,4 cm , bila muatan tiap-tiap keping sebesar 10-6 μC dan εo = 8,85 x 10-12 C2/Nm2. Di antara keping ada medium dengan permitivitas relatif 2!
Penyelesaian

Diketahui:

A = 2 cm2 = 2 x 10-4 m2

d = 0,4 cm = 4 x 10-3 m

q = 10-6 μC = 10-12 C

εo = 8,85 x 10-12 C2/Nm2

εr = 2

Ditanyakan: C = .... ?

Jawab:

2. Dua buah kapasitor masing-masing kapasitasnya 2 μF dan 3 μF dipasang secara seri. Beda potensial antara ujung-ujung gabungannya 10 volt. Tentukanlah:

a. kapasitas gabungannya

b. muatan tiap-tiap kapasitor

c. beda potensial tiap-tiap kapasitor

Penyelesaian

Diketahui:

susunan seri → q sama di tiap-tiap kapasitor

C1 = 2 μF = 2 x 10-6 F

C2 = 3 μF = 3 x 10-6 F

Vg = 10 V

Ditanyakan:

a. Cg = .... ?

b. C1 = .... ? dan C2 = .... ?

c. V1 = .... ? dan V2 = .... ?

Jawab:

3. Dua buah kapasitor dipasang paralel, yang masing-masing kapasitanya 1 μF dan 2 μF. Beda potensial antara ujung-ujungnya 12 volt. Tentukanlah:

a. kapasitas penggantinya

b. muatan tiap-tiap kapasitor

c. muatan gabungannya

Penyelesaian

Diketahui:

susunan paralel → V sama untuk tiap-tiap kapasitor

C1 = 1 μF = 1 x 10-6 F

C2 = 2 μF = 2 x 10-6 F

V = 12 V

Ditanyakan:

a. Cg = .... ?

b. q1 = .... ? dan q2 = .... ?

c. qg = .... ?

Jawab:

4. Tiga buah kapasitor disusun seperti gambar di bawah ini. Jika C1 = 1 μF, C2 = 2 μF, C3 = 3 μF, Vab = 12 volt. Tentukanlah:

a. kapasitas gabungannya

b. muatan pada kapasitor C1

c. muatan pada kapasitor C2 dan C3

Penyelesai

Diketahui:

C1 = 1 μF = 1 x 10-6 F

C2 = 2 μF = 2 x 10-6 F

C3 = 3 μF = 3 x 10-6 F

Vab = Vg = 12 V

Ditanyakan:

a. Cg =.... ?

b. q1 = .... ?

c. q2 = .... ? dan q3 = .... ?

Jawab:

5. Dua buah kapasitor dipasang secara seri dengan kapasitas masing-masing 1 μF dan 2 μF dan beda potensial antara ujung-ujungnya 6 volt. Tentukanlah energi yang tersimpan pada tiap-tiap kapasitor!

Penyelesaian

Diketahui:

susunan seri → q sama di tiap-tiap kapasitor

C1 = 1 μF = 1 x 10-6 F

C2 = 2 μF = 2 x 10-6 F

Vg = 6 V

Ditanyakan: W1 = .... ? dan W2 = .... ?

Jawab:

3. Aplikasi kapasitor dalam kehidupan sehari-hari

kapasitor

Terdapat beberapa penerapan kapasitor dalam kehidupan kita sehari-hari. Beberapa alat elektronik yang memanfaatkan kapasitor diantaranya:

1. Amplifier

2. Lampu neon

3. Power supply

4. Radio

5. Flash kamera

Demikianlah penjelasan tentang kapasitor dan penerapannya dalam kehidupan sehari-hari. Semoga memberikan wawasan dan memberikan semangat untuk senantiasa belajar fisika.

Artikel lainnya:

No comments:

Post a Comment