Kapasitor

Kompetensi
Setelah mempelajari kapasitor siswa akan mampu :
  1. Mengenal prinsip dasar kapasitor keping sejajar
  2. Memformulasikan kapasitas kapasitor keping sejajar
  3. Memformulasikan persamaan pada rangkaian kapasitor
Materi
Pengertian Kapasitor
Seberapa seringkah kalian men-charge handphone..? atau pernahkah kalian melihat lampu flash dari kamera..?

Baterai handphone, lampu flash kamera adalah contoh penggunaan kapasitor dari kehidupan sehari-hari. Alat-alat elektronik yang ada seperti TV, komputer, Laptop menggunakan kapasitor sebagai komponen penyusunnya.
Pengertian Kapasitor
Kapasitor adalah komponen elektronika yang digunakan untuk menyimpan muatan listrik, dan secara sederhana terdiri dari dua konduktor yang dipisahkan oleh bahan penyekat (bahan dielektrik) tiap konduktor di sebut keping. Kapasitor atau disebut juga kondensator adalah alat (komponen) listrik yang dibuat sedemikian rupa 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 dielektiknya antara lain:
kap.elektrolit
Kapasitor elektrolit
kap.tantalum
Kapasitor Tantalum
kap.polister film
Kapasitor Polister Film
kap.polyprolyene
Kapasitor Poliprolyne
kap.kertas
Kapasitor Kertas
kap.mika
Kapasitor Mica
kap.keramik
Kapasitor Keramik
kap.epoxy
Kapasitor Epoxy
kap.variable
Kapasitor Variable
Kegunaan kapasitor dalam berbagai rangkaian listrik adalah:
a. mencegah loncatan bunga api listrik pada rangkaian yang mengandung kumparan, bila tiba-tiba arus listrik diputuskan dan dinyalakan
b. menyimpan muatan atau energi listrik dalam rangkaian penyala elektronik
c. memilih panjang gelombang pada radio penerima
d. sebagai filter dalam catu daya (power supply)
Bentuk kapasitor
a. kapasitor kertas (besar kapasitas 0,1 µ F)
b. kapasitor elektrolit (besar kapasitas 105 pF)
c. kapasitor variabel (besar kapasitas bisa di ubah-ubah dengan nilai kapasitas maksimum 500 pF)
Simbol Kapasitor

Kapasitor disimbolkan dengan



Kapasitas Kapasitor
Ketika kapasitor dihubungkan dengan sumber tegangan (misalnya baterai atau sumber tegangan yang lain) kapasitor akan menyimpan muatan. Besarnya kapasitas muatan yang tersimpan dalam kapasitor disebut kapasitas kapasitor. Besarnya kapasitas kapasitor disebut kapasitansi. Kapasitas kapasitor adalah banyak muatan yang tersimpan dalam kapasitor ketika di hubungkan dengan beda potensial tertentu. Besarnya kapasitansi (C) adalah.

Keterangan
C = Kapasitas kapasitor, farad
q = muatan yang tersimpan, coulomb
V = beda potensial, volt

Pada Umumnya besaran kapasitor C diukur dalam satuan mikrofarad (µF) atau pikofarad (pF). Hubungan antara farad,mikrofarad dan pikofarad dapat dinyatakan sebagai berikut:
µF = 10-6 F
1 pF = 10-12F

Sebuah kapasitor dengan kapasitas 0,5 µF dimuati dengan baterai 12 volt. Hitunglah besar muatan yang tersimpan dalam kapasitor tersebut
Jawab
C = 0,5 10-6F
V = 12 V
Q = C.V
= 0,5 . 10-6(12)
= 6.10-6 C
Kapasitor yang paling sederhana adalah kapasitor keping sejajar yang terdiri dari 2 keping logam seluas A yang terpisah pada jarak d, seperti terlihat pada gambar berikut:

Pada keping sejajar nilai kapasitas kapasitor dinyatakan
Untuk penyekat udara εr=1, sehingga nilai kapasitas kapasitor


Tampilan:
C = kapasitas keping sejajar, farad
εr = permitivitas relatif bahan penyekat
ε = permitivitas bahan penyekat
ε0 = permitivitas vakum
8,5 x 10-12C2/N-1m-2d = Jarak antar keping, m
Contoh soal
Hitunglah kapasitansi keping sejajar dengan ukuran (0.1 m x 0.1m) yang berada di udara dengan jarak antar keeping 5 mm.
Dengan ε0 = permitivitas vakum
8,5 x 10-12C2/N-1m-2
Jawab
A = 0,1 x 0,1 = 10-2 m2
d = 5 x 10-3 m
εr = 1




Susunan Kapasitor
Susunan Seri Kapasitor


Pada susunan seri kapasitor berlaku Kapasitor equivalen
  • muatan pada tiap-tiap kapasitor adalah sama, yaitu sama dengan muatan pada kapasitor pengganti qs = q1 = q2 = ....
  • Beda potensial pada ujung-ujung kapasitor pengganti adalah sama dengan jumlah beda potensial ujung-ujung tiap kapasitor V s = V 1 + V 2 + ....
  • Besarnya kapasitas kapasitor pengganti susunan seri dari beberapa buah kapasitor dapat dihitung V s = V 1 + V 2 + ....



    karena qs = q1 = q2 = .... maka



Susunan Paralel Kapasitor



Pada susunan paralel kapasitor berlaku Kapasitor equivalen
  • Beda potensial tiap-tiap kapasitor sama, yaitu sama dengan potensial sumber
    Vp = V1 = V2 = ....
  • Muatan kapasitor pengganti sama dengan jumlah muatan tiap-tiap kapasitor
    qp = q1 + q2 ....
  • Untuk menentukan besar kapasitas kapasitor pengganti susunan paralel CP dari beberapa buah kapasitor dapat dihitung
    qs = q1 + q2 + ....
    VpVp = C1V1 + C2V2 +..... karena Vp = V1 = V2 = ....



Contoh soal
Dibawah ini tertera skema rangkaian 5 buah kapasitor yang sama besarnya. Kapasitas antara K dan M adalah ....






Energi yang Tersimpan dalam Kapasitor

Energi yang tersimpan dalam kapasitor ( W ) dinyatakan dengan persamaan

W = ½q2/C

     = ½qV

     = ½CV2
Keterangan:
W = Energi yang tersimpan dalam kapasitor, J
q = muatan pada kapasitor, coulomb
C = kapasitas kapasitor, farad
V = Beda potensial, volt
Latihan

Tidak ada komentar:

Poskan Komentar