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:

Kapasitor elektrolit	Kapasitor Tantalum	Kapasitor Polister Film
Kapasitor Poliprolyne	Kapasitor Kertas	Kapasitor Mica
Kapasitor Keramik	Kapasitor Epoxy	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:
1 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 ε_r=1, sehingga nilai kapasitas kapasitor

Tampilan:
C = kapasitas keping sejajar, farad
ε_r = 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
ε_r = 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 q_s = 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 q_s = q₁ = q₂ = .... maka
  

  

  
  

Susunan Paralel Kapasitor

Pada susunan paralel kapasitor berlaku Kapasitor equivalen

• Beda potensial tiap-tiap kapasitor sama, yaitu sama dengan potensial sumber
  V_p = V₁ = V₂ = ....
• Muatan kapasitor pengganti sama dengan jumlah muatan tiap-tiap kapasitor
  q_p = q₁ + q₂ ....
• Untuk menentukan besar kapasitas kapasitor pengganti susunan paralel CP dari beberapa buah kapasitor dapat dihitung
  q_s = q₁ + q₂ + ....
  V_pV_p = C₁V₁ + C₂V₂ +..... karena V_p = 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