Karakteristik Kapasitor

Mengenal Jenis, Fungsi Dan Karakteristik Kapasitor

Kapasitor adalah komponen elektronika yang dapat menyimpan dan melepaskan muatan listrik dalam waktu tidak tertentu. Berbeda dengan batere atau akumulator, kapasitor menyimpan dan melepaskan muatan tanpa terjadi perubahan kimia dalam kapastor tersebut. Kapasitor dibangun dari 2 buah plat yang dipisahkan oleh bahan dielektrik. Bahan yang digunakan sebagai dielektrik dalam suatu kapasitor ada beberapa jenis diantaranya udara, keramik, kaca, milar, mika, kertas, tantalum dan elektrolit. Berdasarkan dielektrikumnya kapasitor dibagi menjadi beberapa jenis kapasitor, antara lain:

• Kapasitor Kertas
• Kapasitor Keramik
• Kapasitor Milar
• Kapasitor Mika
• Kapasitor Film
• Kapasitor Elektrolit
• Kapasitor Tantalum

Kapasitor elektrolit dan kapasitor tantalum adalah kapasitor yang mempunyai kutub atau polar, sering disebut juga dengan nama kapasitor polar. Kapasitor film terdiri dari beberapa jenis yaitu polyester film, poly propylene film atau polysterene film.

Sejarah Penemuan Kapasitor

Jika kedua ujung plat metal diberi tegangan listrik, maka muatan-muatan positif akan mengumpul pada salah satu kaki (elektroda) metalnya dan pada saat yang sama muatan-muatan negatif terkumpul pada ujung metal yang satu lagi. Muatan positif tidak dapat mengalir menuju ujung kutup negatif dan sebaliknya muatan negatif tidak bisa menuju ke ujung kutup positif, karena terpisah oleh bahan dielektrik yang non-konduktif. Muatan elektrik ini “tersimpan” selama tidak ada konduksi pada ujung-ujung kakinya. Di alam bebas, phenomena kapasitor ini terjadi pada saat terkumpulnya muatan-muatan positif dan negatif di awan. Kemampuan untuk menyimpan muatan listrik pada kapasitor disebuat dengan kapasitansi atau kapasitas. Kapasitansi didefenisikan sebagai kemampuan dari suatu kapasitor untuk dapat menampung muatan elektron.

Coulombs pada abad 18 menghitung bahwa 1 coulomb = 6.25 x 10¹⁸ elektron. Kemudian Michael Faraday membuat postulat bahwa sebuah kapasitor akan memiliki kapasitansi sebesar 1 farad jika dengan tegangan 1 volt dapat memuat muatan elektron sebanyak 1 coulombs. Dengan rumus dapat ditulis :

Q = CV

Q = muatan elektron dalam C (coulombs)
C = nilai kapasitansi dalam F (farads)
V = besar tegangan dalam V (volt)

HC= ½ C V ²       [joule]

Dalam praktek pembuatan kapasitor, kapasitansi dihitung dengan mengetahui luas area plat metal (A), jarak (t) antara kedua plat metal (tebal dielektrik) dan konstanta (k) bahan dielektrik. Dengan rumusan dapat ditulis sebagai berikut :

C = (8.85 x 10^-12) (k A/t)

Berikut adalah tabel contoh konstanta (k) dari beberapa bahan dielektrik yang disederhanakan.

Tabel Konstanta Bahan Dielektrik

Udara vakum	k = 1
Aluminium oksida	k = 8
Keramik	k = 100 – 1000
Gelas	k = 8
Polyethylene	k = 3

Konsep Pembuatan Kapasitor

Jika dua buah plat atau lebih yang berhadapan dan dibatasi oleh isolasi, kemudian plat tersebut dialiri listrik maka akan terbentuk kondensator (isolasi yang menjadi batas kedua plat tersebut dinamakan dielektrikum).

Bahan dielektrikum yang digunakan berbeda-beda sehingga penamaan kapasitor berdasarkan bahan dielektrikum. Luas plat yang berhadapan bahan dielektrikum dan jarak kedua plat mempengaruhi nilai kapasitansinya.

Pada suatu rangkaian yang tidak terjadi kapasitor liar. Sifat yang demikian itu disebutkan kapasitansi parasitic. Penyebabnya adalah adanya komponen-komponen yang berdekatan pada jalur penghantar listrik yang berdekatan dan gulungan-gulungan kawat yang berdekatan.

 

Prinsip Kapasitor

Gambar diatas menunjukan bahwa ada dua buah plat yang dibatasi udara. Jarak kedua plat dinyatakan sebagai d dan tegangan listrik yang masuk.

Besaran Kapasitansi Kapasitor

Kapasitas dari sebuah kapasitor adalah perbandingan antara banyaknya muatan listrik

dengan tegangan kapasitor.

C = Q / V

Keterangan :

C = Kapasitas dalam satuan farad
Q = Muatan listrik dalam satuan Coulomb
V = Tegangan kapasitor dalam satuan Volt

Jika dihitung dengan rumus C= 0,0885 D/d. Maka kapasitasnya dalam satuan piko farad
D = luas bidang plat yang saling berhadapan dan saling mempengaruhi dalam satuan cm²
d = jarak antara plat dalam satuan cm.

Bila tegangan antara plat 1 volt dan besarnya muatan listrik pada plat 1 coulomb, maka kemampuan menyimpan listriknya disebut 1 farad.

Dalam kenyataannya kapasitor dibuat dengan satuan dibawah 1 farad. Kebanyakan kapasitor elektrolit dibuat mulai dari 1mikrofarad sampai beberapa milifarad. Kapasitor variabel mempunyai ukuran fisik yang besar tetapi nilai kapasitansinya sangat kecil hanya sampai ratusan pikofarad.

Karakteristik Kapasitor

Pada saat arus berubah arah elektron-elektron harus meningkatkan dielektrikum. Perubahan arah arus yang terjadi pada saat kapasitor terhalangi oleh rintangan yang disebut hysterisis kapasitif.

Karakteristik kapasitor adalah :

• Terhadap tegangan dc merupakan hambatan yang sangat besar.
• Terhadap tegangan ac mempunyai resistansi yang berubah-ubah sesuai dengan frequency kerja.
• Terhadap tegangan ac akan menimbulkan pergeseran fasa, dimana arus 90^o mendahului tegangannya.

Resistansi dari sebuah kapasitor terhadap tegangan ac disebut reaktansi. Disimbolkan dengan Xc, besarnya reaktansi kapasitor ditulis dengan rumus :

Xc = 1/(2πFc)

Keterangan :

Xc = Reaktansi kapasitif (ohm)
F = frekuensi kerja rangkain dalam satuan hertz
c = kapasitansi (farad)

Beberapa hal yang dapat mengakibatkan kerusakan pada kapasitor adalah lamanya pemakaian kapasitor, tegangan yang diberikan melebihi batas maksimumtegangan kerja kapasitor tersebut dan kesalahan pemasangan polaritas kapasitor.