Anda setiap hari tidak pernah lepas dengan segala macam alat–alat elektronika. Mulai dari berbagai macam gadget, TV, AC, dan lainnya. Pernahkah Anda bertanya bagaimana alat–alat tersebut dapat menyimpan energi sehingga bisa digunakan? Tahukah Anda bahwa di dalam alat–alat tersebut terdapat kapasitor?
Apa Itu Kapasitor?
Sebuah kapasitor terdiri atas dua keping konduktor bermuatan sama besar dan tak sejenis, yang ruang di antaranya diisi oleh dielektrik (penyekat), seperti kertas atau udara. Satuan Internasional dari kapasitansi (sebutan kemampuan kapasitor untukmenyimpan muatan listrik) adalah Farad (F). Kapasitor adalah tempat penyimpanan energi yang dapat menyimpan energi kurang dari 10 J. Kapasitor digunakan karena dapat dimuati dan melepas muatannya dengan sangat cepat. Beberapa aplikasi kapasitor, diantaranya adalah Blitz pada kamera
C= \frac{q}{V} Kapasitas Kapasitor Keping Sejajar
Kapasitor keping sejajar dihubungkan dengan baterai, dimana baterai memberikan muatan +q pada keping pertama, dan muatan –q pada keping kedua.Untuk menghitung kapasitas kapasitor, maka tentukan kuat medan listrik dalam ruang antara dua keping.
E= \frac{ \sigma }{ \varepsilon _0} dengan \sigma = \frac{q}{A}
Dalam kapasitor dua keping sejajar, V = Ed
V=Ed=\left ( {{\frac {q} {{{ \varepsilon }_{0}}A}}} \right )d V={\frac {qd} {{{ \varepsilon }_{0}}A}} Setelah mendapatkan nilai V, maka secara sistematis, kapasitas kapasitor keping sejajar dapat dirumuskan dengan persamaan
C= \frac{q}{V} C={\frac {q} {\left ( {{\frac {qd} {{{ \varepsilon }_{0}}A}}} \right )}} C={\frac {{{ \varepsilon }_{0}}A} {d}} Jika terletak pada dielektik bukan udara, maka persamaannya yakni :
C={\frac {{{ \varepsilon }_{0}}{{ \varepsilon }_{r}}A} {d}} Keterangan :
\varepsilon _0 = Permitivitas udara = ,85 x 10- 12 (C²/Nm²)
A = Luas tiap Keping (m²)
C = Kapasitansi (C/V ataufarad)
D = Jarak pisah antar keping (m)
Analisis Rangkaian Kapasitor
a. Susunan Seri Kapasitor
Muatan pada tiap kapasitor adalah sama dan kapasitas ekivalen dapat dihitung dengan persamaan berikut.
C_1= \frac{q}{V_1} \Leftrightarrow V_1= \frac{q}{C_1} V=V_1+V_2 C_2= \frac{q}{V_2} \Leftrightarrow V_2= \frac{q}{C_2} V=q\left ( {{\frac {1} {{C}_{1}}}+{\frac {1} {{C}_{2}}}} \right ) Pada susunan seri, muatan listrik yang mengalir melalui tiap kapasitor adalah sama (q = q¹ = q² = q³ = …). Secara sistematis, Kapasitas Ekivalen, merupakan muatan kapasitor qdibagi dengan beda potensial V nya.
{{C}_{ek}}={\frac {q} {V}}atauV=q\left ( {{\frac {1} {{C}_{ek}}}} \right ) q\left ( {{\frac {1} {{C}_{ek}}}} \right )=q\left ( {{\frac {1} {{C}_{1}}}+{\frac {1} {{C}_{2}}}} \right ) {\frac {1} {{C}_{ek}}}={\frac {1} {{C}_{1}}}+{\frac {1} {{C}_{2}}}+{\frac {1} {{C}_{3}}}+.... b. Susunan Pararel Kapasitor
Muatan total pada susunan paralel q kapasitor ekivalen adalah
q=C \times V \Leftrightarrow q=q_1 + q_2=C_1V + C_2V [Latex]q=\left ( {{{C}_{1}}+{{C}_{1}}} \right )V[/latex] {{C}_{ek}}=\left ( {{C}_{1}+{C}_{2}} \right )Va{{C}_{ek}}={{C}_{1}}+{{C}_{2}} Sejumlah partikel yang disusun paralel, maka
C=C_1+C_2+C_3+=...... Beda potensial tiap kapasitor dalam susunan paralel adalah sama, yaitu sama dengan beda potensial kapasitor ekivalennya. Tetapi, muatan tiap kapasitor umumnya tidak sama.
Energi Potesial Kapasitor
Sebuah kapasitor yang bermuatan memiliki potensial yang tersimpan di dalamnya. Pada sebuah kapasitor dua keping sejajar yang tak bermuatan, beda potensialnya adalah nol, sehingga beda potensial rata–rata (V) selama proses pemindahan muatan (dari satu keping ke keping lainnya) ini adalah
q=CV 
C= \frac{q}{V} Maka, persamaan energi yang tersimpan dalam kapasitor (energi potensial) adalah
W={\frac {1} {2}}{\times }{\frac {{q}^{2}} {C}}={\frac {1} {2}}qV={\frac {1} {2}}CV{2}^{} Keterangan =
W/Ep = Energi yang tersimpan dalam kapasitor (J)
C = Kapasitas Kapasitor (Farad)
Q = Muatan yang tersimpan dalam kapasitor (C)
V = Beda potensial antara kaping kapasitor (V)
Contoh Soal
Dua kapasitor masing–masing 200 \mu F digabung secara pararel. Gabungan tersebut kemudian digabung secara seridengan kapasitor 100\mu F; kemudian diisi dengan sumber V_Bl/latex]./ Setelah pengisian berhenti, ternyata {{V}_{c2}}= 10 volt.
Berapa (a) {{E}_{c3}} dan (b) {{V}_{B}}?
Jawab :
Berikut ini adalah contoh penerapan listrik statis dalam kehidupan sehari–hari.
Debu yang menempel pada layar televisi
Dalam kasus ini, menempelnya debu pada layar TV anda terjadi karena debu tersebut ditarik secara listrik.Sebuah layar TV secara konstan ditembaki oleh elektron–elektron yang dihasilkan oleh bedil elektron, sehingga layar TV akan bermuatan negatif. Muatan negatif inilah yang akan mengindukksi partikel debu dalam udara yang ada di depan kaca TV, sehingga akhirnya debu mendapat gaya tarikan, dan dapat menempel pada layar TV anda.
Terjadinya Petir
Petir merupakan salah satu contoh dari fenomena listrik statis, karena terjadi sebab adanya pepindahan elektron. Petir hanya muncul dengan waktu yang singkat, ketika elektron bebas berhasil pindah tempat, maka petir akan hilang.Ketika langit kelebihan elektron, petir pun muncul mengarah ke daerah yang memiliki elektron yang le b i h s e d i k i t. Karena elektron di langit yang sudah terlalu menumpuk, petir pun akan secara cepat menyambar benda–benda tinggi yang ada di bumi.
Printer Laser
Printer laser biasanya digunakan di sekolah atau di kantor –kantor. Printer laser bekerja menggunakan muatan listrik statis. Pada saat drum yang bermuatan positif berputar, laser bersinar melintasi permukaan yang tidak bermuatan. Laser selanjutnya menggambar pada kertas yang bermuatan negatif.
Setelah melewati drum yang berputar kertas akan melewati fuser.Pada bagian fuser ini kertas akan mengalami pemanasan, yang menyebabkan kertas terasa panas pada saat keluar dari printer. Printer laser banyak dipilih untuk mencetak karena lebih cepat, lebih akurat, dan lebih ekonomis.