Kapasitor Pelat Sejajar: Muatan dan Penyimpanan Energi

1 · Memprediksi

Kapasitor pelat sejajar memiliki geometri tetap (luas dan celah). Jika Anda meningkatkan voltase di atasnya, apakah energi yang tersimpan bertambah secara proporsional, atau lebih cepat?

• Energi yang tersimpan tumbuh lebih cepat daripada voltase — hal ini bergantung pada kuadrat voltase.
• Energi yang tersimpan berbanding lurus dengan tegangan.
• Energi yang tersimpan tidak bergantung pada voltase.

2 · Pengaturan

1. Buka preset parallel-plates dan tekan Reset. Luas pelat = 0.05 m², pemisahan = 2 mm.
2. Aktifkan pembacaan muatan dan energi yang tersimpan.
3. Atur tegangan pelat untuk setiap percobaan dan catat muatan dan energi yang tersimpan.

3 · Kumpulkan Data

Plot energi yang tersimpan U (sumbu y) terhadap tegangan V (sumbu x) untuk tiga percobaan Anda. Apakah kurvanya lurus atau melengkung ke atas?

4 · Analisis

1. Untuk satu percobaan, hitung C = ε₀A/d menggunakan A = 0.05 m², d = 0.002 m (sama di setiap percobaan), lalu Q = CV dan U = ½CV². Bandingkan ketiganya dengan tabel.
2. Jelaskan, dengan menggunakan U = ½CV², mengapa menggandakan tegangan akan melipatgandakan energi yang tersimpan dibandingkan menggandakannya — meskipun muatan yang tersimpan hanya berlipat ganda.

5 · Perluas

1. Kapasitansi C = ε₀A/d hanya bergantung pada geometri pelat, bukan pada tegangan yang Anda berikan. Jelaskan mengapa kapasitor yang secara fisik lebih besar (A lebih besar atau d lebih kecil) dapat menyimpan lebih banyak muatan pada tegangan yang sama.
2. Defibrilator medis mengisi kapasitor ke tegangan tinggi, kemudian melepaskannya melalui pasien dalam sepersekian detik. Dengan menggunakan U = ½CV², jelaskan mengapa dokter menggunakan tegangan tinggi dibandingkan kapasitansi tinggi untuk mengalirkan energi yang dibutuhkan dengan cepat.

Fisika di Balik Eksperimen Ini

← Kembali ke eksperimen

138 Lembar Kerja Laboratorium Fisika Gratis yang Bisa Dicetak