ELECTRICITY AND MAGNETISM: Energi Kapasitor dan Rangkaian Kapasitor

ENERGI KAPASITOR

Definisi

Sebuah kapasitor akan menyimpan energi dalam bentuk medan jika dihubungkan dengan sumber tegangan. Besarnya energi listrik yang tersimpan oleh kapasitor sama dengan usaha yang diperlukan untuk memindahkan muatan listrik dari sumber tegangan tersebut ke dalam kapasitor.

Grafik hubungan muatan kapasitor dan tegangan (kapasitor kosong)

Rumus

Energi yang tersimpan pada kapasitor dirumuskan sebagai berikut:

Keterangan:

W = energi yang tersimpan dalam kapasitor (Joule)

Q = muatan kapasitor (Coulomb)

V = beda potensial (Volt)

C = kapasitas kapasitor (Farad)

Contoh Soal

Soal 1

Dua buah kapasitor masing-masing 6 μF disusun seri dengan beda potensial 100 V. Berapa energi yang tersimpan dalam sistem tersebut?

Diketahui:

Cs = 6/2 = 3 μF = 3 x 10-6 F

V = 100 V

Ditanya: W = ?

Jawab:

W = ½ Cs V2

W = ½ . 3 x 10-6 . (100)2

W = ½ . 3 x 10-6 . 104

W = 1,5 x 10-2 Joule

KAPASITOR RANGKAIAN

Kapasitor Rangkaian Seri

Setiap pengukuran kapasitor seri terjadi dengan pembagian tegangan dari sumber tegangan kepada setiap titik, yang pada akhirnya jika digabungkan dengan cara penjumlahan tegangan-tegangan dari setiap titik maka akan sama dengan jumalh tegangan dari sumber tegangan.

Kapasitor Rangkaian Paralel

Ctotal = C1 + C2 + C3

Pada rangkaian kapasitor paralel, tidak akan terjadi pembagian tegangan/muatan listrik. Semua tegangan akan memiliki jumlah yang sama sehingga tidak memiliki perubahan.

Contoh Soal

Soal 1

Tiga buah kapasitor yang memiliki kapasitas 2µF, 3µF, 6µF tersusun secara seri. Hitunglah berapa besar kapasitas total dari ketiga kapasitor tersebut!

Pembahasan

Diketahui:

C1 = 2µF

C2 = 3µF

C3 = 6µF

Ditanya: Ctotal = ?

Jawab:

Pieter Van Musschenbroek

Musschenbroek adalah seorang ilmuwan warga negara belanda yang lahir pada 14 Maret 1692 di Leiden, Belanda, dari keluarga pembuat perkakas rumah tangga. Ketika Petrus (Pieter’s) lahir kedua orangtuanya selalu membuat alat-alat fisika (pompa udara, mikroskop, dan teleskop) dan karena itulah dia menyukai ilmu sains. Dia belajar di Universitas Leiden (Leiden) dan memperoleh gelar dokter pada tahun 1715 dan ia berhasil meraih gelar doctor (Ph.D.) pada bidang sains murni (fisika). Dia berkunjung ke Inggris pada tahun 1717 dan berjumpa dengan Isaac Newton. Dia diangkat menjadi guru besar (dari tahun 1721) di Universitas Duesberg, Utrecht, dan Leiden (dari tahun 1740—1761). Dia berhasil mengembangkan ilmunya di bidang sains (fisika) di Universitas Utrecht dan Universitas Leiden. Dia merupakan orang yang pertama kali mengembangkan penelitian sains tentang daya listrik dan alat-alat perlengkapannya. Pada 1729, dia sudah menjadi ahli fisika yang terkemuka dari ahli lainnya.

Pieter van Musschenbroek bersama dengan seorang pendeta Jerman bernama Ewald Georg von Kleist pada tanggal 11 Oktober 1745 menemukan Tabung Leyden. Tabung Leyden, atau Tabung Leiden adalah sebuah alat untuk "menampung" listrik statis yang terjadi selang 2 elektroda yang berada di dalam dan di luar tabung kaca. Tabung ini adalah wujud asal dari kapasitor (yang lebih dikenal dengan sebutan "kondenser").