Dokumen tersebut membahas tentang kapasitansi dan dielektrik, termasuk definisi kapasitor, fungsi kapasitor, hubungan antara kapasitansi dan bahan dielektrik, serta contoh soal kapasitansi kapasitor sejajar dan paralel.

1. Kapasitansi
dan
Dielektrik
Simon Patabang, MT.
http://spatabang.blogspot.com

2. Kapasitor
• Kapasitor terdiri dari dua buah konduktor yang
berdekatan tetapi dipisahkan oleh suatu bahan
dielektrik
• Bahan dielektrik adalah isolator yang
diselipkan di antara kedua konduktor
kapasitor.
• Jenis bahan dielektrik yang umum digunakan
adalah udara vakum, keramik, gelas dan lain-
lain.

3. Fungsi Kapasitor
Dalam rangkaian elektronika, kapasitor berfungsi :
• Sebagai penghubung (coupling) yang
menghubungkan masing-masing bagian dalam
suatu rangkaian.
• Memisahkan arus bolak-balik dari arus searah.
• Sebagai filter yang dipakai pada rangkaian catu
daya.
• Sebagai pembangkit frekuensi dalam rangkaian
pemancar.
• Menghemat daya listrik dalam rangkaian lampu
TL.

4. Kapasitor Sejajar
• Kapasitor dihubungkan dengan sebuah
baterai.
• Salah satu lempeng konduktor dihubungkan
dengan kutub positip dan lainnya dengan
kutub negatip.

5. • Baterai akan memberikan muatan +q pada
keping pertama dan muatan –q pada keping
kedua.
• Maka di antara kedua keping akan timbul
medan listrik E.
o = permitivitas udara atau ruang hampa
( 8,854 · 10 -12 C/vm )

6. • Dielektrik adalah suatu material non konduktor,
seperti kaca, kertas atau kayu yang diletakkan di
antara keping kapasitor.
• Ketika ruang di antara dua keping diisi dengan
bahan dielektrik, maka kapasitansi naik sebanding
dengan faktor k yang disebut konstanta dielektrik.
• Kenaikan kapasitansi ini disebabkan oleh
melemahnya medan listrik di antara keping
kapasitor akibat kehadiran dielektrik.
• Dengan demikian untuk jumlah muatan tertentu
pada keping kapasitor, perbedaan potensial
menjadi lebih kecil dan rasio Q/V bertambah
besar.
Bahan Dielekrik

7. • Jika medan listrik di antara keping suatu
kapasitor tanpa dielektrik adalah Eo maka
besarnya medan listrik dengan dilektrik adalah :
o oE E
E k
k E
  
• Besarnya muatan sebelum disisipkan bahan
dielektrik adalah Qo sama dengan muatan setelah
disisipkan bahan penyekat (Q1). Prinsip bahwa
muatan bersifat kekal dengan pernyataan sbb :
1
1 1
o
o o
Q Q
C V C V



8. Kapasitansi sebelum dan sesudah diberi bahan
dielektrik
Untuk dielektrik udara : ε = εo, maka :
0 A
C
d



9. Tegangan (beda potensial)
antara kedua keping adalah :
0
0 0
Q
E Q E A
A


 
   
0
.
.
Q d
V E d
A
 
0 AQ
C
V d

 
Kapasitas Kapasitor
Jadi kapasitas kapasitor adalah :
Bila luas masing2 keping
kapasitor adalah A, maka
besarnya medan listrik E di
antara kedua keping adalah :

10. Bila di dalamnya diisi bahan lain yang mempunyai
konstanta dielektrik K, maka kapasitasnya menjadi
Hubungan antara C0 dan C adalah :
Kapasitas kapasitor akan berubah harganya bila :
• K , A dan d diubah
• Dalam hal ini C tidak tergantung Q dan V, hanya
merupakan perbandingan2 yang tetap saja.
Artinya meskipun harga Q diubah2, harga C
tetap.
0
A
C K
d

0 0karenaC KC K  

11. Tabel Konstanta Dielektrik dan Kuat Dielektrik
Beberapa Material

12. Energi Listrik yang Tersimpan pada
Kapasitor
Besarnya energi listrik W yang tersimpan
pada kapasitor yang bermuatan listrik Q
= luas daerah segitiga dibawah garis
Q=V (yang diarsir ).
Hubungan tegangan (V) dengan muatan listrik Q yang
tersimpan pada kapasitor ditunjukkan oleh Grafik V-Q di
bawah ini.
21 1 1
W QV= (CV)V= CV
2 2 2

2 2
1 1
W C.
2 2
Q Q
C C
 
  
 

13. Contoh
Penyelesaian :
Diketahui :
kapasitor sejajar dengan bahan dielektrik udara
d = 1mm = 10 -3 m, Q = 1 F
Ditanyakan : A, Sisi plat jika plat berbentuk
bujur sangkar
1. Plat-plat sejajar sebuah kapasitor yang diisi
dengan udara berjarak 1 mm terhadap satu sama
lainnya. Berapa luas plat supaya kapasitannya
menjadi 1 F ? Jika keping berbentuk bujur sangkar,
berapa panjang sisinya ?

14. Jawab :
a. 0
Q A
C
V d
 
12
3
9 2
( )8,85 .10 .
1
10
8,85 .10
A
A m





b. Jika plat berbentuk bujur sangkar maka rumus luas
adalah A = sisi x sisi
9
-5
2 2
9,407. 10
8,8
m= 0,94
5 .10
nm
m s
s




15. 2. Sebuah kapasitor plat sejajar dengan luas
keping 2 m2 dipisahkan oleh isolator udara
5mm, Beda potensila kedua keping adalah
10.000 volt. Hitunglah :
a. Besarnya kapasitansi kapasitor
b. Besarnya muatan
• Diketahui : V = 10.000 volt, A = 2 m2, d = 5mm
• Ditanyakan : C dan Q

16. Jawab :
a.
0
A
C
d

12 2 2 2 2
3
9 2
8,85 .10 / . 2.10
C
5
3,54 .10 / .
3,
(
54
)C N m m
m
C C N m
C nF
 





b. Muatan kapasitor
Q
C Q C V
V
  
9
5
3,54.10 .10.000
3,54.10
Q
Q coulomb





17. 3. Kapasitor dimuati dengan
menghubungkan ke baterai
hingga muatannya Q0. Baterai
kemudian diambil dan disisipkan
dielektrik diantara lempeng.
Hitung Wo dan W
2
1
Wo
2
Qo
Co

2 2
1 1
W
2 2
Qo Qo
C kCo
Wo Wo
W k
k W
 
  

18. Kapasitor Silinder
• Dua buah silinder koaksial terbuat
dari bahan konduktor dengan jari-
jari silinder bagian dalam r = a m
dan jari-jari silinder luar r = b m.
• Panjang kedua silinder sama
yaitu L m dan diantara kedua
silinder terdapat bahan dielektrik
dengan permiti vitas dielektrik
seperti pada gambar.

19. Besarnya potensial antara titik a dan b adalah :
1 1
2
2 2
ln
2
A B
B A
r r
AB
r r
b b
AB
o oa a
AB
o
V Q E dL Q E dL
Q Q dr
V rdr
Lr L r
Q b
V
L a
 

    
 
 
  
 
 
 
   
/
ln( / )
2 o
Q Q
C F m
Q b aV
L
 
Besarnya kapasitansi adalah :
 
2
/
ln /
oL
C F m
b a

 

20. Kapasitor Bola
• Sebuah kapasitor terbuat dari 2 buah bahan
berbentuk bola yang disusun paralel. Bola yang
kecil di bagian dalam dan bola yang lebih besar di
bagian luar.
• Bola kecil dgn jari-jari r = a, diberi potensial listrik
positip dan bola besar dgn jari-jari r = b, diberi
potensial negatip seperti pada gambar berikut ini.

21. • Untuk r < a, E = 0
• Untuk r > b, E = 0
• Untuk a < r < b, E adalah :
2
.k q
E
r

Dengan H. Gauss diperoleh bahwa besar
medan listrik adalah sbb :

22. Potensial Kapasitor Bola
2 2
.
1
1 1 1 1
( ) ( )
b
a b
a
b
ab
a
ab
V V E dr
bkq dr
V dr kq kq
ar r r
b a
V kq kq kq
b a a b ab
 
   
 
      
 


1
( )
q ab
C
b a k b a
kq
ab
 
  
 
 
Kapasitas Kapasitor Bola

23. Soal :
1. Suatu kapasitor dengan lempeng berbentuk bujur
sangkar dengan sisi 10 cm dan jarak pemisah 1
mm.
a. Hitung kapasitansinya
b. Jika kapasitor ini dimuati sampai 12 V, berapa
banyak muatan yang dipindahkan dari satu
keping ke yang lain ? ( 0 = 8,85 pF/m)
2. Kapasitor 3F dimuati pada 100 V. Berapa banyak
energi yang tersimpan dalam kapasitor tersebut.
3. Kapasitor 10F dimuati pada Q = 4 C. Berapa
energi yang tersimpan dalam kapasitor tersebut ?

24. a. Hubungan Seri
Kapasitor yang dihubungkan seri mempunyai muatan Q
yang sama tetapi tiap kapasitor beda potensialnya tidak
sama.
1 2
3
; ;
;
ab bc
cd ad
s
Q Q
V V
C C
Q Q
V V
C C
 
 
1 2 3
s ab bc cd
s
V V V V
Q Q Q Q
C C C C
  
  
Hubungan Kapasitor
1 2 3
1 1 1 1
s
maka
C C C C
  

25. Contoh :
Diketahui C1 = C3 = 2 μF, dan C3 = 4 μF dengan
tegangan V = 6 Volt. Hitunglah besarnya muatan dan
total kapasitansi seri.
Diketahui :
V = 6 Volt.
C1 = C3 = 2 μF, C2 = 4 μF
Jawab :
1 2 3
3 3 3
1 1 1 1
1 1 1 1
2.10 4.10 2.10
s
s
C C C C
C   
  
  
3 3 3
1 10 10 10 5000
2 4 2 4
8
s
s
C
C C
   

.
8 .6 54
t s
t
Q C V
Q C C 

 

26. Kapasitor Paralel
Kapasitor yang dihubungkan paralel mempunyai beda
potensial V yang sama tetapi tiap kapasitor mempu
nyai muatan yang tidak sama.
1 2 3
1 2 3
1 2 3
P
P
P
Q Q Q Q
VC VC VC VC
C C C C
  
  
  

27. Diketahui :
V = V1 = V2 = V3 = 6 Volt.
C1 = C3 = 2 μF, C2 = 4 μF
Contoh :
Diketahui C1 = C3 = 2 μF, dan C3 = 4 μF dengan
tegangan V = 6 Volt. Hitunglah besarnya muatan tiap
kapasitor dan total muatan.
Jawab :
Q1 = C1.V = 2. 6 = 12 μC
Q2 = C2.V = 4. 6 = 24 μC
Q3 = C3.V = 2. 6 = 12 μC
Total muatan adalah :
Qt = Q1 + Q2 + Q3
Qt = 12 + 24 + 12 = 48 μC

28. a.Berapa kapasitor
ekuivalen ?
b.Berapa potensial pada
masing-masing
kapasitor
c. Berapa muatan masing-
masing kapasitor
d.Tenaga total yang
tersimpan ?
Tugas

29. Sekian