Kapasitor

Materi ajar
Kapasitor
A.Kapasitor
1. Pengertian kapasitor
Kapasitor atau sering juga disebut kondensator adalah alat (komponen)
yang dibuat sedemikian sehingga mampu menyimpan muatan listrik. Sebuah
kapasitor terdiri atas lempeng-lempeng logam yang disekat satu sama lain dengan
isolator. Isolator penyekat itu sering disebut zat dielektrik.
Lempengan yang dihubungkan dengan muatan positif memperoleh muatan
positif, sebab elektron-elektron dari lempeng masuk ke kutub positif baterai,
sedangkan lempeng yang dihubungkan dengan kutub negatif menerima aliran
elektron dari kutub negatif baterai, sehingga memperoleh negatif. Besar muatan
positif pada salah satu lempeng sama dengan muatan negatif pada lempeng yang
lain
2. Simbol dan satuan Kapasitor
Simbol kapasitor yang sering digunakan ialah terdiri dari empat simbol,
yang masing-masing simbolnya memiliki pengertian yang berbeda-beda yang
disesuaikan dengan kegunaan dan cara kerja nya. Beberapa simbol kondensator
atau yang biasa disebut dengan kapasitor adalah sebagai berikut : simbol
kapasitor (Capacitor), simbol Kapasitor elektrolit (Electrolite Condenser) atau
biasa disebut ELCO, Kapasitor Variabel (Variable Capacitor) dan Kapasitor
Trimmer (Trimmer Capacitor). Seperti yang kita ketahui bahwa kapasitor atau
kondensator ini merupakan salah satu alat yang dapat menyimpan berbagai
macam energi di dalam suatu medan listrik dengan mengumpulkan segala
ketidakseimbangan dalam suatu muatan listrik secara internal, yang memiliki
satuan hitung sendiri yaitu satuan yang bernama farad.
Contoh Beberapa Simbol Kapasitor
Kapasitor pada umumnya memiliki 2 garis lurus horizontal yang memiliki posisi
sejajar yang melambangkan muatan listrik, yang dipisahkan oleh 2 garis sejajar
vertikal melambangkan komponen dielektrik, pada garis horizontal sebelah kiri
memiliki muatan positif, sedangkan yang sebelah kanan adalah muatan negatif.
Selain itu terdapat beberapa simbol untuk kapasitor dengan jenis lain yaitu :

Electrolit Condensator ( Kapasitor Elektrolit)
Simbol Kapasitor Elektrolit memiliki simbol yang hampir mirip dengan
kapasitor biasa pada umumnya, tetapi dilengkapi dengan 2 resistor di masing-
masing muatan listriknya yang bertujuan untuk menahan arus listrik dan
menyaring arus tersebut untuk menghalau muatan arus DC dan membiarkan
arus AC.

Variable Capacitor (Kapasitor Variabel)
Simbol Kapasitor Variabel juga sama memiliki simbol yang hampir mirip
dengan kapasitor biasa pada umumnya, tetapi pada kedua komponen
dielektriknya di lalui tanda panah serong ke atas kanan yang menandakan
bahwa kapasitor ini menggunakan udara sebagai intinya.

Capacitor Trimmer (Kapasitor Trimmer)
Simbol kapasitor trimmer sama dengan simbol yang dimiliki oleh kapasitor
variabel yang membedakannya adalah ujung garisnya tidak berbentuk panah
tapi garis yang terbentuk seperti huruf T. Yang mana kapasitor jenis ini
dapat di set melalui alat bantu berupa obeng.
3. Kapasitas Kapasitor keping Seping Sejajar
Muatan (q) yang tersimpan dalam kapasitor sebanding dengan potensial
listrik (V) pada kedua pelat. Makin besar muatan, makin besar pula potensial
listriknya. Perbandingan antara muatan yang tersimpan dalam kapasitor dan
potensial listrik antara kedua keping merupakan bilangan yang tetap yang disebut
kapasitansi atau kapasitas (C) kapasitor. Persamaanya:
Keterangan:
C = kapasitas kapasitor (farad)
q = muatan lsitrik yang tersambung (coulomb)
V = beda potensial listrik (volt)
1.
Kapasitas Kapasitor Keping Sejajar
Kapasitor keping sejajar tersusun atas dua keping konduktor dengan luas tiaptiap keping A, jarak antara kedua keping tersebut d, dan diberi muatan sama
besar tetapi berlawanan jenis. Kuat medan (E) kapasitor keping sejajar adalah:
Beda potensial listrik (V) kapasitor keping sejajar adalah:
Kapasitas kapasitor dengan bahan penyekat berupa udara:
Kapasitas kapasitor dengan bahan penyekat selain udara:
Beda potensial kedua keping sesudah disisipi bahan penyekat selain udara
dituliskan sebagai berikut:
Keterangan:
C = kapasitas kapasitor keping sejajar (F)
ε0 = permitivitas udara/vakum
εr
ε
= permitivitas relatif bahan penyekat
= permitivitas bahan
A = luas tepi keping pelat (m2)
d
= jarak pisah kedua keping (m)
Cb = kapasitas kapasitor dengan penyekat selain udara (F)
Vb = beda potensial listrik kedua keping kapasitor dengan bahan penyekat selain
udara (V)
2. Kapasitas Kapasitor Bola
Beda potensial listrik antara kedua bola pada kapasitor berbentuk bola berongga
bermuatan q adalah:
Beda potensial listrik kapasitor berbentuk bola pejal bermuatan q dan berjarijari R:
3. Kapasitas Kapasitor Silinder
Kapasitas kapasitor berbentuk silinder dengan jari-jari silinder kecil = a dan
jari-jari silinder besar = b dapat ditentukan dengan:
B. Susunan kapasitor
Susunan kapasitor dapat berupa rangkaian seri maupun rangkaian paralel.
Di pasaran banyak kita jumpai kapasitor yang nilai kapasitasnya bermacammacam, dari yang kecil yaitu dalam ukuran piko farad (pF), nano farad (nF), dan
mikro farad (μF). Akan tetapi kadang-kadang yang ada di pasaran tidak cocok
dengan yang kita butuhkan, sehingga kita dapat menyusun kapasitor itu
sedemikian rupa memiliki kapasitas yang kita butuhkan. Dalam rangkaian listrik
ataupun rangkaian elektronika, kapasitor dapat disusun dalam dua cara, yaitu
susunan seri dan paralel, tetapi dapat juga disusun gabungan susunan seri dan
paralel.
1. Susunan Kapasitor Seri
Susunan seri diperoleh dengan saling menghubungkan elektroda-elektroda
(kaki-kaki kapasitor) secara berurutan seperti tampak pada gambar dibawah.
Tiga buah kapasitor yang kapasitasnya masing-masing C1, C2, dan C3 disusun seri
dan dihubungkan dengan sumber tegangan yang mempunyai beda potensial V.
Ketiga buah kapasitor itu bisa diganti dengan sebuah kapasitor yang dapat kita
sebut kapasitas pengganti hubungan seri dan diberi lambang Cs. Besarnya
kapasitas kapasitor pengganti hubungan seri dapat dicari sebagai berikut.
Gambar. Kapasitor susunan seri
Pada kapasitor yang dihubungkan seri, besarnya muatan yang terkandung pada
tiap kapasitor adalah sama, karena muatan pada tiap keping kapasitor yang saling
berdekatan saling meniadakan. Oleh karena itu, persamaan rangkaian seri
kapasitor berlaku :
2. Susunan Kapasitor Pararel
Beberapa kapasitor disusun paralel apabila keping-keping kapasitor yang
bermuatan sejenis digabungkan menjadi satu, yaitu kutub positif dijadikan satu
dihubungkan dengan kutub positif sumber tegangan dan kutub negatif dijadikan
satu dihubungkan dengan kutub negatif sumber tegangan seperti tampak pada
gambar berikut.
Gambar. Kapasitor disusun pararel
Tiga buah kapasitor yang kapasitasnya masing-masing C1, C2, dan C3 disusun
paralel dan dihubungkan dengan sumber tegangan yang mempunyai beda potensial
V. Ketiga buah kapasitor itu dapat diganti dengan sebuah kapasitor yang dapat
kita sebut kapasitor pengganti hubungan paralel dan diberi lambang Cp. Besarnya
kapasitas kapasitor pengganti hubungan paralel dapat dicari sebagai berikut.
Rumus dari Rangkaian Paralel Kapasitor (Kondensator) adalah :
Ctotal = C1 + C2 + C3 + C4 + …. + Cn
Dimana :
Ctotal = Total Nilai Kapasitansi Kapasitor
C1
= Kapasitor ke-1
C2
= Kapasitor ke-2
C3
= Kapasitor ke-3
C4
= Kapasitor ke-4
Cn
= Kapasitor ke-n
C. Energi yang Tersimpan Pada Kapasitor
Biasanya kerja untuk memuati dilakukan oleh baterai atau akumulator,
dengan memanfaatkan energi kimia dalam baterai tersebut. Misalkan pada waktu
t sebuah muatan q’(t) telah dipindahkan dari sebuah plat ke plat lain. Beda
potensialnya menjadi U(t) = q’(t)/C. Jika suatu penambahan muatan ekstra dq’
dipindahkan, maka sejumlah kecil kerja tambahan yang diperlukan adalah:
dW =Udq = (q’/C)dq’.
Jika proses ini diteruskan sampai muatan total q dipindahkan maka kerja
totalnya adalah:
Dari persamaan q=CU, didapat:
W= U = ½ CU2
Di dalam sebuah kapasitor plat sejajar, dengan mengabaikan pinggiran, medan
listrik di antara plat-platnya bersifat uniform, yaitu mempunyai nilai sama di
semua titik. Maka kerapatan energinya, yang juga harus uniform, dapat ditulis:
Dengan Ad adalah volume di antara plat-plat. Dari hubungan C = εoA/d dan E=
U/d, maka persamaan di atas dapat dituliskan sebagai : u = ½ εoE2
Persamaan di atas berlaku umum, yaitu jika sebuah medan listrik E terdapat pada
setiap titik di dalam ruang hampa udara, maka titik-titik tersebut dapat
dipikirkan sebagai tempat tersimpannya energi yang besarnya persatuan volume
adalah: ½
εoE2
Energi yang tersimpan dalam kapasitor ( W ) dinyatakan dengan persamaan:
Keterangan:
W
q
= energi yang tersimpan dalam
=
muatan
pada
kapasitor,
kapasitor,
dalam
dalam
joule
coulomb
C = kapasitas kapasitor, dalam farad
U = beda potensial, dalam volt
Gambar
ini
memperlihatkan
membuktikanfenomena
energi
rangkaian
yang
percobaan
tersimpan
sederhana
dalam
untuk
kapasitor.
Fenomena Energi Tersimpan dalam Kapasitor