Hai Quipperian, bagaimana kabarnya? Semoga selalu sehat dan tetap semangat belajar Fisika, ya! Pengertian Keping SejajarKeping sejajar adalah susunan antara dua buah keping konduktor yang luas dan bahannya sama. Saat dihubungkan dengan tegangan V, keping konduktor ini bisa menyimpan muatan listrik yang besarnya sama, tetapi jenisnya berbeda. Adapun contoh keping sejajar akan ditunjukkan oleh gambar berikut. Jika muatan +q dilepas di sekitar keping P, muatan tersebut akan mendapatkan gaya ke kanan sebesar berikut. Muatan tersebut juga bisa mengalami energi potensial listrik saat berpindah dari keping P ke R. Secara matematis, besarnya energi potensial listrik yang dialami muatan tersebut adalah sebagai berikut. Lalu, bagaimana dengan medan listriknya? Berikut penjabaran rumusnya. Keterangan: E = medan listrik (N/C); V = beda potensial (Volt); dan d = jarak antara dua keping (m). Saat muatan bergerak di antara dua keping sejajar, akan berlaku hukum kekekalan energi mekanik, sehingga kecepatan muatannya dirumuskan sebagai berikut. Keterangan: v = kecepatan partikel saat menumbuk keping (m/s); q = muatan listrik (C); V = beda potensial (Volt); dan m = massa pertikel (m). Setelah Quipperian paham tentang keping sejajar, kini saatnya lanjut ke bahasan tentang kapasitor. Enjoy it! Definisi KapasitorKapasitor merupakan salah satu komponen listrik yang berbentuk keping sejajar dan berfungsi untuk menyimpan muatan listrik. Muatan yang tersimpan di dalam kapasitor berbanding lurus dengan beda potensialnya. Secara matematis, dirumuskan sebagai berikut. Keterangan: Q = muatan listrik (C); V = beda potensial (Volt); dan C = kapasitas kapasitor (Farad/F). Tahukah kalian jika nilai kapasitas kapasitor dipengaruhi oleh mediumnya? Medium yang dimaksud adalah medium di antara keping sejajar di dalam kapasitor itu sendiri. Jika medium yang digunakan hanya udara, kapasitas kapasitornya dinyatakan sebagai berikut. Keterangan: C0= kapasitas kapasitor di dalam udara (F); ε0= permitivitas ruang hampa (8,85 × 10-12C2/Nm2); A= luas keping sejajar (m2); dan d = jarak antara dua keping (m). Lalu, bagaimana jika medium yang digunakan diisi oleh bahan lain selain udara? Untuk menjawabnya, perhatikan persamaan berikut. Keterangan: C = kapasitas kapasitor saat disisipi bahan dielektrik selain udara (F); C0 = kapasitas kapasitor di dalam udara (F); dan K = konstanta dielektrik yang nilainya ≥ 1. Pada persamaan di atas, Quipperian mengenal istilah bahan dan konstanta dielektrik. Lalu, apa itu bahan dielektrik? Jika medium di dalam kapasitor diisi bahan selain udara, maka bahan tersebut haruslah bahan dielektrik, yaitu bahan yang bersifat isolator agar dua keping sejajar tidak sampai bersentuhan. Energi KapasitorSeperti Quipperian ketahui bersama bahwa fungsi dari kapasitor adalah menyimpan muatan listrik. Artinya, di dalam kapasitor juga tersimpan energi listrik karena adanya muatan tersebut. Besarnya energi listrik yang disimpan dirumuskan sebagai berikut. Keterangan: W = energi kapasitor (J); C = kapasitas kapasitor (F); V = beda potensial (Volt); dan Q = muatan listrik (C). Susunan KapasitorSeperti halnya hambatan listrik, kapasitor juga bisa disusun secara seri, paralel, atau campuran. 1. Susunan seriBerikut ini gambar dari susunan seri pada kapasitor. Untuk mencari kapasitas kapasitor total, tegangan total, dan jumlah muatan total dari susunan seri di atas, gunakan persamaan berikut. 2. Susunan paralelBerikut ini gambar dari susunan paralel pada kapasitor. Untuk mencari kapasitas kapasitor total, tegangan total, dan jumlah muatan total dari susunan paralel di atas, gunakan persamaan berikut. Untuk meningkatkan pemahaman Quipperian tentang keping sejajar dan kapasitor, simak contoh soal berikut ini. Contoh soal 1Perhatikan gambar di bawah ini. Sebuah benda kecil bermuatan +2μC berada dalam keadaan setimbang dan berada di antara dua keping sejajar bermedan listrik 900 N/C. Tentukan massa benda kecil tersebut! Pembahasan: Oleh karena benda berada pada kondisi setimbang, maka berlaku persamaan berikut. Jadi, massa benda kecil tersebut adalah 0,18 gram. Contoh soal 2Suatu kapasitor keping sejajar memiliki luas 2.000 cm2 per kepingnya. Kedua keping tersebut terpisah sejauh 2 cm. Saat diisi udara, beda potensial di antara kedua keping 3.000 Volt. Saat diisi bahan dielektrik, beda potensialnya turun menjadi 1.000 Volt. Berapakah konstanta dielektrik bahan tersebut? Jawab: Untuk menyelesaikan persoalan tersebut, Quipperian bisa menggunakan rumus hubungan antara kapasitas kapasitor dan konstanta dielektrik. Jadi, konstanta bahan dielektrik tersebut adalah 3. |