Kapasitor
Kapasitor atau yang biasa juga disebut kondensor merupakan salah satu komponen elektronik yang berfungsi menyimpan energi. Simbol dari kapasitor ini adalah
komponen yang berfungsi menyimpan energi dan muatan listrik dan banyak dimanfaatkan pada power supply, channel tuneling dan sebagainya.
1. Nilai kapasitansi kapasitor
Sebuah kapasitor terdiri dari dua keping konduktor yang dipisahkan oleh darah non konduktif (bahan isolator). Bahan ini disebut sebagai bahan dielektrik dengan permitivitas bahan e. Bisa saja berupa vakum atau bahan semikonduktor. Masing-masing keping konduktor ini muatannya setara namun berlawanan. Dengan demikian bekerja medan listrik pada bahan dielektrik. besar konstanta kapasitansi sebuah kapasitor adalah perbandingan antara besar muatan q pada masing-masing pelat dan tegangan yang bekerja diantara kedua plat.
C= Q/V
Kapasitansi C dinyatakan dalam satuan farad (F), dengan 1 F = 1 C/V. Jika diketahui luas pelat konduktor A, jarak pisah antara plat d, dan nilai permitivitas bahan e, maka besarnya kapasitansi kapasitor adalah
C = eA/d
2. Energi kapasitor
Usaha harus dikerahkan oleh gaya keluar yang memindahkan muatan di antara dua pelat konduktor pada kapasitor. Besarnya energi kapasitor adalah
W = 1/2 CV2 = 1/2 VQ
3. Susunan kapasitor
Terdapat dua jenis susunan kapasitor yaitu susunan seri dan paralel.
Susunan paralel
Susunan paralel kapasitor digambarkan seperti dibawah ini
Dalam susunan paralel tegangan yang dijatuhkan pada masing-masing kapasitor sama besar
V1 = V2 = Vn = V
muatan total pada susunan paralel adalah jumlah dari muatan pada masing-masing kapasitor yaitu
Q = Q1 + Q2 + .... + Qn
Nilai kapasitansi ekivalennya adalah
Cp = C1 + C2 +....+Cn
Susunan seri
Susunan seri kapasitor terlihat pada gambar berikut
Dalam susunan seri muatan pada masing-masing kapasitor sama besar
Q1 = Q2 = Qn = Q
Tegangan total pada susunan seri adalah jumlah dari tegangan yang dijatuhkan pada masing-masing kapasitor yaitu
V = V1 + V2 + ....+ Vn
Nilai kapasitansi ekivalennya adalah
1/Cs = 1/C1 + 1/C2 + .....+ 1/Cn
4. Bahan dielektrik
Kebanyakan jenis kapasitor memiliki dielektrik spacer, yang meningkatkan kapasitas mereka. Dielektrik yang paling sering digunakan bersifat sebagai isolator. untuk kapasitor dengan kapasitansi rendah tersedia dengan vocum antara piring mereka, yang memungkinkan tegangan operasi yang sangat tinggi dan kerugian yang rendah. Variabel kapasitor dengan piring mereka terbuka untuk suasana yang biasa digunakan dalam rangkaian tuning radio. Kemudian desain menggunakan foil polimer dielektrik antara bergerak dan stasioner piring, tanpa ruang udara yang signifikan antara mereka. Beberapa bahan dielektrik padat yang tersedia diantaranya kertas, plastik, gelas, mika dan bahan keramik.
Contoh Soal
Terdapat 3 buah kapasitor, yaitu 15 μF, 10 μF dan 5 μF. Semuanya disusun secara paralel dan dihubungkan dengan tegangan 12 V.
a. Hitunglah kapasitansi kapasitor ekivalen dari ketiga kapasitor tersebut.
b. Hitunglah muatan total dalam rangkaian kapasitor.
c. Hitunglah muatan pada masing-masing kapasitor.
d. Hitunglah tegangan jatuh pada masing-masing kapasitor.
Diketahui:
C1 = 15 μF
C2 = 10 μF
C3 = 5 μF
V = 12 Volt
Penyelesaian:
Kapasitansi ekivalennya:
Cp = 15+10+5 = 30 μF
Tegangan jatuh pada masing-masing kapasitor sama besar dengan tegangan sumber
V1 = V2=V3 =V= 12 Volt
Besar muatan pada masing-masing kapasitor dapat dihitung dengan persamaan Q=CV
Q1=C1V1=15×12=180 μF
Q2=C2V2=10×12=120 μF
Q3=C3V3=5×12=60 μF
Muatan total dalam rangkaian kapasitor
Q = Cp V = 30 × 12 = 360 μF
Tugas
Tiga buah kapasitor masing-masing 2 μF, 4 μF dan 10 μF dirangkai paralel, kemudian dihubungkan dengan batteray 10 V. Muatan total rangkaian adalah …