Kapasitansi dan Kapasitor

Kapasitansi dan Kapasitor

Kapasitansi

Kapasitansi adalah sifat dari penghantar listrik yang ditandai dengan kemampuannya untuk menyimpan muatan listrik

Kapasitor dirancang untuk menyediakan kapasitansi pada rangkaian listrik untuk menyimpan energi dalam medan listrik antar dua konduktor yang dipisahkan oleh media dielektrik.

Kapasitor

Kapasitor adalah suatu peralatan listrik yang mempunyai dua konduktor yang dipisahkan oleh isolator dan media dielektrik.

Pengenalan kode kapasitor Nilai normal kapasitor yaitu mikrofarad dan nanofarad. Toleransi ditandai dengan huruf: M= 20%, K= 10%, J= 5%, H= 2.5% dan F= 1pF.

Jenis Kapasitor

Tabel Kode Warna Kapasitor

Pengisian kapasitorDiagram berikut menggambarkan pengisian dari kapasitor. Gambar di bawah menunjukkan suatu rangkaian penghantar yang dihubungkan dengan baterai, switch, dan kapasitor. Kapasitor pada Gambar belum diisi. Tidak ada beda-potensial antar plat.

Ketika switch ditutup, seperti gambar dibawah, ada suatu loncatan arus sesaat melalui penghantar dari dan menuju plat kapasitor. Kemudian arus mengalir dari negatif baterai ke negatif kapasitor.

Loncatan arus listrik pada kapasitor mempengaruhi gaya elektromotif lawan pada penghantar plat tersebut. Gaya elektromotif lawan ini disebut reaktansi. Ketika reaktansi sama dengan tegangan dari baterai, maka menunjukkan bahwa kapasitor sudah terisi penuh. Ketika kapasitor sudah terisi penuh, switch mungkin akan dibuka dan kapasitor akan menyimpan muatannya seperti gambar di bawah. Karena perbedaan muatan pada plat, maka terdapat sumber energi potensial pada kapasitortersebut. Energi yang disimpan adalah energi yang diperlukan untuk mengisi kapasitor.

Garis gaya antar plat dari kapasitor menggambarkan suatu bidang gaya listrik (lihat gambar di atas). Bidang gaya elektrik ini terjadi karena muatan yang berbeda (positif dan negatif) pada permukaan plat. Arus tidak bisa mengalir sepanjang medan elektrostatik karena media dielektrik. Dengan kata lain, perbedaan potensial antar plat dalam dielektrik medan elektrostatik yang menahan muatan.

Pengosongan kapasitor Pengisian kapasitor ditunjukkan sebelumnya sekarang merupakan suatu sumber energi potensial. Jika switch ditutup, seperti gambar di bawah, arus seketika mengalir sepanjang plat negatif ke pelat positif. Terjadilah pengosongan kapasitor.

Pengisian kapasitor sumber tegangan yang lalu digunakan untuk arus yang sekarang. Arus akan berhenti mengalir ketika kapasitor tersebut telah kosong.

Klik di sini untuk melihat animasi Materi dielektrik Bahan dielektrik pada suatu kapasitor menghambat aliran arus antar plat nya. Berbagai bahan digunakan untuk dielektrik seperti ditunjukkan di pada tabel di bawah.

Bahan dielektrik dinilai berdasarkan kemampuan mereka untuk mempengaruhi gaya elektrostatis pada suhu tertentu yang disebut dielektrik konstan. Kemampuan dari dielektrik untuk mendukung gaya elektrostatis berbanding lurus dengan dielektrik konstan.

Pengukuran kapasitansi Kapasitansi diukur dalam farad, yang mana diambil dari nama Michael Faraday ( 1791-1867).. 1 coulomb sama dengan muatan 6.25 x 10 18 elktron. 1 Farad adalah kwantitas terbesar dari kapasitansi. Persamaan matematikanya kapasitansi dapat ditulis:

C = Q/V Di mana C adalah kapasitansi dalam farad, Q adalah kwantitas muatan listrik dengan satuan coulomb, dan V adalah perbedaan potensial dalam volt.Oleh karena itu, muatan elektrik yang disimpan dapat dihitung menggunakan rumus:

Q = CV Perbedaan tegangan atau potensial dari kapasitor dapat dihitung menggunakan rumus:

V= Q/CFaktor yang mempengaruhi Nilai Kapasitansi Kapasitansi dari suatu kapasitor dipengaruhi oleh tiga faktor:

1. Luas area plat

2. Jarak antar plat

3. Tetapan dielektrik dari bahan antar plat

Ketika luas area plat meningkat, maka kapasitansi akan meningkat. Ketika jarak antar plat besar, maka nilai kapasitansi berkurang. Ketika bahan dielektrik besar, maka kapasitansi akan meningkat.Dengan mempertimbangkan tiga faktor tersebut, maka kapasitansi kapasitor antar dua plat sejajar dapat dihitung menggunakan rumusan:

C= ( 8.855KA) dDi mana C adalah kapasitansi dalam pikofarad, K adalah tetapan dielektrik, luasan area plat dalam m2, dan d adalah jarak antar plat dalam) m.

Kapasitor pada rangkaian paralel Nilai kapasitansi dapat dinaikkan dengan menghubungkan kapasitor secara paralel seperti ditunjukkan pada diagram berikut :

Penghubungan dua atau lebih kapasitor pada rangkaian paralel akan meningkatkan ukuran plat. Peningkatan luas area plat dapat menyimpan muatan lebih banyak karenanya menyebabkan kapasitansi menjadi lebih besar. Untuk menentukan total kapasitansi beberapa kapasitor paralel, menggunakan rumusan :

CT= C1+ C2+ C3

Kapasitor rangkaian seri Nilai kapasitansi dapat dikurangi dengan menghubungkan kapasitor secara seri ditunjukkan pada diagram berikut :

Penghubungan dua atau lebih kapasitor secara seri menambah jarak dan ketebalan plat dielektrik, dengan demikian dapat mengurangi jumlah kapasitansi. Untuk menentukan total kapasitansi beberapa kapasitor seri, menggunakan rumusan :

Klik di sini untuk melihat animasi

Variable kapasitor Terdapat tipe utama kapasitor yaitu fixed dan variabel kapasitor. Fixed kapasitor mempunyai nilai kapasitansi spesifik. Variabel kapasitor yang mengikuti range dari kapasitansi. Di bawah ini adalah suatu jenis variabel kapasitor. mempunyai dua satuan plat. bagian pertama disebut rotor dan yang lain stator. Rotor pada umumnya dihubungkan pada tombol di luar kapasitor. Kedua plat tersebut saling berdekatan tetapi tidak saling menyentuh. Dielektrik dari variabel kapasitor ini adalah udara. Ketika tombol diputar, satuan plat menjadi kurang atau lebih bertautan , menambah atau mengurangi jarak antar plat itu. Ketika plat menjadi lebih bertautan, kapasitansi meningkat. Ketika plat menjadi kurang bertautan, kapasitansi menurun. Aplikasi kapasitor1. Kondensor Mikropon Suatu mikropon mengkonversi gelombang suara ke dalam sinyal listrik. Sekat rongga yang bergetar menyebabkan suatu komponen listrik menghasilkan aliran arus keluaran pada suatu frekwensi yang sebanding gelombang suara itu. Suatu kondensor mikrofon menggunakan suatu kapasitor untuk tujuan ini.

2. Penerima radio Variabel kapasitor digunakan dalam penyetelan radio. Pada Gambar di bawah, suatu variabel kapasitor dihubungkan dengan transformer dan antena. Gelombang radio yang dipancarkan menyebabkan suatu arus induksi yang mengalir pada antena melalui coil primer menuju ground. Suatu arus sekunder diinduktansikan. arus mengalir menuju kapasitor. Kita mengetahui bahwa surge dari arus menuju induktansi kapasitor mempengaruhi suatu gaya elektromotif. Gaya elektromotif ini disebut reaktan. aliran arus induktansi melalui coil juga mempengaruhi suatu gaya elektromotif lawan . Ini disebut reaktansi induktif. Maka kita dapatkan reaktansi kapasitif dan reaktansi induktif.

Pada frekuensi yang tinggi, reaktansi induktif lebih besar dan reaktan kapasitif lebih kecil dan sebaliknya.