Pada bagian ini kita akan membahas kapasitansi listrik pada rangkaian listrik.
Kapasitas listrik suatu capacitor atau suatu bahan listrik diartikan sebagai seberapa banyak muatan yang bisa ditampung suatu bahan listrik jika dikenai beda potensial atau tegangan listrik tertentu[1].
Sebagai contoh, anggap terdapat dua buah konduktor yang terpisah pada jarak tertentu. Satu konduktor dimuati muatan listrik sebesar $+Q$ dan yang satu lagi dimuati $-Q$. Karena adanya muatan tersebut, muncul beda potensial $V$. Beda potensial ini ternyata sebanding dengan besarnya nilai $Q$ [1], sehingga kesebandingannya bisa ditulis dalam bentuk
$C=Q/V$.
Sebagai contoh, anggap terdapat dua buah konduktor yang terpisah pada jarak tertentu. Satu konduktor dimuati muatan listrik sebesar $+Q$ dan yang satu lagi dimuati $-Q$. Karena adanya muatan tersebut, muncul beda potensial $V$. Beda potensial ini ternyata sebanding dengan besarnya nilai $Q$ [1], sehingga kesebandingannya bisa ditulis dalam bentuk
$C=Q/V$.
Besaran $C$ inilah yang disebut kapasitansi listrik. Satuan internasional dari kapasitansi listrik adalah Farad. 1 Farad artinya terdapat 1 Coulomb pada masing-masing konduktor dengan beda potensial antar konduktor adalah 1 Volt.
Pada rangkaian listrik, simbol dari kapasitor (komponen yang khusus memiliki kapasitansi listrik) adalah seperti dua plat konduktor, kalau disambungkan dengan suatu baterai akan menjadi seperti pada Gambar 1.
Selanjutnya, seperti pada rangkaian listrik untuk resistor, juga terdapat rangkaian listrik seri dan paralel untuk kapasitor, bagaimana besarnya kapasitansi total untuk rangkaian seri dan paralel?
Untuk rangkaian seri, berangkat dari arus listrik yang mengalir dikarenakan adanya tegangan listrik baterai, arus listrik tersebut “mengisi” masing-masing kapasitor yang terdapat pada rangkaian, seperti pada Gambar 2. Karena besar arus listrik yang mengalir pada masing-masing kapasitor adalah sama besar, maka muatan yang terisi pun akan sama besar.
Sehingga kapasitansi total kapasitor yang bisa kita peroleh adalah
$Q=CV=Q_1=Q_2$,
$Q_1=C_1 V_1$,
$Q_2=C_2 V_2$,
$V=V_1+V_2$,
Sehingga kapasitansi total kapasitor yang bisa kita peroleh adalah
$Q=CV=Q_1=Q_2$,
$Q_1=C_1 V_1$,
$Q_2=C_2 V_2$,
$V=V_1+V_2$,
yang menghasilkan besarnya kapasitansi total sebagai
$1/C=1/C_1+1/C_2$.
Kemudian untuk rangkaian paralel, dikarenakan masing-masing kapasitor mengalami beda potensial yang sama sebesar $V$ seperti pada Gambar 2, maka bisa perumusannya
$Q=CV=Q_1+Q_2$,
$V=V_1=V_2$,
$Q_1=C_1 V_1$,
$Q_2=C_2 V_2$,
$1/C=1/C_1+1/C_2$.
Kemudian untuk rangkaian paralel, dikarenakan masing-masing kapasitor mengalami beda potensial yang sama sebesar $V$ seperti pada Gambar 2, maka bisa perumusannya
$Q=CV=Q_1+Q_2$,
$V=V_1=V_2$,
$Q_1=C_1 V_1$,
$Q_2=C_2 V_2$,
yang menghasilkan kapasitansi total sebesar
$C=C_1+C_2$.
[1] D. J. Griffiths(1999), Introduction to Electrodynamics, hal. 104, Reed College, Prentice-Hall, Inc.
$C=C_1+C_2$.
[1] D. J. Griffiths(1999), Introduction to Electrodynamics, hal. 104, Reed College, Prentice-Hall, Inc.
Tidak ada komentar:
Posting Komentar