Sunday, March 28, 2021

Kapasitor dan Aplikasinya dalam Kehidupan Sehari-hari

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 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_o= 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 _rε _oadalah 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:
C_g = C₁ + C₂ + C₃

3. Susunan gabunganKapasitor 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 (C_p = C3 + C4 + C5) kemudian diselesaikan secara seri antara C₁ , C₂ , dan C_p.

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 ε_o= 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

ε_o= 8,85 x 10^-12 C²/Nm²

ε_r= 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

V_g = 10 V

Ditanyakan:

a. C_g = .... ?

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. C_g = .... ?

b. q₁ = .... ? dan q₂ = .... ?

c. q_g = .... ?

Jawab:

4. Tiga buah kapasitor disusun seperti gambar di bawah ini. Jika C₁ = 1 μF, C₂ = 2 μF, C₃ = 3 μF, V_ab = 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

V_ab = V_g = 12 V

Ditanyakan:

a. C_g =.... ?

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

V_g = 6 V

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

Jawab:

3. Aplikasi kapasitor dalam kehidupan sehari-hari

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:

1. Torsi dan aplikasinya dalam kehidupan sehari-hari

2. Hukum kekekalan momentum sudut dan aplikasinya pada penari balet

3. Kapasitor dan aplikasinya dalam kehidupan sehari hari

4. Cepat rambat bunyi dan pengukuran kedalaman laut

5. Efek Doppler dan aplikasinya dalam kehidupan sehari-hari

6. Lensa dan aplikasinya dalam kehidupan sehari-hari

7. Cermin cekung dan aplikasinya dalam kehidupan sehari-hari

8. Cermin cembung dan aplikasinya dalam kehidupan sehari-hari

9. Hukum Bernoulli dan aplikasinya pada sayap pesawat terbang

10. Usaha dan aplikasinya dalam kehidupan sehari-hari

11. Gerak melingkar dalam kehidupan kita