KAPASITANSI DAN KAPASITOR (Jenis-jenis)

1. Mengenal kapasitor

Apakah kamu tahu tentang kapasitor?Iya, kapasitor adalah sebuah komponen yang dapat menyimpan muatan listrik. Kapasitor sering di gunakan pada perangkat-perangkat elektronika,karna komponen ini sangat berguna, manfaat kapasitor antara lain dapat memfilter sebuah ripple dari dioda yang akan kita bahas setelah bab-bab berikut, Pada penerima radio,Untuk mengatur frekuensi, di gunakan untuk delay(Menjeda arus), Pembangkit frekuensi atau osilator dll.

K ita tahu muatan positif (+) itu adalah muatan yang kekurangan elektron.dan muatan negatif (-) itu muatan yang kelebihan elektron.Lihat gambar di samping terdapat 2 plat, jika dua plat tersebut di isi muatan beda potensial , misalnya Plat A di isi muatan negatif ,dan B di isi muatan positif maka akan terjadi gaya tarik menarik antara A dan B, yang sering kita sebut medan listrik statis.

Medan listrik adalah ruang di sekitar antara muatan ,seperti pada gambar di samping yang mempunyai dua plat maka di tengah tengahnya adalah medan listrik.

E =

d = jarak titik antara muatan ke muatan (m)

q = muatan (Q)

E = besar kuat medan listrik (N/C)

F = gaya (N)

K = 9 x 10⁹ (Konstanta)

Berikut garis garis gaya listrik statis :

Contoh soal pertama :

Ada sebuah plat yang di isi muatan sebesar + 1.2 uC dengan jarak 4mm. Berapakah gaya nya..

Q1 = + 1.2 x 10^-6

Q2 = + 1.2 x 10^-6

d = 4mm = 4 x 10^-3

Kita tahu hukum coulomb adalah F = = (9 x 10⁹)

= (9 x 10⁹) = = 0,81 x 10³ N = 810 N.

Lihat gambar di samping terdapat dua plat yang di hubungkan dengan tegangan. Terdapat medan listrik di ruang antara dua plat tersebut. Plat A di isi muatan +Q Qoulomb dan plat B di isi muatan –Q Qoulomb. Gambar ini merupakan prinsip kapasitor. Muatan pada kapasitor tersebut di isi yang di simpan di antara ruang antarara dua plat yang di namakan di elektrikum.

Unit dari kapasitansi adalah farad (F), misalnya 20 uF(20.10^-6 F),Dalam rangkaian kapasitor biasanya di tandai dengan simbol hurufnya (C), Jika resistor itu simbol hurufnya (R), tetapi kapasitor itu (C) .dan kapasitor itu mempunyai tegangan maksimal, misalnya kapasitor 2200uF/25 V, maka kapasitor tersebut mempunyai kapasitas 2200 mikro farad dan mempunyai tegangan maksimal 25 V. Bahaya dari kapasitor adalah dapat meledak, salah satunya ini yaitu apabila kita mengisi tegangan melebihi batas tegangan maksimal maka akan meledak. Namun saat ini kebanyakan kapasitor sudah memiliki label pada komponen tersebut, sehingga kita lebih mudah mengetahuinya.

Kita tahu dalam kapasitor itu terdapat aliran dari antara plat satu dan plat dua. Oleh karena itu terdapat satuan aliran (flux), aliran ini di definisikan dari aliran yang berasal dari muatan positif dari 1 coulomb ,jadi aliran dalam kapasitor tersebut adalah Ѱ = Q coulomb.

Aliran tersebut mempunyai mempunyai kerapatan dalam aliran tersebut. Kerapatan aliran listrik (D) tersebut adalah jumlah dari

Kita sudah tau bahwa kapasitor itu dapat menyimpan muatan, maka otomatis akan terjadi pengisian dan pengosongan, kita lihat gambar kapasitor yang telah terisi dan yang belum :

Gambar a). Merupakan kapasitor yang telah terisi muatan. Sehingga kita dapat lihat gambar berikut muatan muatan pada kapasitor a tersusun rapih. Kapasitor akan terus menyimpan tegangan apabila tidak di keluarkan muatannya.Muatan pada kapasitor kita bisa hitung dengan persamaan berikut: Q = C x V.

muatan (Q) , kapasitas kapasitor (C), dan Tegangan (V). Jadi semakin besar C (ukuran kapasitor) dan V (tegangan) ,semakin besar pula muatan yang tersimpan pada kapasitor (Q).

Contoh soal:

Sebuah kapasitor mempunyai kapasitas 100 nF/100V yang di beri tegangan 50V, Berapakah muatan tersebut. Q = C x V , C= 100nF = 100 .10^-9 F, V = 50 V

Q = 100 .10^-9 x 50 = 5 x 10^-6 Qoulomb

Contoh soal kedua :

Sebuah kapasitor mempunyai kapasitas 1000uF . Kapasitor tersebut hanya mampu menyimpan + 2.6mC berapakah tegangan maksimal kapasitor tersebut.

Q = 2.6 x 10^-3 , C =1000 x 10^-6

Q=C x V .

2.6 x 10^-6 = (1000 x 10^-6) x V

V = = = 0.0026 x 10³ =2,6V

Pengaruh resistor terhadap pengisian kapasitor (Rangkaian RC) :

Ternyata resistor itu berpengaruh terhadap waktu pengisian kapasitor. Pengisian kapasitor akan lebih lambat jika harga resistor (R) dan kapasitor (C) besar. Dan pengisian kapasitor akan lebih cepat apabila jika harga resistor dan kapasitor kecil. Karena hubungan ini di dapat dari persamaan waktu konstan sebagai berikut:

= R.C

Dimana : = waktu konstanta ( )

R = Harga resistor (Ω)

C = Harga kapasitor (F)

Rumus pengisian kapasitor adalah sebagai berikut.

Vc = Vi (1 – e^-t/R.C)

Dimana : Vc = Tegangan di kapasitor (V) t = waktu (s)

Vi = Tegangan sumber (V) R = Resistor (Ω)

e = Nilai euler (2.7182818) C = Kapasitor (F)

3. Pengisian Kapasitor

Sebagai contoh percobaan berikut.

Rangkaian di susun sebagai gambar, yang di hubungkan dengan osiloskop berikut.

Dan hasil pada osiloskop tersebut seperti gambar di bawah ini:

Gambar hasil dari rangkaian percobaan di atas yang di lihat dari osiloskop. Sebuah proses pengisian kapasitor.

Lihat tegangan saat (t=RC) adalah 7.585 V, dari percobaan di atas bahwa (t=RC) hanya 63,2 %.Jadi dalam detik hasil R x C tersebut hanya mengisi 63,2 % dari tegangan penuh. 7,585 V ini di dapatkan dari : Vi = 12 V , e = 2,7182818 , t = 1 , R = 10k = 10.10³ , C = 100 . 10^-6

Vc = Vi (1 – e^-t/R.C)

Vc = 12 (1 – 2,7182818^{-1/10k .100u})

Vc = 12 (1 - 2,7182818^-1)

Vc = 12 (1 – 0,36787)

Vc = 12 . (0,63213) = 7.585 V

Dan pada saat 2t=RC adalah

Vi = 12 V , e = 2,7182818 , t = 2 , R = 10k = 10.10³ , C = 100 . 10^-6

Vc = Vi (1 – e^-t/R.C)

Vc = 12 (1 – 2,7182818^{-2/10k .100u})

Vc = 12 (1 - 2,7182818^-2)

Vc = 12 (1 –0,135335)

Vc = 12 . (0,864665 ) = 10.375 V.

Untuk (3t=RC), (4t=RC) , (5t=RC) cara menghitungnya sama saja seperti cara di atas.

Ini bisa di hitung dengan cara lain karena telah di ketahui bahwa konstanta (t=RC) itu hanya mengisi 63.2 % saja dari muatan penuh. Sehingga tegangan yang terisi pada kapasitor untuk (t=RC) ada. lah 12 x 63.2% =7.584 V. Untuk (2t=RC) adalah

(( Vi – Vs) x 63.2%) + Vs

Dimana : Vi = tegangan sumber

Vs = tegangan sebelumnya

(( 12 – 7.584) x 63.2%) +7.584) = 10,374 V. Jadi 2t=RC adalah 10,374 V.

(( 12 – 10,374) x 63.2%) +10,374) = 11,401 V. Jadi 3t=RC adalah 11,401 V.

(( 12 – 11,401) x 63.2%) +11,401) = 11,78 V. Jadi 4t=RC adalah 11,78 V.

(( 12 – 11,78) x 63.2%) +11,78) = 11, 86 V. Jadi 5t=RC adalah 11,86 V.

Jadi pengunaan time constant (t=RC) itu sangat berguna untuk mengetahui seberapa lama dia mengisi tegangan, misalnya untuk membuat delay beberapa detik bisa menggunakan kapasitor yang bisa di hitung seberapa lama dia akan mengisi tegangan tersebut.

3. Pengosongan Kapasitor

Jika kapasitor yang telah terisi muatan lalu di beri beban maka otomatis dia akan mengalami pengosongan, Pengosongan kapasitor akan lebih memakan waktu apabila mempunyai beban yang tidak terlalu besar, namun akan lebih cepat apabila kaki kapasitor di hubung singkat , namun hal ini akan menimbulkan percikan api, hal ini dapat sangat berbahaya apabila di dalamnya terdapat tegangan yang besar, oleh karena itu lebih baik di kosongkan dengan beban.

Gambar b). Merupakan kapasitor yang belum terisi muatan. Lihat saja gambar b muatan-muatan masih tersusun secara acak.

Prinsip pengosongan sama saja dengan pengisian seperti di atas, dengan menggunakan persamaan berikut.

Vp = Vm . e^-t/R.C

Dimana : Vp = tegangan yang tersisa dalam kapasitor

Vm = tegangan mula – mula di kapasitor

e = nilai euler (2.7182818)

t = waktu (t)

R = Hambatan pada resistor

C = kapasitas dalam kapasitor

Sebagai contoh percobaan berikut.

Rangkaian di susun sebagai gambar, yang di hubungkan dengan osiloskop berikut. Soal ini sama dengan soal pengisian seperti sebelumnya.

Kamu tentukan berapa pegosongan tersebut dalam t, 2t , et. Jika di dalam kapasitor tersebut terdapat tegangan 12 V

Hasil dari percobaan di atas adalah

Vp = Vm . e^-t/R.C

Vp = 12 . (2,7182818)^{-1/10k . 100u}

Vp = 12 . (2,7182818)^-1/1

Vp = 4,4145 V. Jadi sisa tegangan pada saat pengosongan dalam t adalah 4,4145 V. Jadi tegangan yang di keluarkan pada saat t adalah 7,5855 V.

Vp = Vm . e^-t/R.C

Vp = 12 . (2.7182818)^{-2/10k . 100u}

Vp = 12 . (2.7182818)^-2/1

Vp = 1,624 V

Jadi sisa tegangan pada saat pengosongan dalam 2t adalah 1,624V. Jadi tegangan yang di keluarkan dari t sampai 2t adalah 2,7905 V.

Vp = Vm . e^-t/R.C

Vp = 12 . (2.7182818)^{-3/10k . 100u}

Vp = 12 . (2.7182818)^-3/1

Vp = 0,597 V

Jadi sisa tegangan pada saat pengosongan dalam 3t adalah 0,597 V Jadi tegangan yang di keluarkan dari 2t sampai 3t adalah 1,045 V.

Vp = Vm . e^-t/R.C

Vp = 12 . (2.7182818)^{-4/10k . 100u}

Vp = 12 . (2.7182818)^-4/1

Vp = 0,22 V

Jadi sisa tegangan pada saat pengosongan dalam 4t adalah 0,22 V. Jadi tegangan yang di keluarkan dari 3t sampai 4t adalah 0,359 V.

Vp = Vm . e^-t/R.C

Vp = 12 . (2.7182818)^{-5/10k . 100u}

Vp = 12 . (2.7182818)^-5/1

Vp = 0,080 V.

Jadi sisa tegangan pada saat pengosongan dalam 5t adalah 0,080 V. Jadi tegangan yang di keluarkan dari 4t sampai 5t adalah 0,14 V.

3. Jenis -jenis kapasitor

Kapasitor itu mempunyai dua tipe yakni bipolar dan non polar, Dimana Bipolar mempunyai poliritas antara dua kaki yang satu kaki positif(+) dan yang ke dua kaki negatif(-).Sedangkan yang non polar dia tidak mempunyai polaritas antara kedua kakinya. Pada kapasitor bipolar terdapat kutub yang berbeda sehingga apabila di shortkan (di hubungkan antara kaki positif dengan negatif) maka akan menghasilkan percikan api, dan kapasitor tersebut dapat meledak.

https://upload.wikimedia.org/wikipedia/id/thumb/6/61/Capasitor.jpg/250px-Capasitor.jpg

Berikut macam-macam kapasitor :

1. Kapasitor keramik

http://indo-ware.com/foto_produk/92kapasitor-keramik-250x250_paketC.jpg

Kapasitor keramik merupakan kapasitor yang termasuk dari kapasitor non polar, dia tidak mempunyai polaritas, kapasitor ini mempunyai ciri berwarna merah tua, hijau, dan coklat. Ukuran kapasistansi kapasitor ini bisa sangat kecil yakni pF(piko farad). Kapasitor ini banyak di temukan pada TV, Osilator,Radio, dll.

2. Kapasitor Kertas

https://djukarna.files.wordpress.com/2012/03/kap5.jpg

Sesuai dengan namanya, kapasitor ini memiliki bahan dielektrik yang terbuat dari kertas. kapasitor kertas umum digunakan didalam rangkaian radio, karena bahan dielektrik dari kertas sangat bagus untuk frekuensi radio dan otomatis kapasitor ini tidak terlalu tahan panas sehingga pada saat penyolderan harus jumlah panas yang diberikan harus diperhatikan. berikut penampian kapasitor kertas. Kapasitor ini termasuk kapasitor non polar.

3. Kapasitor Tantalum

Bahan dielektrik kapasitor ini adalah logam tantalum. Kapasitor tantalum jarang terdapat di pasaran dan mamiliki harga yang mahal. kapasitor ini termasuk jenis kapasitor polar sama seperti kapasitor elektrolit. Kelabihan kapasitor ini dibandingkan dengan Elko adalah kapasitor tantalum memiliki arus bocor yang sangat kecil. Namun dipasaran, kapasitor ini di jual dalam ukuran kapasitas yang kecil. Berikut gambar kapasitor tantalum

https://djukarna.files.wordpress.com/2012/03/kap6.jpg

6. Kapasitor Mika

Sesuai namanya, kapasitor ini memiliki bahan dielektrik yang terbuat dari mika. Termasuk dalam golongan kapasitor non polar dan memiliki ukuran yang kecil dari range 1000 nanoFarrad hingga 1 picoFarrad. Berikut penampakan kapasitor mika.

https://djukarna.files.wordpress.com/2012/03/kap7.jpg

7. Kapasitor polystyrene

Kapasitor ini termasuk jenis kapasitor non polar dengan bahan dielektrik polystyrene. Dipasarkan dengan ukuran yang kecil. Berikut contoh gambar kapasitor polystyrene.

https://djukarna.files.wordpress.com/2012/03/kap8.jpg

8. Kapasitor Teflon

Kapasitor teflon memiliki bahan dielektrik yang terbuat dari teflon, Termasuk jenis kapasitor non polar dan umumnya bekerja pada tegangan tinggi. berikut contoh gambar kapasitor teflon.

https://djukarna.files.wordpress.com/2012/03/kap9.jpg

9. Variabel Kapasitor (Varco)

Variabel kapasitor adalah jenis kapasitor yang besar kapasitasnya bisa diubah-ubah dengan mengatur luas bidang elektroda yang berhadapan. Variabel kapasitor umumnya menggunakan bahan dielektrik udara. Variabel kapasitor dirangkai bersama dengan induktor dan resistor, digunakan sebagai alat untuk men-turning frekuensi radio. Karena menggunakan bahan dielektrik udara maka kapasitor ini memiliki kapasitas yang kecil dalam orde picoFarrad. berikut adalah gambar varibel kapasitor.

https://djukarna.files.wordpress.com/2012/03/kap-10.jpg

Sekian dulu dari penjelasan ini, mohon untuk koreksinya apabila ada kesalahan, Rajin-rajin masuk blog ini oke.. ^_^

Sumber :

https://djukarna.wordpress.com/2012/03/12/ayo-kupas-tuntas-kapasitor-bagian-2/

Electrical and Electronic principles and Technology, Third edition (John bird)

Share :

Tweet

More

Related Post