PPPPTK IPA
Direktorat Jenderal Guru dan Tenaga Kependidikan - Kemdikbud
KEGIATAN PEMBELAJARAN 2: KAPASITANSI DAN DIELEKTRIK KELOMPOK KOMPETENSI F
58
Gambar 2.10 Model rangkaian kapasitor
dengan : C : Capacitance
ESR : Equivalent Series Resistance L : Inductance
IR : Insulation Resistance Jika tidak diberi beban, semestinya kapasitor dapat menyimpan muatan
selama-lamanya. Namun dari model di atas, diketahui ada resitansi dielektrik IR Insulation Resistance yang paralel terhadap kapasitor. Insulation
resistance IR ini sangat besar MOhm. Konsekuensinya tentu saja arus bocor DCL sangat kecil uA. Untuk mendapatkan kapasitansi yang besar
diperlukan permukaan elektroda yang luas, tetapi ini akan menyebabkan resistansi dielektrik makin kecil. Karena besar IR selalu berbanding terbalik
dengan kapasitansi C, karakteristik resistansi dielektrik ini biasa juga disajikan dengan besaran RC IR x C yang satuannya ohm-farads atau
megaohm-micro farads.
8. Energi Yang Tersimpan Dalam Kapasitor
Sebuah kapasitor yang bermuatan memiliki potensial yang tersimpan di dalamnya. Jika salah satu muatannya dibebaskan mulai dari keadaan diam
dari saru keping ke keping lainnya, maka energi potensialnya semakin besar selama muatan itu berpindah. Secara lengkap, persamaan energi yang
tersimpan dalam kapasitor energi potensial adalah
dengan : W = energi yang tersimpan dalam kapasitor Joule
q = muatan kapasitor Coulomb
LISTRIK untuk SMP
KEGIATAN PEMBELAJARAN 2: KAPASITANSI DAN DIELEKTRIK KELOMPOK KOMPETENSI F
Modul Guru Pembelajar Mata Pelajaran Fisika SMA
59
C = kapasitas kapasitor pengganti Farad V = tengangan kapasitor V
9. Rangkaian Seri RL,RC, LC dan RLC Rangkaian RL, RC, LC dan RLC merupakan gabungan antara resistor,
induktor danatau kapasitor yang disusun secara seri. sebelum membahas lebih lanjut keempat jenis rangkaian di atas, perlu diketahui terlebih dahulu
bahwa arus dan tegangan yang digunakan merupakan arus efektif Ief dan tegangan efektif Vef. Sedangkan pada rangkaian resesif, induktif dan
kapasitif murni pada pembahasan sebelumnya menggunakan arus dan tegangan maksimal. Arus Efektif Sumber
dengan Z = impedansi rangkaian ohm Rumus impedansi rangkaian Z akan dibahas pada tiap-tiap jenis rangkaian
di atas. Jika besarnya arus efektif telah diketahui maka besarnya tegangan tiap-tiap komponen dapat dicari dengan rumus-rumus :
Keterangan :
VR = tegangan pada komponen resistor V VL = tegangan pada komponen induktor V
VC = tegangan pada komponen kapasitor V
a. Rangkaian Seri R-L
√ +
Setelah diketahui besarnya impedansi rangkaian Z maka dapat dicari besarnya arus efektif Ief atau tegangan efektif Vef. Hubungan antara
tegangan efektif dan tegangan antar komponen adalah sebagai berikut :
PPPPTK IPA
Direktorat Jenderal Guru dan Tenaga Kependidikan - Kemdikbud
KEGIATAN PEMBELAJARAN 2: KAPASITANSI DAN DIELEKTRIK KELOMPOK KOMPETENSI F
60
√ +
Besarnya tegangan V yang diperoleh dari rumus di atas = tegangan efektif Vef dan besarnya sudut fase rangkaian :
setelah diketahui besar tan dari sudut fase maka besar sudutt fasenya dapat dicari.
b. Rangkaian Seri R-C
√ +
besarnya tegangan efektif : √
+ dan besarnya sudut fase rangkaian :
c. Rangkaian Seri L-C
Pada rangkaian ini lebih sederhana, yang penting terpenuhi syarat- syaratnya :
dan besarnya impedansi rangkaian Z :
d. Rangkaian Seri R-L-C
Rangkaian ini merupakan rangkaian yang terlengkap komponennya, yakni terdapat resistor, induktor dan kapasitor. Sekaligus merupakan
bentuk umum dari rumus-rumus dalam rangkaian yang dibahas
LISTRIK untuk SMP
KEGIATAN PEMBELAJARAN 2: KAPASITANSI DAN DIELEKTRIK KELOMPOK KOMPETENSI F
Modul Guru Pembelajar Mata Pelajaran Fisika SMA
61
sebelumnya. Impedansi rangkaian :
√ +
Tegangan efektif rangkaian : √
+
Sudut fase rangkaian :
Cara penggunaan rumus-rumus dalam rangkaian R-L-C untuk jenis rangkaian lainnya :
o Dalam rangkaian R-L tidak ada komponen kapasitor C maka nilai
Xc dan Vc nya = nol 0. o
Dalam rangkaian R-C tidak ada komponen induktor L maka nilai XL dan VL nya = nol 0.
o
Dalam rangkaian L-C tidak ada komponen resistor R maka nilai R dan VR nya = nol 0.
PPPPTK IPA
Direktorat Jenderal Guru dan Tenaga Kependidikan - Kemdikbud
KEGIATAN PEMBELAJARAN 2: KAPASITANSI DAN DIELEKTRIK KELOMPOK KOMPETENSI F
62
D. Aktivitas Pembelajaran
1. Kegiatan 1 : Elektrolit Kondensator Elko Dirangkai
Seri Dan Pararel Tujuan
Menentukan muatan Q dari potensial yang terukur pada rangkaian seri dan pararel.
Landasan Teori
Dua keping penghantar yang berdekatan, jika diberi muatan listrik sama besar, tetapi jenisnya berlawanan dan di antara dua keping penghantar itu
diberi penyekat, maka kedua keping penghantar itu disebut kapasitor. Menurut bentuk dan susunannya ada bermacam-macam kapasitor, misalnya
kapasitor silindris, kapasitor bola berpusat, kapasitor keping sejajar, kapasitor balok seperti botol, dan kapasitor variabel.
Menurut bahan penyekat di antara penghantar, dikenal kapasitor elektrolit elko, kapasitor keramik, kapasitor kertas, dan lain-lain. Gunanya untuk
mempebesar kapasitas dari kapasitor itu sendiri. Fungsi kapasitor dalam rangkaian listrik atau elektronika antara lain untuk :
a. Menyimpan energi b. Menghindarkan terjadinya loncatan listrik pada rangkaian yang
menggunakan kumparan. Misalnya adaptor, power supply dan lampu TL. c. Memilih gelombang pemancar radio yang ditangkap oleh pesawat radio
penerima tuning.
Alat dan Bahan
a. 3 buah kapasitor bipolar elco yang berbeda kapasitasnya 100 F, 47
F, 220 F b. kabel penghubung secukupnya
c. batu baterai 4 buah atau power supply DC. d. Voltmeter DC atau multitester 1 buah.
