Kapasitor
Diperkenalkan| English | Makna |
|---|---|
| capacitor/kəˈpæsɪtə/ | Kapasitor |
| capacitance/kəˈpæsɪtəns/ | Kapasitansi |
| farad/ˈfæræd/ | Farad |
Perangkat yang menampung muatan dan melepaskannya dalam kilat
- Flash kamera mengisi daya dengan tenang, lalu melepaskan energinya dalam kedip mata.
- Bagian yang menyimpan muatan tersebut adalah kapasitor.
- Ia hanyalah dua konduktor yang menahan muatan yang sama besar dan berlawanan tanda.
- Kapasitor muncul di setiap sirkuit, timer, dan suplai daya.
Kapasitas = muatan per volt
- Kapasitas $C$ mengukur berapa banyak muatan yang disimpan kapasitor per volt.
- $C = \dfrac{Q}{V}$, dalam farad (1 F $= 1$ C/V).
- Lebih banyak muatan untuk tegangan yang sama berarti $C$ yang lebih besar.
- Dua pelat selalu membawa $+Q$ dan $-Q$ — sama besar dan berlawanan tanda.
*Kapasitor menyimpan muatan pada dua pelat; $C = Q/V$ mengukur berapa banyak per volt.
Mengisi kapasitor
Ubah tegangan dan jarak pelat dan lihat respons muatan tersimpan dan medan.
Kapasitansi didefinisikan sebagai:
Difficulty 1/5 · 100 coins + a small bonus on first completion today
$C = Q/V$, muatan tersimpan per volt, dalam farad.
Satuan SI kapasitansi adalah ____.
Difficulty 1/5 · 100 coins + a small bonus on first completion today
1 farad $= 1$ C/V.
Geometri menetapkan kapasitas
- Untuk pelat paralel: $C = \dfrac{\varepsilon_0 A}{d}$.
- Pelat lebih besar (lebih banyak luas $A$) menyimpan lebih banyak muatan — nilai $C$ lebih besar.
- Pelat lebih dekat (celah $d$) menyimpan lebih banyak muatan — $C$ lebih besar.
- $C$ bergantung pada bentuk dan ukuran saja, bukan pada $Q$ atau $V$.
Untuk meningkatkan kapasitansi kapasitor pelat paralel Anda dapat:
Difficulty 1/5 · 100 coins + a small bonus on first completion today
$C = \varepsilon_0 A/d$: celah lebih kecil $d$ menaikkan $C$. Tegangan tidak berubah $C$.
Kapasitansi pasangan pelat tetap tidak berubah saat Anda menaikkan tegangan.
Difficulty 1/5 · 100 coins + a small bonus on first completion today
$C$ hanya bergantung pada geometri;升高 $V$ hanya menyimpan lebih banyak $Q$.
Energi tersimpan
- Mengisi kapasitor menyimpan energi dalam medannya: $U = \tfrac12 C V^2$.
- Bentuk ekuivalen: $U = \tfrac12 QV = \dfrac{Q^2}{2C}$.
- Flash membuang energi ini dengan cepat untuk membuat denyut terang.
- Gandakan tegangan dan Anda menyimpan empat kali energi.
Kapasitor $2\ \text{F}$ diisi hingga $3\ \text{V}$. Temukan energi tersimpan (dalam J).
Difficulty 2/5 · 140 coins + a small bonus on first completion today
$U = \tfrac12 CV^2 = \tfrac12 (2)(3^2) = 9\ \text{J}$.
Medan di antara pelat
- Di antara pelat, medan seragam: $E = \dfrac{V}{d}$.
- Dorong pelat lebih dekat ($d$ lebih kecil) dan $V$ yang sama memberikan medan yang lebih kuat.
- Terlalu kuat dan celah percikan — batas tegangan kapasitor.
- Medan seragam ini adalah gambar pelat paralel dari unit medan.
Pilih semua pernyataan benar tentang kapasitor.
Difficulty 2/5 · 140 coins + a small bonus on first completion today
Muatan sama/berlawanan, C geometris, energi ½CV². Menaikkan V tidak mengubah C.
Dua pelat seluas $0.02\ \text{m}^2$ terletak $1\ \text{mm}$ jaraknya. Temukan $C$. ($\varepsilon_0 = 8.85\times10^{-12}$.)
- $C = \dfrac{\varepsilon_0 A}{d} = \dfrac{(8.85\times10^{-12})(0.02)}{0.001}$.
- $C \approx 1.8\times10^{-10}\ \text{F} = 180\ \text{pF}$.
$C$ ditentukan oleh geometri semata — luas dan celah. Meningkatkan tegangan tidak mengubah $C$; itu hanya mendorong lebih banyak muatan secara proporsional ke kapasitor yang sama ($Q = CV$).
Sebuah kapasitor menyimpan muatan yang sama besar dan berlawanan tanda pada dua pelat: kapasitas $C = Q/V$ (farad). Untuk pelat paralel $C = \varepsilon_0 A/d$ — geometri saja. Ia menyimpan energi $U = \tfrac12 CV^2$, dengan medan seragam $E = V/d$ di antara pelat.