Kapasitas kapasitor

Pengertian kapasitansi
Gelas kecil dapat menampung sedikit air minum, sedangkan gelas besar dapat menampung lebih banyak air minum. Semakin besar volume gelas, semakin banyak air yang dapat ditampung. Jadi setiap gelas mempunyai kapasitas atau ukuran kemampuan menampung air. Seperti gelas, kapasitor juga mempunyai kemampuan menampung muatan listrik dan energi potensial listrik. Kapasitas kapasitor atau ukuran kemampuan suatu kapasitor menyimpan muatan listrik dan energi potensial listrik disebut kapasitansi.

Kapasitas kapasitor 1Faktor-faktor yang mempengaruhi kapasitansi
Ukuran kemampuan gelas menampung air ditentukan oleh volume gelas itu. Bagaimana dengan kapasitor, apa yang menentukan ukuran kemampuan kapasitor menyimpan muatan listrik ?

Gambar di samping menunjukkan kapasitor sederhana yang terdiri dari dua pelat konduktor yang terpisah sejauh jarak tertentu. Sebelum dihubungkan ke sumber tegangan, misalnya baterai, kedua pelat tidak bermuatan listrik. Selanjutnya salah satu pelat dihubungkan ke kutub positif baterai dan pelat lainnya dihubungkan ke kutub negatif baterai menggunakan kabel.

Setelah dihubungkan ke kutub positif baterai, muatan positif pada baterai menarik elektron yang bermuatan negatif pada pelat sehingga elektron berpindah ke kutub positif baterai. Hal ini menyebabkan pelat berkekurangan elektron (muatan negatif) dan berkelebihan proton (muatan positif) sehingga pelat menjadi bermuatan positif.

Demikian juga setelah dihubungkan ke kutub negatif baterai, muatan positif pada pelat menarik elektron yang bermuatan negatif pada kutub negatif baterai sehingga elektron bergerak ke pelat. Hal ini menyebabkan pelat berkelebihan elektron sehingga pelat menjadi bermuatan negatif.

Proses perpindahan elektron di antara pelat dan baterai terhenti setelah beda potensial antara kedua pelat sama dengan beda potensial antara kedua kutub baterai.

Bagaimana caranya agar muatan listrik pada kedua pelat konduktor bertambah ? Dengan kata lain, apa yang harus dilakukan agar terjadi perpindahan elektron lagi ? Perpindahan elektron terjadi hanya ketika beda potensial listrik di antara kedua kutub baterai lebih besar daripada beda potensial listrik di antara kedua keping konduktor. Agar terjadi perpindahan elektron lagi sehingga muatan listrik pada masing-masing pelat konduktor bertambah maka baterai yang digunakan diganti dengan baterai lain atau sumber tegangan lain yang mempunyai beda potensial listrik lebih besar. Perpindahan elektron terhenti ketika beda potensial sumber tegangan sama dengan beda potensial kapasitor karenanya jika beda potensial sumber tegangan semakin besar maka beda potensial kapasitor juga semakin besar.

Berdasarkan ulasan di atas dapat disimpulkan bahwa semakin besar muatan listrik yang tersimpan pada masing-masing pelat konduktor, semakin besar beda potensial listrik antara kedua pelat konduktor tersebut. Jadi muatan listrik (Q) sebanding dengan beda potensial listrik (V). Hubungan antara muatan listrik dengan beda potensial listrik dinyatakan dalam kesebandingan berikut ini :
Q α V
Kesebandingan di atas diubah menjadi persamaan dengan menambahkan konstanta kesebandingan C :
Q = C V atau C = Q / V
Keterangan : Q = muatan listrik (Coulomb), V = beda potensial listrik atau tegangan listrik (Volt), C = konstanta kesebandingan, yang dinamakan kapasitansi kapasitor.

Nilai kapasitansi tidak bergantung pada muatan listrik dan tegangan listrik tetapi bergantung pada bentuk dan ukuran pelat konduktor. Pembuktian matematis bahwa kapasitansi bergantung pada bentuk dan ukuran pelat konduktor dijelaskan pada tulisan tentang jenis-jenis kapasitor berdasarkan bentuk keping konduktor yakni kapasitor keping sejajar, kapasitor silinder dan kapasitor bola. Pada tulisan tersebut, diandaikan di antara kedua keping konduktor terdapat ruang hampa udara.

Kapasitansi suatu kapasitor juga bergantung pada sifat materi yang berada di antara kedua pelat konduktor. Materi yang berada di antara kedua pelat konduktor disebut dielektrik. Kapasitansi kapasitor yang mempunyai dielektrik diulas secara mendalam pada tulisan tentang konstanta dielektrik.

Satuan kapasitansi
Satuan muatan listrik adalah Coulomb dan satuan beda potensial listrik adalah Volt sehingga berdasarkan persamaan kapasitansi di atas, satuan kapasitansi adalah Coulomb per Volt (C/V), disebut juga Farad (F) yang berasal dari nama ilmuwan Inggris Michael Faraday (1791-1867). Jadi 1 Farad = 1 Coulomb/Volt.

Misalkan sebuah kapasitor mempunyai nilai 2 Farad berarti kapasitor itu menyimpan muatan listrik sebesar +2 Coulomb pada salah satu pelat konduktor dan -2 Coulomb pada pelat konduktor lainnya, di mana kedua pelat konduktor itu mempunyai beda potensial sebesar 1 Volt. Apabila baterai 12 Volt dihubungkan ke kapasitor tersebut maka salah satu pelat konduktor bermuatan listrik sebesar Q = C V = (2)(12 Volt) = +24 Coulomb sedangkan pelat konduktor lainnya bermuatan -24 Coulomb.

Perlu diketahui bahwa Farad merupakan satuan kapasitansi yang sangat besar sehingga biasanya digunakan satuan lebih kecil yakni mikroFarad disingkat μF (10-6 Farad) hingga pikoFarad disingkat pF (10-12 Farad). Perhitungan matematis untuk menunjukan bahwa Farad merupakan satuan yang sangat besar dibahas pada contoh soal kapasitor keping sejajar.

(Ukuran kertas : F4, Jumlah halaman : 36)

Materi Pembelajaran :

  1. Muatan Listrik
  2. Hukum Coulomb
  3. Medan Listrik
  4. Fluks Listrik
  5. Hukum Gauss
  6. Energi Potensial Listrik
  7. Potensial Listrik
  8. Kapasitor
Anda perlu masuk untuk melihat isi sepenuhnya. Silahkan . Bukan Member? Bergabung

error: