Kapasitor

Kapasitor adalah suatu komponen listrik yang memiliki kemampuan untuk menyimpan muatan listrik. Pada prinsipnya, kapasitor terdiri dari dua permukaan konduktor yang dipisahkan oleh suatu bahan isolator sehingga kedua permukaan konduktor tersebut memiliki kemampuan untuk menyimpan muatan listrik.

Pada pembahasan sebelumnya, telah dipelajari bahwa pada dua buah benda yang bermuatan tidak sejenis akan terdapat gaya elektrostatis yang tarik-menarik. Pada Gambar 1 terdapat dua pelat konduktor sejajar dihubungkan dengan kutub-kutub dari baterai. Apabila saklar S ditutup, baterai akan menarik elektron dari pelat kiri dan dipindahkan ke pelat kanan, sehingga pelat kiri bermuatan positif dan pelat kanan bermuatan negatif. Proses ini berlangsung sampai terus sampai beda potensial pelat sama dengan beda potensial kutub baterai. Jika beda potensial pelat sama dengan baterai pemindahan muatan berhenti dan dikatakan kapasitor tersebut telah terisi penuh. Sebenarnya proses pengisian ini berlangsung sangat lama (tak hingga) tetapi kapasitor dapat dianggap telah terisi penuh jika kekurangan muatan (dari mulai penuh) dapat diabaikan. Ini tidak terlalu lama.

Potensial Listrik

Potensial listrik di suatu titik adalah besarnya energi yang diperlukan untuk memindahkan satu satuan muatan positif +q dari tempat yang energi potensialnya nol (di tempat yang sangat jauh) ke titik tersebut. Misalkan terdapat dua titik A dan B yang berada di dalam medan listrik E yang uniform. Misalkan jarak A dan B adalah d di dalam arah medan listrik. Apabila muatan uji q₀ digerakkan oleh suatu pengaruh luar dan tanpa percepatan, dari A ke B sepanjang garis lurus yang menghubungkan A dan B.

Gambar 1 muatan uji yang digerakkan melawan arah medan listrik yang uniform

Hukum Gauss

Hukum Gauss dinyatakan dengan jumlah garis medan (secara kuantitatif) yang menembus suatu permukaan tertutup. Michael Faraday memperkenalkan cara menggambarkan medan (listrik, magnet maupun gravitasi) melalui konsep garis gaya (garis medan). Garis gaya adalah garis lengkung dalam medan yang dapat menunjukkan arah serta besarnya E pada setiap titik masing-masing dengan garis singgung dan kerapatan garisnya pada titik yang bersangkutan.

  Gambar 1 Arah medan menyinggung garis gaya

Medan Listrik

Dalam membahas interaksi gaya Coulomb, dapat dipandang dari segi medan. Medan adalah suatu besaran yang mempunyai harga pada tiap titik dalam ruang. Secara matematis dapat dikatakan bahwa medan adalah sesuatu yang mempunyai fungsi kontinu dari posisi dalam ruang. Temperatur dalam ruang adalah suatu medan, yaitu medan temperatur, karena mempunyai harga pada tiap titik dalam ruang. Besaran medan dalam hal ini adalah skalar, sehingga medan temperatur adalah medan skalar. Gaya listrik disekiar suatu muatan listrik juga membentuk medan, yaitu medan listrik.

Medan listrik adalah ruang disekitar benda bermuatan listrik di mana benda-benda bermuatan listrik lainnya akan mengalami gaya listrik. Dalam membahas medan listrik seringkali digunakan istilah kuat medan. Kuat medan listrik adalah vektor gaya Coulomb yang bekerja pada satu satuan muatan yang kita letakkan pada suatu titik dalam medan gaya ini.

Hukum Coulomb

Charles Augustin Coulomb (1736-1806) melakukan eksperimen elektrostatis untuk pertama kali pada tahun 1785, ia menggunakan bola-bola kecil bermuatan yang dapat dianggap sebagai muatan titik. Hasil dari percobaan ini diberikan dalam Hukum Coulomb, yang menyatakan bahwa gaya F antara dua buah muatan titik q₁ dan q₂ besarnya sebanding dengan hasil kali kedua muatan dan berbanding terbalik dengan kuadrat jarak diantara kedua muatan tersebut.

Listrik Statis

Pendahuluan

Ilmu pengetahuan tentang listrik bermula dari pengamatan yang dilakukan oleh Thales dari Miletus pada tahun 600 SM, bahwa batu ambar yang digosok dengan kain berbulu dapat menarik potongan jerami yang ada didekatnya. Pengatahuan tentang magnetisme kembali kepada pengamatan bahwa batu-batuan yang terdapat secara alami (yakni, magnetik) akan menarik besi. Kedua ilmu pengetahuan ini berkembang agak terpisah sampai tahun 1820, ketika Hans Christian Oersted (1777 – 1851) mengamati hubungan antara keduanya, bahwa arus listrik di dalam sebuah kawat dapat mempengaruhi sebuah jarum kompas magnetik. Ilmu pengetahuan baru mengenai elektromagnetisme dikembangkan lebih jauh oleh banyak peneliti, dan salah seorang yang paling penting diantaranya adalah Michael Faraday (1791 – 1867). James Clerk Maxwell (1831 – 1879) merumuskan hukum-hukum elektromagnetisme di dalam bentuk yang kita kenal seperti sekarang.