Kapasitansi
Sebuah kapasitor adalah perangkat yang menyimpan muatan listrik pada dua konduktor yang terpisah, seperti sepasang pelat logam. Semakin besar tegangan yang Anda berikan padanya, semakin banyak muatan yang menumpuk — dan kapasitansi menunjukkan persis berapa banyak muatan yang Anda dapatkan untuk setiap volt. Pelat yang lebih besar atau celah yang lebih kecil di antara keduanya membuat kapasitor menyimpan lebih banyak muatan pada tegangan yang sama.
Rumus
Q = C · V
- Q — muatan (C): besarnya muatan listrik yang disimpan pada kapasitor
- C — kapasitansi (F): seberapa banyak muatan yang disimpan kapasitor per volt yang diberikan
- V — tegangan (V): dorongan listrik, atau beda potensial, pada kapasitor itu
Contoh yang diselesaikan
Sebuah kapasitor dengan kapasitansi 3 farad dihubungkan pada baterai 4 volt. Berapa banyak muatan yang disimpannya?
- C = 3 F
- V = 4 V
- Q = C · V
- Q = 3 F × 4 V
Q = 12 C
Uji diri Anda
Kapasitor 3 farad yang sama kini dihubungkan dengan baterai 6 volt. Berapa banyak muatan yang disimpannya?
- 24 C
- 2 C
- Jawaban benar: 18 C
Benar! Q = C × V, jadi 3 F × 6 V = 18 C.
Untuk sebuah kapasitor pelat sejajar, jika Anda menggandakan luas pelatnya tetapi menjaga celahnya tetap sama, apa yang terjadi pada kapasitansinya?
- Jawaban benar: Menjadi dua kali lipat
- Tetap sama
- Menjadi setengahnya
Tepat sekali! C = ε₀A / d, jadi menggandakan luas pelat A menggandakan kapasitansi.
Di mana Anda melihatnya
Layar sentuh ponsel pintar adalah kisi-kisi kapasitor kecil: kehadiran jari Anda mengubah kapasitansi setempat, dan ponsel membaca titik mana yang berubah. Chip memori komputer adalah miliaran kapasitor mikroskopis, masing-masing menahan muatan untuk satu bit logika — bermuatan atau tidak, satu atau nol.
Kesalahan umum
Kebingungan utamanya adalah apa itu kapasitansi: C adalah sifat geometri perangkatnya — luas pelat dan celahnya, C = ε₀A / d — bukan sesuatu yang membesar karena Anda mengisinya dengan lebih banyak muatan. Pada kapasitansi yang tetap, muatan cukup mengikuti tegangan, Q = C · V: kapasitor 3 F pada baterai 6 V menyimpan 18 C, dua kali lipat simpanannya pada 3 V. Dan celah yang lebih besar justru melemahkan kapasitor — pelat-pelatnya harus lebih dekat, bukan lebih jauh, untuk menahan lebih banyak muatan pada tegangan yang sama.
Bagaimana ini terhubung
Tegangan pada sebuah kapasitor ada karena muatan menumpuk melawan hukum Coulomb — dorongan tersimpan itulah yang dihasilkan geometri gaya pelajaran sebelumnya dalam wujud perangkat keras. Modul rangkaian listrik sudah berkenalan dengan perangkat ini: konstanta waktu RC τ = R · C adalah seberapa cepat ia terisi. Berikutnya, arus mengungkap bahwa mereka melakukan hal yang sama sekali berbeda: membuat medan magnet.