Kapasitor
| English | Bahasa Indonesia |
|---|---|
| capacitor/kəˈpæsɪtə/ | kapasitor |
| farad/ˈfæræd/ | farad |
Flash kamera: simpan muatan perlahan, keluarkan sekaligus
- Kamera mengisi daya dengan tenang, lalu memancarkan kilat cahaya seketika.
- Di baliknya ada kapasitor — perangkat yang menyimpan muatan listrik dan melepaskannya dengan cepat.
- Terdiri dari dua konduktor yang memegang muatan berlawanan, dengan medan terjebak di antaranya.
- Kapasitor menjalankan flash, menstabilkan catu daya, dan mengatur waktu rangkaian.
Apa itu kapasitor
- Kapasitor adalah dua pelat konduktor yang dipisahkan oleh celah kecil.
- Hubungkan dengan tegangan, satu pelat memperoleh muatan +, yang lain −.
- Kapasitansi $C = \dfrac{Q}{V}$ mengukur berapa banyak muatan yang disimpan per volt.
- Kapasitansi diukur dalam farad ($1\ \text{F} = 1\ \tfrac{\text{C}}{\text{V}}$).
Mengecas kapasitor
Amati akumulasi muatan pada pelat saat kapasitor dicas, lalu dikosongkan.
Sebuah kapasitor $2\ \text{F}$ dicas hingga $3\ \text{V}$. Berapa banyak muatan yang tersimpan, dalam $\text{C}$?
$Q = CV = 2 \times 3 = 6\ \text{C}$.
Kapasitansi didefinisikan sebagai:
$C = Q/V$ — muatan yang tersimpan per volt.
Kapasitansi diukur dalam ____.
$1\ \text{F} = 1\ \tfrac{\text{C}}{\text{V}}$.
Menyimpan energi
- Kapasitor bermuatan menyimpan energi $U = \tfrac12 C V^2$ dalam medan di antara pelatnya.
- Kapasitas lebih besar atau tegangan lebih tinggi berarti energi tersimpan lebih banyak.
- Berbeda dengan baterai, ia dapat melepaskan energinya hampir instan — karena itu digunakan pada flash kamera.
- Pengisian dan pengosongan memerlukan waktu, ditentukan oleh rangkaian (selanjutnya dalam rangkaian RC).
Kapasitor dengan kapasitas $2\ \text{F}$ pada tegangan $3\ \text{V}$ menyimpan energi sebanyak berapa, dalam satuan $\text{J}$?
$U = \tfrac12 CV^2 = \tfrac12 (2)(9) = 9\ \text{J}$.
Apa yang menetapkan kapasitansi
- Pelat lebih besar menyimpan lebih banyak muatan, sehingga luas area lebih besar ⇒ kapasitas lebih besar.
- Celah lebih kecil antar pelat ⇒ kapasitas lebih besar (muatan saling tarik-menarik lebih kuat).
- Dielektrik isolator di antara pelat meningkatkan kapasitansi lebih lanjut.
- Jadi geometri, bukan tegangan, yang menentukan kapasitansi kapasitor.
Kapasitansi kapasitor berubah ketika Anda menaikkan tegangan di atasnya.
Kapasitansi ditentukan oleh geometri; menaikkan $V$ menyimpan lebih banyak $Q$ tetapi menjaga $C = Q/V$ tetap sama.
Pilih semua perubahan yang meningkatkan kapasitansi kapasitor.
Area yang lebih besar, celah yang lebih kecil, dan dielektrik semuanya meningkatkan $C$. Tegangan tidak mengubah $C$.
Kapasitansi $C = Q/V$ adalah sifat tetap dari kapasitor itu sendiri (pelat dan celahnya) — ia tidak berubah ketika Anda mengubah tegangan. Meningkatkan $V$ menyimpan lebih banyak muatan $Q$, menjaga rasio $C$ tetap.
Kapasitor $C = 2\ \text{F}$ diisi hingga $V = 3\ \text{V}$.
- Muatan tersimpan: $Q = CV = 2 \times 3 = 6\ \text{C}$.
- Energi tersimpan: $U = \tfrac12 CV^2 = \tfrac12 (2)(3^2) = 9\ \text{J}$.
Sebuah kapasitor menyimpan muatan pada dua pelat; kapasitansinya $C = \dfrac{Q}{V}$ (dalam farad) tetap oleh geometri, bukan tegangan. Ia menyimpan energi $U = \tfrac12 CV^2$ dan dapat melepaskannya dengan sangat cepat — dasar dari flash kamera dan rangkaian penstabil.