Energi yang Tersimpan dalam Kapasitor

Saat kapasitor terhubung ke baterai, muatan datang dari baterai dan disimpan di pelat kapasitor. Namun proses penyimpanan energi ini berlangsung bertahap.
Pada awalnya, kapasitor tidak memiliki muatan atau potensial. yaitu V = 0 volt dan q = 0 C.

Sekarang saat penghidupan, tegangan baterai penuh voltage akan jatuh ke kapasitor. Muatan positif (q) akan datang ke pelat positif kapasitor, tetapi tidak ada pekerjaan yang dilakukan untuk muatan pertama (q) ini datang ke pelat positif kapasitor dari baterai. Hal ini karena kapasitor tidak memiliki tegangan sendiri di antara pelatnya, melainkan tegangan awal adalah karena baterai. Muatan pertama menghasilkan sedikit tegangan di antara pelat kapasitor, lalu muatan positif kedua akan datang ke pelat positif kapasitor, tetapi ditolak oleh muatan pertama. Karena tegangan baterai lebih besar daripada tegangan kapasitor, maka muatan kedua ini akan disimpan di pelat positif.

Pada kondisi tersebut, sedikit pekerjaan harus dilakukan untuk menyimpan muatan kedua di kapasitor. Untuk muatan ketiga, fenomena yang sama akan muncul. Secara bertahap, muatan akan tersimpan di kapasitor melawan muatan yang telah tersimpan sebelumnya, dan sedikit pekerjaan yang dilakukan akan meningkat.

Tidak dapat dikatakan bahwa tegangan kapasitor itu tetap. Karena tegangan kapasitor tidak tetap sejak awal. Tegangan akan mencapai batas maksimumnya saat potensi kapasitor sama dengan baterai.
Seiring peningkatan penyimpanan muatan, tegangan kapasitor meningkat dan juga energi kapasitor meningkat.
Jadi pada titik diskusi tersebut, persamaan energi untuk kapasitor tidak dapat ditulis sebagai energi (E) = V.q
Seiring bertambahnya tegangan, medan listrik (E) di dalam dielektrik kapasitor meningkat secara bertahap tetapi dalam arah yang berlawanan, yaitu dari pelat positif ke pelat negatif.

Di sini dx adalah jarak antara dua pelat kapasitor.

Muatan akan mengalir dari baterai ke pelat kapasitor hingga kapasitor mendapatkan potensi yang sama dengan baterai.
Jadi, kita harus menghitung energi kapasitor dari awal hingga akhir saat muatan penuh.

Misalkan, muatan kecil q disimpan di pelat positif kapasitor relatif terhadap tegangan baterai V dan pekerjaan kecil yang dilakukan adalah dW.
Maka, mempertimbangkan waktu pengisian total, kita dapat menulis bahwa,

Sekarang kita pergi untuk kerugian energi selama waktu pengisian kapasitor oleh baterai.
Karena baterai memiliki tegangan tetap, kerugian energi oleh baterai selalu mengikuti persamaan W = V.q, persamaan ini tidak berlaku untuk kapasitor karena tidak memiliki tegangan tetap sejak awal pengisian oleh baterai.
Sekarang, muatan yang dikumpulkan oleh kapasitor dari baterai adalah

Sekarang muatan yang hilang dari baterai adalah

Setengah dari energi total ini pergi ke kapasitor dan setengah lainnya secara otomatis hilang dari baterai dan hal ini harus selalu diingat.

Sumber: Electrical4u.

Pernyataan: Hormati asli, artikel yang bagus layak dibagikan, jika ada pelanggaran silakan hubungi untuk dihapus.