Makalah, Rumus, Rangkuman, Contoh Dan Pengertian Listrik Statis Menurut Para Ahli
Listrik Statis (Elektrostatika)
Studi tentang listrik dibagi menjadi dua bagian, adalah listrik statis (electrostatic) dan listrik dinamik (electrodinamic). Listrik statis mempelajari bobot listrik yang berada dalam situasi diam, meski listrik dinamik mempelajari bobot listrik yang bergerak yang disebut arus listrik.
A. Beban Listrik
Interaksi Elektrostatik antara Dua Beban
Mari kita coba melakukan tes. Coba Anda siapkan dua buah batang kaca dan sehelai kain sutera. Gosoklah kedua batang kaca itu dengan kain sutera. Gantunglah batang kaca pertama dengan benang pada posisi mendatar. Bawalah batang kaca kedua mendekati batang kaca pertama. Apakah yang terjadi?
Listrik statis adalah listrik yang diam untuk sementara pada suatu benda. Orang pertama yang melakukan tes tentang listrik statis adalah Thales of Miletus. Ia menggosokkan batu ambar dengan kain wol, kemudian ia dekatkan ke bulu ayam. Rupanya bulu ayam terbang dan merekat pada batu ambar sebagian saat kemudian jatuh lagi.
Suatu benda bisa dikasih bobot listrik statis dengan sistem menggosoknya dengan benda lain Mengapa demikian? Untuk jelasnya kita perlu memahami contoh atom terpenting dulu.
A. Atom dan Strukturnya
Atom adalah partikel terkecil penyusun suatu unsur yang masih memiliki sifat unsur hal yang demikian. Atom terdiri dari partikel-partikel yang jauh lebih kecil yang memiliki sifat sendiri. Partikel-partikel hal yang demikian adalah proton, neutron yang terdapat dalam inti atom dan elektron yang mengorbit inti dengan lintasan tertentu. Proton memiliki sifat berbobot listrik positip dan elektron memiliki sifat berbobot listrik negatif, sedang neutron memiliki sifat yang netral. Besar bobot listrik proton dan elektron sama. Atom yang netral memiliki jumlah proton dan elektron yang sama.
Figur Atom
Gambar Struktur Atom
Sumber gambar: industri17irfan.blog.mercubuana.ac.id
B. Beban Listrik
- Macam Beban Listrik
Suatu atom akan memiliki bobot listrik negatif jika atom hal yang demikian kelebihan elektron dan atom akan berbobot positif jika kekurangan elektron. Atom yang netral memiliki jumlah proton dan elektron yang sama. Jikalau suatu atom mendapat tambahan elektron dari atom lain, karenanya atom hal yang demikian menjadi kelebihan elektron Atom menjadi berbobot negatif. Jikalau suatu atom kehilangan elektron, karenanya atom hal yang demikian menjadi kekurangan elektron Atom hal yang demikian menjadi berbobot positif. - Sifat Beban Listrik
Dua buah benda berbobot listrik memiliki sifat:
- jika muatannya sama akan saling tolak menolak
- jika muatannya berbeda akan saling tarik menarik.
Benda netral akan senantiasa ditarik oleh benda berbobot listrik. Kecuali dengan menggosok, suatu benda bisa dikasih bobot listrik dengan sistem diinduksi dengan benda lain yang sudah berbobot listrik.
Jikalau Beban Lisrik dengan Sistem Menggosok
Dua buah benda jika saling digosok, karenanya kedua benda akan berbobot listrik.
Figur:
Balon dengan kain wol,
Kaca dengan kain sutra,
Balon digosok dengan kain wol
Gambar Balon digosok dengan kain wol
Balon jika kita gosok dengan kain wol karenanya elektron bermigrasi dari kain wol ke balon. Sehingga balon menjadi berbobot listrik negatif dan kain wol berbobot listrik positif.
Jikalau kaca kita gosok dengan kain sutra, elektron bermigrasi dari kaca ke kain sutra. Sehingga kaca menjadi berbobot lisrik positip dan kain sutra berbobot listrik negatif.
C. Gaya Listrik
Gaya tolak menolak atau gaya tarik menarik antara dua buah benda berbobot listrik kita sebut gaya Coulomb sebagai penghargaan atas jasa Charles Augustin de Coulomb, ahli fisika berkebangsaan Prancis yang adalah orang pertama yang meneliti gaya listrik dan merumuskannya secara matematis.
Dari hasil percobaannya, Disimpulkan bahwa: Gaya listrik (tarik-menarik atau tolak-menolak) antara dua bobot listrik sebanding dengan besar bobot listrik masing-masing dan berbanding terbalik dengan kuadrat jarak pisah antara kedua bobot listrik (Hk. Coulomb).
Rumus Gaya Coulomb
Gaya coulomb antar dua buah bobot akan berubah sebanding jika muatannya berubah Gaya coulomb juga akan berubah jika jarak kedua bobot berubah.
D. Elektroskop
Elektroskop adalah alat yang dipakai untuk mengetahui apakah suatu benda berbobot listrik atau tak. Untuk mengetahui apakah suatu benda berbobot listrik atau tak, kita bisa mendekatkan benda hal yang demikian ke elektroskop netral. Macam bobot listrik suatu benda bisa dilakukan dengan sistem mendekatkan benda hal yang demikian ke elektroskop berbobot listrik.
Elektroskop
Gambar Elektroskop
Sumber gambar: sainsmediaku.wordpress.com
E. Fenomena Alam dan Pemanfaatan Lisrik Statis dalam Kehidupan Sehari-hari
Petir terjadi sebab lompatan elektron-elektron dari awan berbobot negatif ke Bumi yang berbobot positif.
Petir
Gambar Petir
Sumber Gambar: infouptodate.blogspot.com
Pada truk tangki pengangkut bahan yang mudah terbakar, dipasang rantai pada bagian bawahnya. Ini dialamatkan supaya listrik statis yang muncul sebab gesekan ban dengan jalan bisa dinetralkan sehingga tak membahayakan bobot tangki.
Pengendap elektrostatis Alat ini ditemukan oleh F.G. Cottrell pada tahun 1907. Alat ini dipakai untuk membersihkan udara yang keluar dari cerobong asap.
Pengecatan Beroda Agar mobil bisa dicat dengan rata, karenanya badan mobil dikasih bobot listrik yang berbeda dengan bobot listrik pada cat. Dengan demikian cat bisa merekat kuat dan merata pada mobil.
Mesin Fotokopi Mesin fotokopi memanfaatkan konsep listrik statis dan optik. Mesin ini memanfaatkan sifat unik dari logam selenium, adalah bisa menghantarkan listrik saat terkena sinar dan tak menghantarkan listrik saat tak terkena sinar.
Ulangi tes itu dengan dua batang plastik (semisal sisir platik) yang digosok dengan kain wol. Akan kita amati bahwa batang kaca itupun tolak-menolak dengan kain wol.
Coba Anda ulangi lagi tes itu dengan mendekatkan batang plastik ke batang kaca yang digantung.Rupanya kedua batang itu tarik-menarik. Rumusan yang bisa kita peroleh dari tes hal yang demikian antara lain sebagai berikut.
a. Beban listrik dibagi dua variasi, adalah bobot listrik positif dan bobot negatif. Batang kaca dan bendabenda berbobot listrik lain yang bertingkah seperti batang kaca bermutan positif. Batang plastik dan benda-benda berbobot listrik lain yang bertingkah seperti batang plastik berbobot negatif.
b. Dua benda berbobot sejenis tolak-menolak dan dua benda berbobot tak sejenis tarik-menarik.
- Terjadinya Beban Listrik
Batang kaca digosok dengan kain sutera menjadi berbobot negatif. Batang plastik digosok dengan wol menjadi berbobot listrik positif. Bagaimana kita membeberkan hal ini?
Figur atom Rutherford menyatakan bahwa atom dibentuk oleh sejumlah proton berbobot positif yang terdapat dalam inti atom yang dikelilingi oleh sejumlah elektron berbobot negatif. Atom bersifat netral sebab jumlah proton dalam inti atom sama dengan jumlah elektron yang mengelilingi inti atom.
Cuma elektron yang berperan pada interaksi antara satu atom dengan atom lainnya. Elektron bisa keluar atau masuk ke dalam susunan atom, terpenting elektron terluar yang dinamakan elektron valensi. Jikalau elektron keluar dari susunan atom karenanya jumlah proton berbobot positif lebih banyak dari jumlah elektron berbobot negatif sehingga atom menjadi berbobot positif. Jikalau elektron masuk pada susunan atom karenanya jumlah proton berbobot positif lebih sedikit dari jumlah elektron yang berbobot negatif sehingga atom berbobot negatif.
Saat batang digosok dengan wol, elektron-elektron wol menuju ke batang plastik sehingga batang plastik kelebihan elektron dan batang plastik menjadi berbobot negatif. Saat batang kaca digosok dengan kain sutera, elektron-elektron batang kaca menuju ke kain sutera sehingga batang kaca kekurangan elektron dan batang kaca menjadi berbobot positif.
Gambar 1 . Figur atom litium. Jumlah elektron yang berbobot negatif sama dengan jumlah proton yang berbobot positif
B. Gaya Listrik - Gaya Coulomb antara Dua Beban Spot
Dua bobot listrik sejenis tolak-menolak dan dua bobot listrik tak sejenis tarik-menarik. Ini berarti antara dua bobot listrik muncul gaya listrik (tolak-menolak atau tarik-menarik).
Bagaimana besar gaya ini terhadap besar bobot dan jarak antara kedua bobot? Kekerabatan gaya tarik atau tolak antara dua bola berbobot dengan jarak kedua bobot ditentukan oleh seorang ahli fisika berkebangsaan Prancis bernama Charles Coulomb, pada 1785. Dalam eksperimennya, Coulomb mengaplikasikan sebuah neraca puntir.
Jikalau bola A yang berbobot diletakkan pada tempatnya karenanya bola B ditolak oleh bola A (bola B dan A keduanya berbobot positif). Ini mengakibatkan lengan neraca terpuntir dan dalam situasi setara lengan neraca mencapai kedudukan yang baru. Dari sudut puntiran ini, Coulomb mengukur besar gaya listrik. Dengan merubah-ubah jarak antara bola B dan A, gaya listrik bisa dievaluasi sebagai fungsi jarak. Coulomb menyimpulkan bahwa gaya tarik atau gaya tolak berbanding terbalik dengan kuadrat jarak antara kedua bola berbobot. Ia matematis bisa ditulis sebagai berikut.
Bagaimana bobot memberi pengaruh gaya listrik hal yang demikian? Pertama kali Coulomb mengukur gaya tolak antara bola A dan bola B pada suatu jarak tertentu. Kemudian, ia malah membagi bobot bola A menjadi dua sehingga bobot A menjadi separo bobot awalnya. Ia mendapatkan bahwa besar gaya tolak menjadi separo kali semula. Ia diulangi dengan membagi bobot bola A menjadi seperempat bobot awalnya.Ia mendapatkan bahwa besar gaya tolak menjadi seperempat kali semula. Coulomb menarik rangkuman bahwa gaya tarik atau gaya tolak antara dua bola berbobot sebanding dengan bobot-muatannya. Ia matematis bisa ditulis sebagai berikut.
Gambar 2 . a) Gaya interaksi elektrostatis antar bobot sejenis tolak menolak
b) Gaya interaksi elektrostatis antar bobot tak sejenis tarik menarik
Dengan sistem menggabungkan kedua rangkuman ini, Coulomb menyatakan tata tertibnya yang dinamakan tata tertib Coulomb, adalah:
“Gaya tarik atau tolak antara dua bobot listrik sebanding dengan bobot-muatannya dan berbanding terbalik dengan kuadrat jarak antara kedua bobot.”
Ia matematis tata tertib Colulomb bisa diungkapkan sebagai berikut.
dengan:
F = besar gaya Coulomb (N)
q1 , q2 = bobot masing-masing partikel (coulomb, disingkat C)
r = jarak pisah antar kedua bobot (m)
e0 = permisivitas ruang hampa = 8,85×10−12 C2N-1m-2
k = 9 x 109 N m2 C-2
Gaya Coulomb mirip gaya gravitasi adalah keduanya adalah gaya yang berbanding terbalik dengan kuadrat jarak. Kedua gaya ini tergolong sebagai gaya alamiah. Pada saat ini, ada empat variasi gaya alamiah yang sudah diketahui antara sebagai berikut.
a. Gaya gravitasi, bekerja pada segala partikel dan menjaga planet-palnet tetap pada orbitnya mengelilingi matahari.
b. Gaya elektromagnetik, bekerja di antara partikel berbobot dan adalah gaya yang mengikat atom-atom dan molekul-molekul.
c. Gaya lemah (weak force), terjadi dalam momen peluruhan radioaktif.
d. Gaya kuat (strong force), menjaga neutron-neutron dan proton-proton bersama-sama dalam sebuah inti atom.
- Gaya Coulomb dalam Bahan
Beban medium bobot bukan ruang hampa udara karenanya besar gaya Coulomb antara bobot q1 dan q2 berkurang (Fbahan < Fudara). Jikalau medium memiliki permisivitas relatif er (dulu disebut tetapan dielektrik k) karenanya tetapan e0 pada wajib diganti dengan permisivitas bahan e yang dirumuskan oleh: e = er eo . Dalam ruang hampa er = 1 dan dalam udara er = 1,0006. Jadi gaya Coulomb dalam bahan dirumuskan oleh
Jikalau gaya Coulomb dalam ruang hampa diperbandingkan dengan gaya Coulomb dalam bahan karenanya kan didapatkan
Dengan sistem memasukkan nilai e = er eo didapatkan: - Resultan Gaya Coulomb pada Sebuah Beban Sekarang Jikalau Beban
Kita sudah mempelajari gaya yang dialami sebuah bola berbobot sebab adanya bola berbobot lain di dekatnya. Karenanya muncul pertanyaan, bagaimana vektor gaya Coulomb yang dialami oleh sebuah bola berbobot sebab adanya dua atau lebih bola berbobot lain di dekatnya? Dalam hal ini ukuran bola berbobot dianggap jauh lebih kecil daripada ukuran jarak antara bola sehingga bola bisa dianggap sebagai benda spot atau pertikel. Gambar di atas memperlihatkan vektor-vektor gaya Coulomb yang bekerja pada bobot q2. Vektor gaya Coulomb pada q2 yang cuma disebabkan oleh bobot q1 adalah F21 (tolak-menolak) dan yang cuma disebabkan oleh bobot q3 adalah F23 (tarik-menarik) serat yang cuma disebabkan oleh bobot q4 adalah F24 (tolak-menolak). Anda bisa mengamati tampak ada tiga vektor gaya Coulomb yang bekerja pada q2, adalah F21, F23, dan F24. Gaya tolak yang bekerja pada q2 adalah resultan dari ketiga vektor gaya ini, antara lain.
F2 = F21 + F23 + F24.
Ia biasa, gaya sempurna yang bekerja pada sebuah bobot adalah resultan (penjumlahan vektor) dari gaya-gaya yang bekerja pada bobot hal yang demikian akibat interaksi dengan bobot-bobot yang ada di sekitarnya.
a. Beban bobot q3 diletakkan di tengah-tengah kedua bobot negatif. Jikalau,
Dengan menganggap F31 > F32 karenanya besar resultan gaya Coulomb pada q3, adalah F3 adalah:
Gambar 3 .Gaya coloumb pada bobot m2 akibat bobot m1, m3 dan m4
b. Misalkan bobot q3 diletakkan x m dari bobot q1. Jikalau,
Agar resultan gaya Coulomb pada q3 sama dengan nol karenanya gaya Coulomb pada q3, oleh q1 wajib sama dengan besar gaya Coulomb pada q3 oleh q2.
Jadi, supaya resultan gaya Colulomb pada q3 sama dengan nol karenanya bobot q3 diletakkan 0,3 m dari q1 .
C. Kuat Medan Listrik
Gaya antara dua buah partikel berbobot yang dipisahkan suatu jarak tertentu tanpa kontak antara keduanya disebut action at adistance. Sistem pandang lain dalam mengamati gaya listrik adalah dengan mengaplikasikan konsep medan. Medan adalah ruang di sekitar benda yang tiap spot dalam ruang hal yang demikian akan terpenagruh oleh gaya yang ditimbulkan oleh benda. Oleh sebab partikel akan menghasilkan gaya listrik, medan di sekitar partikel itu disebut medan listrik.
Medan listrik adalah besaran vektor yang arahnya pada suatu spot tertentu didefinisikan oleh Michael Faraday sebagai arah gaya yang dialami oleh suatu benda berbobot positif. Medan listrik bisa dijelaskan dengan garis-garis gaya listrik yang menjauhi (keluar dari) bobot positif dan mendekati (masuk ke) bobot negatif.
Gambar 4. a) Garis-garis gaya listrik untuk sebuah bola berbobot positif
b) Garis-garis gaya listrik untuk sebuah bola berbobot negatif
Kerapatan garis-garis gaya lsitrik membuktikan besarnya kuat medan listrik. Beban dalam suatu ruang terdapat dua buah benda berbobot lsitrik yang sama besar, garis-garis gaya listriknya bisa dijelaskan sebagai berikut.
Gambar 5. Garis-garis gaya listrik untuk a) bobot positif dan negatif ; b) dua bobot positif
Di sekitar bobot sumber q terdapat medan listrik sehingga bobot q yang diletakkan dalam akibat medan listrik ini mendapat gaya Coulomb. Beban lain q2 yang diletakkan dalam akibat medan listrik ini juga mendapat gaya Coulomb. Gaya Coulomb yang dialami oleh partikel berbobot bergantung pada bobot partikel dan bobot sumber q. Oleh sebab itu, untuk mengetahui efek medan listrik dari bobot sumber q, kita meletakkan suatu bobot uji dalam ruang di seitar medan listrik hal yang demikian. Kuat medan listri (E) didefinisikan sebagai hasil bagi gaya Coulomb yang bekerja pada bobot uji dengan besar bobot uji hal yang demikian (q’). Ia matematis bisa ditulis sebagai berikut.
dengan:
E = kuat medan listrik yang dihasilkan oleh bobot sumber (N/C atau NC-1)
F = gaya Coulomb (N)
q’ = bobot uji ( C ).
Persamaan kedua di atas memperlihatkan bobot uji positif, vektor gaya Coulomb F searah dengan vektor kuat medan listrik E, dan untuk bobot uji negatif, vektor gaya Coulomb F berlawanan arah dengan vektor kuat medan listrik E. - Kuat Medan Listrik Sekarang Sebuah Beban Spot
Berikut ini penurunan persamaan untuk menghitung kuat medan listrik di suatu sumber pada jarak tertentu dari sebuah sumber q. Besar gaya Coulomb antara bobot sumber q dan bobot uji q’ adalah :
Kuat medan listrik adalah hasil bagi gaya Coulomb dengan bobot uji.
Atau bisa ditulis
dengan:
r = jarak spot terhdap bobot sumber (m)
q = bobot sumber ( C )
E = besar kuat medan listrik (N/C).
Berikut ini adalah hal-hal yang perlu dilihat untuk menggambar vektor kuat medan listrik di suatu spot adalah:
a. vektor E menjauhi bobot sumber positif dan mendekati sumber negatif;
b. vektor E memiliki garis kerja sepanjang garis hubung antara bobot sumber dengan spot yang akan dilukis vektor kuat medannya.
Gambar 6. Vektor kuat medan Listrik a) menjauhi bobot sumber positif; b) mendekati bobot sumber negatif
Kuat medan listrik dievaluasi dalam N/C atau V/m (1 N/C = 1 V/m). Kuat medan listrik dan medan magnet (ukuran radiasi elektromagnetik) yang melebihi ambang batas bisa membahayakan keehatan manusia. Beban badan kesehatan dunia WHO pada 1987 menceritakan bahwa kuat medan listrik sampai 104 V/m atau 104 N/m tak membahayakan kesehatan manusia. Berikut ini adalah data sebagai pertimbangan untuk mengetahui mana sumber medan listrik yang membahayakan kesehatan.
Tabel 1. Daya Pendekatan Kuat Medan Listrik
- Kuat Medan Listrik Di Suatu Spot Sekarang Jikalau Beban
Kuat medan listrik termasuk besaran vektor.Oleh sebab itu, seperti halnya Coulomb yang sudah dibahas. Kuat medan listrik di suatu spot akibat sebagian bobot sumber adalah jumlah vektor (resultan) dari vektor-vektor kuat medan listrik yang dihasilkan oleh tiap bobot sumber pada spot hal yang demikian. Misalkan ada tiga buah bobot sumber q1, q2, dan q3 masing-masing menghasilkan kuat medan listrik E1, E2, dan E3 pada spot P karenanya kuat medan listrik di spot P (dikasih lambang Ep) adalah resultan dari ketiga vektor medan listrik. Ia matematis persamaannya bisa ditulis sebagai berikut.
Ep = E1 + E2 + E3
D. Potensial Listrik dan Totaliter Potensial Listrik
- Totaliter Potensial Listrik
Gambar di bawah ini membuktikan bobot uji yang mula – mula berjarak dari bobot q, pindah ke spot 2 yang berjarak dari bobot sumber q. Gaya Coulomb yang bekerja pada dirumuskan dengan
Gambar 7. Beban uji q dipengaruhi oleh kuat medan magnet E sehingga mendapat gaya Coulomb
Contohnya bobot dan q sejanis, karenanya arah gaya Coulombnya vertikal ke atas, searah perpindahan dr. Dengan demikian, karenanya besarnya usaha yang dilakukan gaya Coulomb untuk perpindahan dari spot 1 ke spot 2 adalah
Contohnya , q dan k tak bergantung pada r, karenanya mereka bisa dikeluarkan, sehingga
.
Gaya Coulomb adalah gaya konservatif, sehingga memenuhi persamaan
.
Dengan bobot uji, q bobot sumber, jarak bobot uji pada spot 2 ke bobot sumber dan jarak bobot uji pada spot 1 ke bobot sumber. - Beda Potensial Listrik
Potensial listrik didefinisikan sebagai besarnya perubahan tenaga potensial per satuan bobot saat sebuah bobot uji dipindahkan di antara dua spot. Dalam Saat SI potensial listrik memiliki satuan joule per coulomb dan dikasih nama volt (V). Satuan volt diambil dari nama ilmuan Italia bernama Alessandro Volta (174-1827) sebagai penemu baterai listrik.
. - Potensial Jikalau oleh Beban Sumber Spot
Untuk mempermudah penghitungan, kita lazimnya mengaplikasikan spot referensi nol. Untuk pemilihan potensial nol mengaplikasikan sumber bobot terbesar yang “bebas”. Spot kita mengaplikasikan bumi sebagai potensial tanah. Namun persamaan potensial listrik bisa disederhanakan menjadi
adalah potensial akhir dikurangi potensial awal
.
Dengan menyamadengankan kedua persamaan di atas, karenanya
Pernyataan hal yang demikian diungkapkan sebagai potensial totaliter , sebab memiliki referensi nol. Saat r bertambah besar, karenanya V akan bertambah kecil. Jikalau nilai r tak sampai, karenanya nilai V mendekati nol. Daya, Potensial adalah perubahan tenaga potensial per satuan bobot yang terjadi saat sebuah bobot uji dipindah dari suatu spot tak sampai jauhnya pada suatu spot yang ditanyakan. Potensial pada suatu spot bisa bernilai positif, negatif maupun nol. - Potensial oleh Jikalau Sumber Spot
Gaya Coulomb dan kuat medan listrik adalah besaran vektor. Gaya Coulomb dan kuat medan listrik oleh sebagian bobot dijumlahkan secara vektor. Sejalan, potensial listrik adalah besaran skalar, sehingga besar potensial listrik yang disebabkan oleh sebagian bobot sumber cukup dihitung dengan penjumlahan aljabar biasa.
dengan n adalah banyaknya bobot sumber, karenanya petunjuk bobot perlu dimasukkan. - Wujud Kekekalan Totaliter Mekanik dalam Medan Listrik
Gaya Coulomb adalah gaya konservatif. Sehingga, problem gerak yang disebabkan olejh Gaya Coulomb bisa diselesaikan dengan tata tertib kekekalan tenaga mekanik. Misal, kita meninjau dua posisi partikel berbobot, adalah 1 dan 2, karenanya tata tertib kekekalan tenaga mekaniknya
Totaliter potensial listrik dan tenaga kinetik , sehingga persamaan di atas menjadi
. - Kekerabatan Potensial Listrik dan Medan Listrik
Besarnya kuat medan listrik adalah besarnya gaya per satuan bobot. Besarnya potensial listrik adalah besarnya usaha per satuan bobot. Jikalau, ada hubungan antara usaha dan gaya yang disebabkan oleh hubungan kuat medan listrik dan potensial listrik.
a. Konduktor Dua Keping Kesanggupan
Gambar 8. Konduktor dua plat searah
Konduktor dua keping searah adalah dua keping logam searah yang dihubungkan dengan sebuah baterai sehingga kedua keping memiliki bobot yang sama namun berlawanan petunjuk. Namun keping searah seperti ini disebut kapasitor. Di antara kedua keping logam hal yang demikian akan dihasilkan medan listrik yang serbasama dengan arah dari bobot positif ke bobot negatif. Beban serbasama seperti ini disebut sebagai medan listrik homogen.
Pada bobot positif q bekerja gaya listrik yang arahnya ke kanan. Untuk memindahkan bobot positif q dari A ke B (ke kiri), kita wajib melakukan gaya F’ yang melawan gaya F, namun besarnya gaya F sama dengan F’. Usaha luar yang dilakukan untuk memindahkan bobot q dari A ke B adalah
dengan
Jikalau disamadengankan, karenanya
atau
Kuat medan listrik di antara kedua keping logam adalah homogen dan diluar kapasitor kuat medan listriknya nol. Sementara itu, besarnya potensial listrik dalam keping dan diluar kapasitor, nilainya tetap .
b. Konduktor Bola Berongga
Gambar 9. Konduktor Bola Berongga
Sebuah bola berongga berjari – jari R memiliki bobot q positif yang tersebar merata di permukaannya. Beban di dalam bola hal yang demikian . Untuk di dalam bola (r<R) ,
, dan di luar bola besarnya .
Gambar 10. Grafik E terhadap r dari sebuah bola berongga
Sementara itu, besarnya potensial di dalam kulit dan di kulit serba sama adalah , dan di luar bola besarnya potensial listrik .
E. Kapasitor
Sejalan Kapasitor
Kapasitor adalah suatu peralatan yang bisa menaruh bobot dan arus listrik. Kapasitor terdiri dari dua keping konduktor yang ruangnya diisi oleh dielektrik/penyekat. Penyekat pada kapasitor bisa berupa udara atau kertas. Kedua konduktor memiliki bobot yang sama namun variasi bobot berbeda. Sudah kapasitor untuk menaruh bobot listrik diungkapkan dengan besaran kapasitas (kapasistansi). Satuan SI dari kapasitas kapasitor adalah farad (F). Penamaan satuan farad bertujuan untuk menghormati jasa ilmuan Inggris bernama Michael Faraday. Kapasitas kapasitor yang kerap kali dipakai adalah mikrofarad(μF), nanofarad(nF), dan pikofarad(ρF).
F; F; F
Macam-variasi Kapasitor
Ada tiga variasi kapasitor yang kerap kali dipakai,adalah: kapasitor kertas, kapasitor elektrolit dan kapasitor variabel.Imbas dengan namanya, kapasitor kertas memiliki penyekat yang berbahan kertas. Kapasitor kertas memiliki kapasitas sebesar 0,1 μF.
Kapasitor elektrolit memiliki penyekat aluminium oksida dengan kapasitas sampai 100 μF. Salah satu keping kapasitor elektrolit memiliki bobot positif dan dihubungkan pada kutub positif baterai disebut sebagai anoda. Sementara itu, keping lainnya memiliki bobot negatif dan dihubungkan dengan kutub negatif baterai disebut katoda. Penghubungan bobot kapasitor dengan kutub baterai wajib pantas, sehingga kapasitor tak rusak.
Kapasitor variabel memiliki penyekat bupa udara. Kapasitor variabel memiliki nillai kapasitas yang berubah – ubah. Saat dipakai untuk memilih frekuensi gelombang pada radio penerima. Kapasitas maksimalnya 500 ρF.
Jikalau Beban pada Kapasitor
Kapasitor bisa dimuati dengan arus DC. Pada saat saklar ditutup, akan terjadi pengisian bobot pada kapasitor sampai penuh adalah pada situasi tunak (mantap). Pada saat saklar dibuka, bobot dalam kapasitor akan berkurang. Perbandingan antara bobot yang disimpan pada tiap keping terhadap beda potensial yang dihasilkan antarkeping disebut kapasitas, dikasih lambang C. Ia matematis
Kapasitas kapasitor adalah ukuran kemampuan atau tenaga tampung kapasitor untuk menaruh bobot listrik untuk beda potensial yang dikasih. Satuannya adalah farad.
Kapasitas Kapasitor Keping Kesanggupan
Dua keping logam kapasitor memiliki luas A, berjarak d dan bobot +q serta –q. Daya diketahui, bahwa besarnya kuat medan listrik
dengan
Setelah besarnya potensial V adalah
sehingga
Sehingga besarnya kapasitas kapasitor keping searah.
Beban Dielektrikum terhadap Kapasitas Kapasitor
Dielektrik adalah suatu bahan isolator, seperti kertas, karet, kaca atau plastik. Saat suatun dielektrik disisipkan diantara keping kapasitor, karenanya kapasitas kapasitor akan meningkat.
Dengan adalah kapasitas kapasitor tanpa dielektrik. Jikalau diantara logam kapasitor disisispi dielektrik, karenanya permitivitasnya menjadi . Dimana
Sehingga
Permitivitas relatif dielektrik adalah perbandingan antara kapasitas kapasitor dalam dielektrik dengan kapasitas kapasitor dalam vakum.
Beban Rangkaian Kapasitor
a. Susunan Seri
Gambar 11. Susunan seri kapasitor
Gambar diatas adalah skema dari rangkaian kapasitor yang dibentuk secara seri. Kapasitas ekivalen (sempurna) dari kapasitor yang dibentuk seri sama dengan jumlah kebalikan dari tiap – tiap kapasitas. Besar bobot pada pada tiap kapasitor adalah sama dengan bobot kapasitor ekivalennya. Beban, beda potensialnya masing – masing kkapasitor tak sama.
b. Susunan Kecuali
Gambar 12. Susunan searah kapasitor
Pada kapasitor yang dibentuk searah, kapasitas totalnya adalah hasil penjumlahan tiap kapasitas kapasitor. Beda potensial tiap kapasitornya adalah sama, sementara itu, bobot tiap kapasitornya tak sama.
Totaliter Potensial Kapasitor
Sebuah kapasitor yang berbobot memiliki potensial yang tersimpan di dalamnya. Pada awalnya suatu kapasitor tak berbobot. dialiti tegangan dari baterai, pada waktu tertentu bobot kapasitor menjadi maksimum q. Beban pada keping terisi sedikit demi sedikit. Potensial awl kapasitor sebelum disambungkan baterai adalah 0 V, dan setelah penuh . Sehingga potensial rata – ratanya
Usaha yang dibutuhkan untuk memindahkan bobot q adalah hasil kali beda potensial rata – rata dengan bobot yang sudah dipindahkan
dimana , karenanya
Kapasitor
Kapasitor cuma menaruh sejumlah kecil tenaga. Totaliter maksimum yang bisa disimpan kapasitor adalah 10 J. Kapasitor dipakai untuk menaruh tenaga sebab kapasitor bisa di muati dan melepas muatannya dengan benar-benar pesat.
Salah satu penggunaan kapasitor adalah pada lampu blitz kamera. Blitz adalah alat penghasil kilat sinar yang bertujuan untuk memperbanyak sinar saat memotret. Kapasitor pada kamera dimuati oleh baterai kecil. Beban hal yang demikian akan dilepaskan saat anda menekan tombol. Beban yang disimpan akan dihantarkan ke sebuah tabung sinar dengan pesat dan menyinari subjek yang dipotret.
Baca Juga: Sistem Pencernaan
Kecuali itu mkapasitorn juga dipakai untuk memeilih frekuensi radio penerima; memisahkan arus AC dan arus DC; saringan pada rangkaian catu tenaga; menghilangkan loncatan api dalam rangkaian skalar; menghilangkan bunga api dalam sistem pengapian mobil; menghemat tenaga listrik dalam rangkaian lampu TL; dan sebagai catu tenaga cadangan saat suplai listrik dari PLN terputus.
