1. Hukum Gauss ini didasarkan pada konsep garis-garis medan listrik yang mempunyai arah
atau anak panah seperti pada gambar 1
Gambar 1 : garis-garis medan listrik disekitar muatan listrik positif dan negative
Jumlah gais-garis medan listrik yang menembus secara tegak lurus pada suatu bidang
dinamakan Fluks Listrik dengan symbol f, seperti pada gambar
Rumus Fluks Listrik :
atau
2. Hukum Gauss dinyatakan sebagai berikut :
” Jumlah garis medan yang menembus suatau permukaan tertutup sebanding dengan jumlah
muatan listrik yang dilingkupi oleh permukaan tertutup tersebut dibagi dengan permitivitas
udara”
Di rumuskan sebagai berikut :
3. Kapasitor atau kondensator adalah komponen listrik yang digunakan untuk menyimpan
muatan listrik.Dan secara sederhana terdiri dari dua konduktor yang dipisahkan oleh bahan
penyekat (bahan dielektrik), Tiap konduktor disebut keping. Simbol yang digunakan untuk
menampilkan sebuah kapasitor dalam suatu rangkaian listrik adalah
Dalam pemakaian normal, satu keping diberi muatan positif dan keping lainnya diberi
muatan negatif yang besarnya sama. Antara kedua keping tercipta suatau medan listrik yang
berarah ke keping positif menuju keping negatif
Kapasitor berguna untuk :
1. memilih frekuensi pada radio penerima
2. filter dalam catu daya (power suply).
3. memadamkan bunga api pada sistim pengapian mobil
4. menyimpan energi dalam rangkaian penyala elektronik.
4. Dalam praktik terdapat berbagai jenis kapasitor, antara laian kapasitor kertas, kapasitor
elektrolit (elko), dan kapasitor variabel, seperti gambar diatas
Kapasitas kapasitor keping sejajar
Kapasitansi atau kapasitas adalah ukuran jumlah muatan listrik yang disimpan (atau
dipisahkan) untuk sebuah potensial listrik yang telah ditentukan. Bentuk paling umum dari
piranti penyimpanan muatan adalah sebuah kapasitor dua lempeng/pelat/keping. Jika muatan
di lempeng/pelat/keping adalah +Q dan –Q, dan V adalah tegangan listrik antar lempeng,
maka rumus kapasitans adalah:
C = kapasitas kapasitor satuannya dalam SI (Farad disingkat F), 1 Farad = 1 Coulomb/Volt.
satuan lain μF (microfarad) 1 μF = 10-6 F
Q = muatan listrik sataunnya Coulomb, dan V = beda potensial satunnya Volt.
Kapasitas kapasitor keping sejajar juga (1) sebanding dengan luas keping A, (2) sebanding
dengan permitivitas bahan penyekat ε dan (3) berbanding terbalik dengan jarak pisah antar
keping d, secara matematika di rumuskan :
5. εr= permitivitas relative bahan penyekat adalah perbandingan antara kapasitas dalam bahan
penyekat Cb dan kapasitas dalam vakum atau udara Co
εo = 8,5 x 10-12 C2N-1m-2 adalah permitivas vakum atau udara
Jika antara kedua keeping hanya terdapat udara atau vakum (tidak terdapat bahan penyekat ),
maka kapasitas kapasitor dalam vakum atau udara (Co) dirumuskan sebagai berikut :
Co = Kapasitas kapasitor kosongan ( Farad = F)
εo= Permitivitas ruang hampa
A = luas penampang keping (m2)
d = jarak antara dua keping (m)
Beda potensial kedua keping
Jika pada suatu kapasitor keeping sejajar beda potensialnya berubah, maka prinsip yang kita
pegang : muatan adalah kekal. Jadi muatan kapasitor sebelum disisipkan bahan penyekat
(qo) sama dengan muatan kapasitor sesudah disisipkan bahan penyekat (qb)
Energi yang tersimpan dalam kapasitor
Kapasitor menyimpan energi dalam bentuk medan listrik, Energi yang tersimpan dalam
kapasitor (energi Potensial ) W dinyatakan oleh :
W= Energi yang tersimpan pada kapasitor satuannya Joule (J)
Q= Muatan listrik yang tersimpan pada kapasitor satuannya Coulomb( C )
C = Kapasitas kapasitor satuannya Farad (F)
V = Beda potensial antara dua keping satuannya Volt (V)
6. Contoh Soal
1. Sebuah kapasitor 300 µF dihubungkan kesebuah baterai 50 Volt, Tentukan besar
muatan pada keeping-keping kapasitor.
Penyelesaian :
Diketahui : C = 300 x 10-6 F, V = 50 V
Ditanyakan : q = ….?
Jawab : C = q/C ® q = C V = ( 3, 00 X 10-4 ) (50 ) = 1,5 x 10-2 C atau 15 mC
2.Sebuah kapasitor keeping sejajar memiliki kapasitas 1,3 µF ketika dimuati 6,5 x 10-7 C dan
antara kedua keping tersebut terdapat kuat medan magnet 200 NC-1. Berapakah jarak antara
kedua keeping tersebut.
Penelesaian :
Dikerahui : C = 1,3 x 10-6 F, q = 6,5 x 10-7 C, dan E = 200 NC-1
Ditanyakan : d = ….?
Jawab : V = E. d ® d = V/E, dari persamaan C = q/V ® V = q/C
d = q/CE = q = 6,5 x 10-7 /(1,3 x 10-6) (200)= 2,5 x 10-3 m atau 0,25 cm
Rangkaian Kapasitor
1. Rangkaian Seri
Dua kapasitor atau lebih dapat disusun secara seri dengan ujungnya yang disambung-
sambungkan secara berurutan seperti pada gambar di bawah ini
7. Pada rangkaian seri ini muatan yang tersimpan pada kapasitor akan sama , jadi Q Total sama
dengan muatan di kapasitor 1, kapasitor 2 dan kapasitor 3, akibatnya beda potensial tiap
kapasitor akan berbanding terbalik dengan kapasitas kapasitornya, sesuai dengan persamaan
Q = C V
Pada rangkaian seri beda potensial= tegangan sumber=tegangan total E=V tot, akan terbagi
menjadi tiga bagian. Dari penjelasan ini dapat disimpulkan sifat-sifat yang dimiliki rangkaian
seri sebagai berikut:
a. Q total = Q1 = Q2 = Q3
b. E= Vtot = V1 + V2 + V3
c. 1/Cs = 1/C2 + 1/C2 + 1/C3
2. Rangkaian Paralel
Rangkaian paralel adalah gabungan dua kapasitor atau lebih dengan kutub-kutub yang sama
menyatu seperti gambar di bawah ini
Pada rangkaian ini beda potensial ujung-ujung kapasitor akan sama karena posisinya sama.
Akibatnya muatan yang tersimpan sebanding dengan kapasitornya. Muatan total yang
tersimpan sama dengan jumlah totalnya. Dari keteranganya dapat disimpulkan sifat-sifat yang
dimiliki paralel sebagai berikut :
8. a. Q total = Q1 + Q2 + Q3
b. E = Vtotal = V1 = V2 = V3
c. Cp = C1 + C2 + C3
Tiga buah Kapasitor masing-masing bernilai 50 pF, 100 pF dan 150 pF,
tentukan Kapasitor Pengganti jika ketiga kapasitor tersebut dihubungkan
seri dan paralel !
Coba kalian amati gambar rangkaian di atas, berapa kapasitas pengganti
dari a ke b jika masing-masing kapasitor dalam rangkaian tersebut bernilai
1 μF
