Oncret's Blog

Kapasitor

oncret — Fri, 22 May 2009 09:18:51 +0000

PENGERTIAN KAPASITOR

Kapasitor (kondensator) dalam rangkaian elektronika dilambangkan dengan huruf ‘C’ adalah suatu alat yang dapat menyimpan energi/muatan listrik di dalam medan listrik, dengan cara mengumpulkan ketidakseimbangan internal dari muatan listrik. Kapasitor ditemukan oleh Michael Faraday (1791-1867). Satuan kapasitor disebut Farad (F). Satu Farad = yang artinya luas permukaan kepingan tersebut.

Struktur sebuah kapasitor terbuat fari dua buah pelat metal yang dipisahkan oleh suatu bahan dielektrik. Bahan-bahan dielektrik yang umumnya dikenal misalnya adalah ruang hampa udara, keramik, gelas, dan lain-lain. Jika kedua ujung pelat metal diberi tegangan listrik, maka muatan-muatan positif akan mengumpul pada ujung metal yang satu lagi. Muatan positif tidak dapat mengalir menuju ujung kutub negatif, dan sebaliknya muatan negatif tidak bisa menuju ke kutub positif, karena terpisah oleh bahan dielektrik yang non-konduktif. Muatan elektrik ini tersimpan selama tidak ada konduksi pada ujung-ujung kakinya. Di alam bebas, fenomena kapasitor ini terjadi pada saat terkumpulnya muatan-muatan positif dan negatif di awan.

FUNGSI KAPASITOR

Fungsi penggunaan kapasitor dalam suatu rangkaian adalah:

1. Sebagai kopling antara rangkaian yang satu dengan rangkaian yang lain (pada PS = Power supply)
2. Sebagai filter dalam rangkaian PS
3. Sebagai frekuensi dalam rangkaian antena
4. Untuk menghemat daya listrik pada lampu neon.
5. Menghilangkan bouncing (loncatan api) bila dipasang pada saklar

KAPASITANSI KAPASITOR

Kapasitansi didefinisikan sebagai kemampuan dari suatu kapasitor untuk menampung muatan elektron. Coulomb pada abad ke-18 menghitung bahwa 1 Coulomb = 6,25 x 1018 elektron. Kemudian Michael Faraday membuat postulat bahwa sebuah kapasitor akan memiliki kapasitansi sebesar 1 farad jika dengan tegangan 1 volt dapat memuat muatan electron sebanyak 1 Coulomb. Dengan rumus dapat ditulis:

Q = C . V

Keterangan:

Q = muatan elektron dalam C (Coulomb)

C = nilai kapasitansi dalam F (Farad)

V = besar tegangan dalam V (volt)

Kapasitor pelat paralel tersusun atas dua pelat paralel dengan luas A dan jarak antar pelat d. dalam ruang hampa, dengan penjabaran menggunakan hokum Gauss, kapasitansinya adalah

Kapasitor dengan dielektrik adalah kapasitor dengan material insulator (karet, gelas, kertas, mika, dll). Misalkan sebuah bahan dielektrik disisipkan diantara kedua pelat kapasitor, maka beda potensial antara kedua keping akan turun. Karena jumlah muatan pada setiap keping tetap, kapasitansi naik. Hal ini dapat dirumuskan sebagai

RANGKAIAN KAPASITOR

Rangkaian kapasitor secara seri akan mengakibatkan nilai kapasitansi total semakin kecil. Di bawah ini adalah contoh kapasitor yang dirangkai secara seri

Pada rangkaian kapasitor seri, berlaku rumus:

V = V1 + V2 + … + Vn

Q = Q1 = Q2 = Qn

Rangkaian kapasitor secara paralel akan mengakibatkan nilai kapasitansi pengganti semakin besar.

Di bawah ini adalah contoh kapasitor yang dirangkai secara paralel.

Pada rangkaian kapasitor paralel, berlaku rumus:

V1 = V2 =V3 = Vn

Q = Q1 + Q2 + Q3 + Qn

ENERGI YANG DISIMPAN DALAM KAPASITOR

Energi potensial U yang tersimpan di dalam kapasitor didefinisikan sebagai usaha yang diperlukan untuk mengisi muatan. Misalkan sebuah baterai dihubungkan ke sebuah kapasitor. Baterai melakukan kerja untuk menggerakkan muatan dari satu pelat ke pelat yang lain. Kerja yang dilakukan untuk memindahkan sejumlah muatan sebesar q melalui tegangan V adalah

W = V . q

Dengan menggunakan kalkulus energy potensial muatan dapat dinyatakan sebagai:

Medan Magnet

oncret — Fri, 22 May 2009 09:09:55 +0000

Medan Magnet, dalam ilmu Fisika, adalah suatu medan yang dibentuk dengan menggerakan muatan listrik (arus listrik) yang menyebabkan munculnya gaya di muatan listrik yang bergerak lainnya. (Putaran mekanika kuantum dari satu partikel membentuk medan magnet dan putaran itu dipengaruhi oleh dirinya sendiri seperti arus listrik; inilah yang menyebabkan medan magnet dari ferromagnet “permanen”). Sebuah medan magnet adalah medan vektor: yaitu berhubungan dengan setiap titik dalam ruang vektor yang dapat berubah menurut waktu. Arah dari medan ini adalah seimbang dengan arah jarum kompas yang diletakkan di dalam medan tersebut.

Sifat-Sifatnya
Hasil kerja Maxwell telah banyak menyatukan listrik statis dengan magnetisme, yang menghasilkan sekumpulan dari empat persamaan mengenai kedua medan tersebut. Namun, di bawah formula Maxwell, masih ada dua medan yang berbeda yang menjelaskan fenomena berbeda. Einsteinlah yang berhasil menunjukan, dengan relativitas khusus, bahwa medan listrik dan medan magnet adalah dua aspek dari hal yang sama (tensor tingkat 2), dan seorang pengamat bisa merasakan gaya magnet di mana seorang pengamat bergerak hanya merasakan gaya elektrostatik. Dengan demikian, menggunakan spesial relativitas, gaya magnet adalah manifestasi dari gaya elektrostatik dari muatan listrik yang bergerak, dan bisa diprakirakan dari pengetahuan tentang gaya elektrostatik dan gerakan muatan tersebut (relatif terhadap seorang pengamat)

Magnet

oncret — Fri, 22 May 2009 07:20:10 +0000

Magnet atau magnit adalah suatu obyek yang mempunyai suatu medan magnet. Kata magnet (magnit) berasal dari bahasa Yunani magnítis líthos yang berarti batu Magnesian. Magnesia adalah nama sebuah wilayah di Yunani pada masa lalu yang kini bernama Manisa (sekarang berada di wilayah Turki) di mana terkandung batu magnet yang ditemukan sejak zaman dulu di wilayah tersebut.

Pada saat ini, suatu magnet adalah suatu materi yang mempunyai suatu medan magnet. Materi tersebut bisa dalam berwujud magnet tetap atau magnet tidak tetap. Magnet yang sekarang ini ada hampir semuanya adalah magnet buatan.

Magnet selalu memiliki dua kutub yaitu: kutub utara (north/ N) dan kutub selatan (south/ S). Walaupun magnet itu dipotong-potong, potongan magnet kecil tersebut akan tetap memiliki dua kutub.
Magnet dapat menarik benda lain. Beberapa benda bahkan tertarik lebih kuat dari yang lain, yaitu bahan logam. Namun tidak semua logam mempunyai daya tarik yang sama terhadap magnet. Besi dan baja adalah dua contoh materi yang mempunyai daya tarik yang tinggi oleh magnet. Sedangkan oksigen cair adalah contoh materi yang mempunyai daya tarik yang rendah oleh magnet.
Satuan intensitas magnet menurut sistem metrik pada Satuan Internasional (SI) adalah Tesla dan SI unit untuk total fluks magnetik adalah weber. 1 weber/m^2 = 1 tesla, yang mempengaruhi satu meter persegi.Jenis magnet
1.Magnet tetap
Magnet tetap tidak memerlukan tenaga atau bantuan dari luar untuk menghasilkan daya magnet (berelektromagnetik).
Jenis magnet tetap selama ini yang diketahui terdapat pada:
•Neodymium Magnets, merupakan magnet tetap yang paling kuat.
•Samarium-Cobalt Magnets
•Ceramic Magnets
•Plastic Magnets
•Alnico Magnets

2.Magnet tidak tetap (remanen)
Magnet tidak tetap (remanen) tergantung pada medan listrik untuk menghasilkan medan magnet. Contoh magnet tidak tetap adalah elektromagnet.

3.Magnet buatan
Magnet buatan meliputi hampir seluruh magnet yang ada sekarang ini.
Bentuk magnet buatan antara lain:
•Magnet U
•Magnet ladam
•Magnet batang
•Magnet lingkaran
•Magnet jarum (kompas)

Cara membuat magnet
Cara membuat magnet antara lain:
•Digosok dengan magnet lain secara searah.
•Induksi magnet.
•Magnet diletakkan pada solenoida dan dialiri arus listrik searah (DC).
Bahan yang biasa dijadikan magnet adalah: besi dan baja. Besi lebih mudah untuk dijadikan magnet daripada baja. Tapi sifat kemagnetan besi lebih mudah hilang daripada baja. Oleh sebab itu, besi lebih sering digunakan untuk membuat elektromagnet.

Menghilangkan sifat kemagnetan
Cara menghilangkan sifat kemagnetan antara lain:
•Dibakar.
•Dibanting-banting.
•Dipukul-pukul.
•Magnet diletakkan pada solenoida dan dialiri arus listrik bolak-balik (AC)

Arus Listrik

oncret — Wed, 20 May 2009 00:29:01 +0000

Arus listrik adalah banyaknya muatan listrik yang mengalir tiap satuan waktu. Muatan listrik bisa mengalir melalui kabel atau penghantar listrik lainnya.

Pada zaman dulu, Arus konvensional didefinisikan sebagai aliran muatan positif, sekalipun kita sekarang tahu bahwa arus listrik itu dihasilkan dari aliran elektron yang bermuatan negatif ke arah yang sebaliknya.
Satuan SI untuk arus listrik adalah ampere (A).

Konduktor, Isolator dan Semikonduktor

oncret — Sat, 09 May 2009 05:24:10 +0000

1. Konduktor
Konduktor merupakan material yang mudah menghantarkan arus listrik.
Contoh: tembaga.

2. Insulator
Insulator merupakan material yang susah menghantarkan arus listrik.
Contoh: kaca.

3. Semikonduktor
Semikonduktor adalah material yang memilki sifat antara konduktor dan insulator.
Contoh: silikon.

Potensial Listrik

oncret — Sat, 09 May 2009 05:15:13 +0000

Potensial Listrik Oleh Muatan Titik
Bila kuat medan merupakan besaran vektor, maka potensial listrik merupakan besaran skalar. Muatan positif akan menghasilkan potensial positif di sekitarnya, sedangkan muatan negatif akan menghasilkan potensial negatif.

Sedangkan potensial listrik pada satu titik karena pengaruh beberapa muatan listrik merupakan jumlah aljabar dari masing2 muatan.

Energi Potensial Listrik
Sebuah muatan uji q’ diletakkan di dekat muatan sumber q, maka energi potensial yang dimiliki oleh muatan uji q’ adalah

Usaha Untuk Memindahkan Muatan Listrik
Usaha yang diperlukan untuk memindahkan sebuah muatan uji q’ dari a ke b yang dipengaruhi oleh muatan sumber q adalah

Contoh 1 :
Potensial di suatu titik terhadap suatu partikel bermuatan 600 Volt dan kuat medannya 200 N/C. Berapa jarak titik itu berada dari muatan tersebut.

Contoh 2 :
Tentukan usaha yang diperlukan untuk memindahkan muatan positif yang besarnya 10 Coulomb dari satu titik yang potensialnya 10 Volt ke suatu titik lain dengan potensial 60 Volt.

Contoh 3 :
Di dalam sebuah tabung ruang hampa terdapat kutub katoda dan kutub anoda, elektron bergerak dari katoda ke anoda. Beda potensial antara katoda dan anoda adalah 300 Volt, dan elektron bergerak tanpa kecepatan. Tentukan kecepatan elektron pada saat sampai di anoda. (massa elektron = 9,1 x 10-31 kg, muatan elektron = 1,6 x 10-19 C)

Contoh 4 :
P dan Q adalah dua titik yang terletak dalam medan listrik dan jaraknya 0,1 m. Jika dibutuhkan usaha 500 Joule untuk memindahkan muatan 2 C dari P ke Q, berapakah beda potensial antara kedua titik itu?

Medan Listrik

oncret — Sat, 09 May 2009 05:12:03 +0000

Medan listrik adalah efek yang ditimbulkan oleh keberadaan muatan listrik, seperti elektron, ion, atau proton, dalam ruangan yang di sekitarnya. Medan listrik memiliki satuan N/C atau dibaca newton/coulomb. Medan listrik umumnya dipelajari dalam fisika dan bidang-bidang terkait. Secara tak langsung bidang elektronika telah memanfaatkan medan listrik dalam kawat konduktor (kabel).

Asal Medan Listrik
Rumus matematika untuk medan listrik dapat diturunkan melalui Hukum Coulomb, yaitu gaya antara dua titik muatan:

Menurut persamaan ini, gaya pada salah satu titik muatan berbanding lurus dengan besar muatannya. Medan listrik didefinisikan sebagai suatu konstan perbandingan antara muatan dan gaya.

F = q E

Maka, medan listrik bergantung pada posisi. Suatu medan, merupakan sebuah vektor yang bergantung pada vektor lainnya. Medan listrik dapat dianggap sebagai gradien dari potensial listrik. Jika beberapa muatan yang disebarkan menghasiklan potensial listrik, gradien potensial listrik dapat ditentukan.

Konstanta k
Dalam rumus listrik sering ditemui konstanta k sebagai ganti dari (dalam tulisan ini tetap digunakan yang terakhir), di mana konstanta k tersebut bernilai

yang kerap disebut konstanta kesetaraan gaya listrik.

Menghitung Medan Listrik

Tanda Muatan Listrik

Muatan listrik dapat bernilai negatif, nol (tidak terdapat muatan atau jumlah satuan muatan positif dan negatif sama) dan negatif. Nilai muatan ini akan mempengaruhi perhitungan medan listrik dalam hal tandanya, yaitu positif atau negatif (atau nol). Apabila pada setiap titik di sekitar sebuah (atau beberapa) muatan dihitung medan listriknya dan digambarkan vektor-vektornya, akan terlihat garis-garis yang saling berhubungan, yang disebut sebagai garis-garis medan listrik. Tanda muatan menentukan apakah garis-garis medan listrik yang disebabkannya berasal darinya atau menuju darinya. Telah ditentukan (berdasarkan gaya yang dialami oleh muatan uji positif), bahwa
* muatan positif (+) akan menyebabkan garis-garis medan listrik berarah dari adanya
menuju keluar,
* muatan negatif (-) akan menyebabkan garis-garis medan listrik berarah menuju masuk
padanya.
* muatan nol ( ) tidak menyebabkan adanya garis-garis medan listrik.

Prinsip Superposisi

oncret — Sat, 09 May 2009 04:59:21 +0000

Dalam keadaan Rill , titik-titik muatan selalu terdapat dalam jumlah yang besar. Maka timbullah pertanyaan : apakah interaksi antara dua titik muatan yang diatur oleh Hukum Coulomb dapat dipengaruhi oleh titik lain disekitarnya? Jawabannya adalah tidak, karena pada interaksi elektrostatik hanya meninjau interaksi antar dua buah muatan, jika lebih dari dua buah muatan maka diberlakukan prinsip superposisi (penjumlahan dari semua gaya interaksinya).

Secara matematik, prinsip superposisi tersebut dapat dinyatakan dengan mudah sekali dalam notasi vektor. Jadi misalnya F12 menyatakan gaya antara q1 dan q2 tanpa adanya muatan lain disekitarnya, maka menurut Hukum Coulomb,

Begitu pula interaksi antara q1 dan q3 tanpa adanya muatan q2, dinyatakan oleh :

Maka menurut prinsip superposisi dalam sistem q1, q2 dan q3, gaya total yang dialami q1 tak lain adalah jumlah vector gaya-gaya semula :

Contoh:
Tiga buah muatanmasing-masing q1 = 4 C pada posisi (2,3), q2 = -2 C pada posisi(5,-1) dan q3 = 2 C pada posisi (1,2) dalam bidang x-y. Hitung resultan gaya pada q2 jika posisi dinyatakan dalam meter.
Penyelesaian :

Listrik Statis

oncret — Thu, 30 Apr 2009 09:20:41 +0000

HUKUM COULOMB

Hukum Coulomb adalah hukum yang menjelaskan hubungan antara gaya yang timbul antara dua titik muatan, yang terpisahkan jarak tertentu.

Keterangan:

F : Gaya Coulomb

k : Konstanta Coulomb = 9×10⁹ Nm²C^-2

q : muatan

r : jarak muatan

Hukum ini menyatakan apabila terdapat dua buah titik muatan maka akan timbul gaya di antara keduanya, yang besarnya sebanding dengan perkalian nilai kedua muatan dan berbanding terbalik dengan kuadrat jarak antar keduanya.

Gaya yang timbul dapat membuat kedua titik muatan saling tarik-menarik atau saling tolak-menolak, tergantung nilai dari masing-masing muatan. Muatan sejenis (bertanda sama) akan tolak-menolak. Sedangkan muatan yang berbeda jenis akan tarik menarik

Dalam notasi vektor, Hukum Coulomb dapat dituliskan sebagai

Hukum tersebut dibaca sebagai gaya yang dialami oleh muatan q₁ akibat adanya muatan q₂.

MEDAN LISTRIK

Jika dalam sebuah system terdapat banyak muatan, maka medan listrik di sebuah titik sama dengan jumlah vetor medan listrik dari masing-masing muatan pada titik tersebut.

ENERGI POTENSIAL ELEKTROSTATIK

Jika terdapat dua benda titik bermuatan q₁ dan q₂ yang terpisah pada jarak r, maka besar energi potensial system tersebut adalah

Jika ada lebih dari dua muatan, maka energi potensial yang tersimpan dalam sistem tersebut adalah jumlah dari energi potensial dari tiap pasang muatan yang ada. Contoh untuk tiga muatan

POTENSIAL LISTRIK

Beda potensial antara titik A dan B didefinisikan sebagai perubahan energi potensial sebuah muatan q yang digerakkan dari A ke B, dibagi dengan muatan tersebut.

Potensial listrik dari muatan titik q pada sebuah titik yang berjarak r dari muatan tersebut adalah

Alat-alat Optik

oncret — Wed, 15 Apr 2009 17:53:12 +0000

A. Lup

Lup (kaca pembesar) dipakai untuk melihat benda-benda kecil agar tampak lebih besar dan jelas. Oleh tukang arloji, lup dipakai agar bagian jam yang diperbaikinya kelihatan lebih besar dan jelas. Oleh siswa saat praktikum biologi, lup dipakai untuk mengamati bagian hewan atau tumbuhan agar kelihatan besar dan jelas.

Sebagai alat optik, lup berupa lensa cembung tebal (berfokus pendek). Sifat bayangan yang diharapkan dari benda kecil yang dilihat dengan lup adalah tegak dan diperbesar. Orang yang melihat benda dengan menggunakan lup akan mempunyai sudut penglihatan (sudut anguler) yang lebih besar daripada orang yang melihat dengan mata biasa. Ada dua cara memakai lup, yaitu dengan mata tak berakomodasi dan mata berakomodasi. Sifat bayangan yang dihasilkan adalah maya, tegak, diperbesar.

Perbesaran dengan mata tidak berakomodasi:

M = PP/f

Perbesaran dengan mata berakomodasi maksimum:

M = PP/f + 1

keterangan:

M : perbesaran lup

PP: titik dekat mata

f: jarak titik fokus lensa

B. Mikroskop

Perbesaran yang diperoleh adalah merupakan perbesaran oleh lensa obyektif dan lensa okuler yaitu:
M = M_oby x M_ok
M = (S_i/S_o) x (^PP/f _okuler)

Panjang Mikroskop
Panjang mikroskop adalah jarak lensa obyektif terhadap lensa okuler dirumuskan :
Untuk mata berakomodasi
d = Si_(ob) + So_(ok)
Keterangan :
d = panjang mikroskop
Si_(ob) = jarak bayangan lensa obyektif
So_(ok) = jarak benda lensa okuler

Untuk mata tidak berakomodasi
d = Si_(ob) + f_(ok)
Keterangan :
d = panjang mikroskop
Si_(ob) = jarak bayangan lensa obyektif
f_(ok) = jarak fokus lensa okuler

C. Teropong Bintang

Obyek benda yang diamati berada di tempat yang jauh tak terhingga, berkas cahaya datang berupa sinar-sinar yang sejajar. Lensa obyektif berupa lensa cembung membentuk bayangan yang bersifat nyata, diperkecil dan terbalik berada pada titik fokus.

Bayangan yang dibentuk lensa obyektif menjadi benda bagi lensa okuler yang jatuh tepat pada titik fokus lensa okuler.

Penggunaan dengan mata tidak berkomodasi

Untuk penggunaan dengan mata tidak berkomodasi, bayangan yang dihasilkan oleh lensa obyektif jatuh di titik fokus lensa okuler.

Perbesaran anguler yang diperoleh adalah :

M = f _(ob) / f _(ok)

Panjang teropong adalah :

M = f _(ob) + f _(ok)

Penggunaan dengan mata berkomodasi maksimal

Untuk penggunaan dengan mata berkomodasi maksimal bayangan yang dihasilkan oleh lensa obyektif jatuh diantara titik pusat bidang lensa dan titik fokus lensa okuler.

Perbesaran anguler dapat diturunkan sama dengan penalaran pada pengamatan tanpa berakomodasi dan didapatkan :

M = f _(ob) / So _(ok)

Panjang teropong adalah :

M = f _(ob) + So _(ok)

D. Teropong Bumi

Lensa obyektif membentuk bayangan bersifat nyata, terbalik dan diperkecil yang jatuh pada fob.
Bayangan dibentuk oleh lensa obyektif menjadi benda bagi lensa pembalik jatuh pada jarak 2f pembalik sehingga terbentuk bayangan pada jarak 2f pembalik juga yang bersifat nyata, terbalik, dan sama besar .

Dengan adanya lensa pembalik panjang teropong dirumuskan menjadi :

d = f _(ob) + 4f _(pembalik) + f _(ok)

Lensa pembalik berfungsi untuk membalikkan arah cahaya sebelum melewati lensa okuler, lensa okuler berfungsi seperti lup membentuk bayangan bersifat maya, tegak, dan diperbesar.
Adanya lensa pembalik tidak mempengaruhi perbesaran akhir, bayangan akhir bersifat maya, tegak dan diperbesar dengan perbesaran :
M = d = f _(ob) / f _(ok)