kapasitor

KAPASITOR

Pernahkah anda mengamati rang kaian yang terdapat dalam sebuah radio tape? Anda tentu akan mendapati berbagai macam komponen elektronika yang berukuran kecil. Salah satu diantara komponen tersebut adalah kapasitor. Dapatkah anda menemukannya? Sebuah kapasitir berfungsi untuk menyimpan muatan listrik atau energi listrik dalam rangkaian elektronika. Pada bab ini akan dipelajari tentang karakteristik kapasitor.

A.  RINGKASAN MATERI

1.     Kapasitor

Kapasitor adalah kompnen elektronika yang digunakan untuk menyimpan muatan listrik, dan secara sederhana terdiri dari dua konduktor yang dipisahkan oleh bahan penyekat (bahan dielektrik) tiap konduktor disebut keping. Kapasitor atau disebut juga kondensator adalah alat (komponen) listrik yang dibuat sedemmikian ripa sehingga mampu menyimpan muatan listrik untuk sementara waktu. Pada prinsipnya sebuah kapasitor terdiri atas dua konduktor (lempeng logam) yang dipisahkan oleh bahan penyekat (isolator). Isolator penyekat ini sering disebut bahan (zat) dielektrik.

Zat dielektrik yang digunakan untuk menyekat kedua penghantar dapat digunakan untuk membedakan jenis kapasitor. Beberapa kapasitor menggunakan bahan dielektrik berupa kertas, mika, plastik cairan dan lain sebagainya.

Beberapa jenis kapasitor menurut bahan dielektriknya antara lain:

a.       Kapasitor elektrolit

b.      Kapasitor tantalum

c.       Kapasitor Polister film

d.      Kapasitor Poliprolyene

e.       Kapasitor Kertas

f.       Kapasitor Mica

g.      Kapasitor Keramik

h.      Kapasitor Epoxy

i.        Kapasitor variable

Bentuk kapasitor:

a)      Kapasitor kertas (besar kapasitas 0,1 pF)

b)      Kapasitor elektrolit (besar kapasitas 105 pF)

c)      Kapasitor variable ( besar kapasitas bisa diubah-ubah dengan nilai kapasitas maksimum 500 pF)

Kapasitor memiliki fungsi :

1)      Memilih frekuensi pada radio penerima (tuner)

2)      Meratakan fluktuasi tegangan dari keluaran catu daya ( adaptor)

3)      Memisahkan arus bolak-balik dari arus searah  (filter)

4)      Meredam loncatan bunga api dalam rangkaian saklar dan sistem  pengapian mobil/motor.

5)      Menghemat daya listrik dalam rangkaian lampu TL.

6)      Sebagai catu daya cadangan ketika listrik PLN padam.

Kapasitor terdiri atas dua keping kondukitor sejajar yang masing-masing diberikan muatan sama besar, akan tetapi jenisnya berlawanan diantara keping konduktor tersebut dibiarkan hampa atau diselipkan bahan isolator (bahan-bahan yang tidak dapat menghantarkan arus listrik).

Kapasitas kapasitor

Kapasitas kapasitor adalah kemampuan kapasitor dalam menyimpan muatan listrik. Tiap-tiap kapasitor mempunyai kapasitas C, yang dinyatakan sebagai perbandingan antara muatan (Q) dari salah satu pengantarnya terhadap beda potensial (V) antara keping pengantar itu.

dengan : q = muatan kapasitor (coulomb)

      C = kapasitas kapasitor (coulomb/volt)

  V = beda potensial atau tegangan ( volt)

   Dalam SI satuan kapasitas adlah farad (F) untuk menhormati Michael Faraday.

1 µF = 10^-6 F; 1nF = 10^-9F; 1pF = 10^-12 F

Kapasitas kapasitor keping sejajar: ₀

Persamaan diatas digunakan bila antara keping berisi udara. Akan tetapi bila antara kepingnya diisi dengan medium, lain maka:

                                        Dengan : C = kapasitas kapasitor berdielektrika

                                                     _{= permitivitas relatif dielektrika}

                                                                       _{= permitivitas vakum( 8,85 x 10}^-12_C²_N^-1_m^-2₎

Permitifitas relatif adalah perbandingan antara kapasitas dalam bahan penyekat (C_b) dan kapasitas dalam (C₀).  

2.     Susunan kapasitor

a.      Susunan kapasitor

1)      Susunan seri kapasitor

 =

Cs        = kapasitor ekuivalen seri

C1       = kapasitas kapasitor ke-1

C2       = kapasitas kapasitor ke-2

C3       = kapasitas kapasitor ke-3

Cn-1    = kapasitas kapasitor ke-n-1

Cn       = kapasitas kapasitor ke-n

Untuk dua kapasitor yang disusun seri:

 

Untuk n buah kapasitor identik yang disusun seri:

Hal-hal yang harus diperhatikan untuk susunan seri kapasitor adalah:

a)      V_ae = V₁ + V₂ + V₃ + ... + V_n-1 + V_n

b)      I_ae = I₁ + I₂ + I₃ + ... + I_n-1 + I_n

c)      Q_ae = q₁ + q₂ + q₃ + ... + q_n-1 + q_n

Kapasitas kapasitor dirang kai seri selalu mengahsilkan kapasitas yang lebih kecil dari pada tiap-tiap kapasitas kapasitor.

2)      Susunan pararel kapasitor

                                      C_p = C₁ + C₂ + C₃

                                      C_p = kapasitas ekuifalen pararel

Untuk n buah kapasitor identik yang disusun pararel:

 

Kapasitas pengganti selalu lebih besar dari pada kapasitas masing-masing kapasitor.

Kesimpulan : kapasitas terbesar apabila disusun pararel dan kapasitas terkecil diperoleh pada susunan seri.C_s < C < C_p

3.     Energi kapasitor

Energi yang tersimpan dalam kapasitor :

Dengan : W = energi yang tersimpan dalam kapasitor

               V = volume kapasitor

Rapat energi adalah energi yang tersimpan dalam kapasitor per satuan volume.

Dengan: W = rapat energi dalam kapasitor (J/m2)

               V  = volume kapasitor