Pengertian kapasitor adalah komponen elektronika pasif yang berfungsi untuk menyimpan muatan listrik untuk waktu sementara. Komponen ini termasuk yang mudah ditemukan di berbagai rangkaian dan perangkat elektronika dan listrik di sekitar kita. Misalnya pada kipas angin, dinamo mesin cuci, mesin pompa air dan sirkuit elektronika lainnya.
Ada banyak macam bentuk dan jenis kapasitor yang diproduksi dan digunakan untuk berbagai kebutuhan proyek elektronika. Mulai dari bentuk yang kecil hingga bentuk besar dengan nilai kapasitansi yang besar.
Pengertian kapasitor
Bagi anda yang baru berkecimpung dalam dunia elektronika , mungkin masih asing dan belum mengenal lebih banyak tentang kapasitor. Kapasitor sering juga di sebut sebagai kondensator. Komponen ini termasuk ke dalam kelompok komponen pasif yang tidak dapat menghasilkan atau pun menguatkan sinyal listrik.
Fungsi utama dari kapasitor adalah untuk menyimpan energi listrik dalam waktu tertentu. Energi listrik yang disimpan oleh kapasitor ini dalam bentuk medan listrik di sekitar komponen pelat logam di dalam kapasitor.
Setiap kapasitor memiliki dua buah pelat atau kepingan logam konduktor yang dipasang secara paralel atau sejajar. Diantara kedua pelat logam tersebut diberikan penyekat isolator dari bahan tertentu. Isolator penyekat diantara kedua pelat ini dikenal dengan nama dielektrika.
Bahan dieletrika dibuat dari beberapa jenis bahan isolator, seperti keramik, mika, kertas,plastik, cairan elektrolit bahkan udara. Jenis bahan dielektrika yang digunakan yang membedakan jenis kapasitor satu dengan yang lainnya. Hingga kita mengenal jenis jenis kapasitor, seperti kapasitor keramik, kapasitor kertas atau kapasitor elektrolit.
Jadi, jenis kapasitor pada dasarnya mengacu pada jenis bahan pembuat sekat dieletrika kapasitor tersebut.
Kapasitor diproduksi dalam berbagai bentuk dan ukuran. Ada yang berbentuk silinder, bulat pipih dan kotak. Tidak seperti resistor yang menyerap energi listrik dan membuangnya dalam bentuk panas, kapasitor justru menyimpan energi listrik yang diserapnya dalam bentuk medan listrik.
Simbol kapasitor digambarkan sebagai dua buah garis vertikal yang sejajar dengan tiap garis terdapat sebuah garis mendatar di tiap sisinya. Untuk jenis kapasitor elektrolit yang mempunyai polaritas pada kedua kaki diberi tanda minus dan plus untuk membedakan polaritasnya.
Fungsi dan penggunaan kapasitor
Berikut ini beberapa fungsi dan penggunaan kapasitor di dalam sirkuit elektronika dan kelistrikan :
- Kapasitor dan menyimpan energi listrik yang dialirkan padanya dan membuangnya jika dibutuhkan.
- Menahan arus dc dan meloloskan arus ac.
- Bersama dengan komponen induktor dapat membentuk rangkaian filter frekuensi.
- Digunakan pada sirkuit pembangkit frekuensi radio.
- Dapat digunakan sebagai sirkuit impedansi matching.
- Mengatasi riak gelombang pada sirkuit regulator.
Konstruksi kapasitor
Seperti yang sudah dijelaskan di awal, saat ini kapasitor diproduksi dalam berbagai bentuk, jenis dan ukuran. Bentuk paling sederhana adalah yang tersusun dari dua keping pelat logam secara sejajar atau paralel.
Diantara kedua pelat logam tersebut diberikan penyekat berupa bahan isolator dielektrika dari jenis tertentu, misalnya keramik atau plastik. Jarak antara kedua pelat dan luas penampang pelat akan menentukan nilai kapasitansi dari kapasitor.
Semakin luas penampang pelat logam pada kapasitor, maka semakin besar kapasitansi dari kapasitor tersebut. Semakin dekat jarak anatara kedua pelat , maka semakin besar pula kapasitansi yang dimiliki oleh kapasitor.
Kapasitansi merupakan kemampuan kapasitor untuk menyimpan energi listrik yang diserapnya. Makin besar nilai kapasitansi sebuah kapasitor, maka akan semakin besar pula kemampuannya dalam menyimpan energi listrik.
Umumnya setiap kapasitor memiliki nilai kapasitansi yang sudah ditetapkan oleh pabrik pembuatnya. Kapasitor jenis ini dinamakan sebagai kapasitor nilai tetap. Namun ada juga kapasitor yang nilainya dapat diubah ubah yang disebut sebagai variable kapasitor.
Bahan dielektika kapasitor
Bahan dielektrika kapasitor merupakan komponen yang menyekat kedua pelat logam pada kapasitor. Bahan dieletrika kapasitor terbuat dari material isolator yang tidak menghantarkan listrik. Misalnya, kertas, keramik, udara, mika dan plastik.
Jenis bahan dielektrika yang digunakan untuk pembuatan kapasitor juga dapat mempengaruhi nilai kapasitansi yang dihasilkan, karena setiap bahan dielektrika mempunyai konstanta dielektrika yang berbeda.
Umumnya setiap bahan dielektrika mempunyai nilai konstanta lebih dari 1. Berikut ini contoh beberapa bahan dielektrika :
| Bahan | Konstanta dielektrika |
|---|---|
| Hampa udara | 1 |
| Udara | 1,0006 |
| Lilin | 2,24 |
| karet | 2,5 – 3,5 |
| Mika | 2,5 – 7,0 |
| Air | 80 |
| Kertas | 3,7 |
| Porselen | 7 |
| Kaca | 5,6 |
| Polystyrene | 2,55 |
| Teflon | 2,1 |
Bahan dieletrika yang digunakan pada kapasitor terbagi menjadi dua macam :
- Bahan dieletrika polar. Mempunyai polaritas atau kutub.
- Bahan dielektrika non polar. Tidak mempunyai polaritas atau kutub.
Nilai permitivitas kompleks bahan dielektrika
Permitivitas kompleks merupakan hasil dari nilai permitivitas relatif bahan dielektrika dan permitivitas ruang bebas atau hampa. Rumus untuk menyatakan permitivitas kompleks adalah sebagai berikut :
ε = ε0\times εr
Nilai permitivitas setiap bahan dielektria akan bervariasi antara satu dengan yang lainnya. Dimana nilai permitivitas kompleks akan selalu sama dengan nilai permitivitas relatif.
Berdasarkan karakteristik dari bahan dielektrika yang menyusunnya, kapasitor dapat mempunyai sifat yang berbeda :
- Kapasitor dengan stabilitas tinggi dan kerugian daya rendah. Misalnya : kapasitor mika, polystyrene, dan keramik.
- Kapasitor dengan stabilitas medium dan kerugian daya medium. Misalnya : kapasitor kertas, plastik, dan keramik kualitas tinggi.
- Kapasitor memiliki polaritas. Misalnya kapasitor elektrolit dan tantalum.
Cara kerja kapasitor
Seperti kita tahu, kapasitor mempunyai kemampuan untuk menyimpan energi listrik yang diterapkan kepadanya. Namun energi listrik yang tersimpan ini dapat dilepaskan atau dialirkan oleh kapasitor. Dengan kata lain, kapasitor dapat melakukan proses pengisian dan pembuangan atau pengosongan muatan listrik.
Ketika arus listrik dc kita alirkan pada sebuah kapasitor, maka arus akan mengalir mengisi kapasitor tersebut. Akibat adanya sekat isolator dielektrik diantara kedua pelat loagm di dalm kapasitor, maka aliran listrik tidak dapat menyeberang dari satu pelat ke pelat lainnya.
Muatan listrik positif akan terkumpul pada salah satu pelat dan muatan negatif akan terkumpul pada pelat lainnya. Pengisian arus listrik pada kapasitor ini akan terus berlangsung sampai kondisi kapasitor menjadi penuh muatan listrik. Sehingga tegangan pada kapasitor akan sama dengan tegangan pada sumber listriknya.
Pada kondisi dimana tegangan sumber sama dengan tegangan yang ada pada kapasitor, maka proses pengisian muatan listrik pada kapasitor akan terhenti. Karena sudah tidak ada lagi perbedaan potensial tegangan diantara keduanya.
Muatan listrik yang terkumpul di dalam pelat logam kapasitor tersebut akan disimpan oleh kapasitor dalam bentuk medan listrik meskipun hubungan antara kapasitor dan sumber tegangan dilepaskan atau diputuskan.
Sekarang, jika sebuah beban berupa lampu dihubungkan dengan kapasitor, maka muatan listrik positif akan mengalir melewati lampu menuju pelat kapasitor yang bermuatan negatif. Aliran muatan listrik yang melewati lampu ini akan menyalakan lampu tersebut.
Intensitas cahaya dari lampu dan lamanya lampu menyala dipengaruhi oleh bbesar kapasitansi yang dimiliki oleh kapasitor tersebut. semakin besar kapasitansinya, maka akan semakin terang dan lama lampu menyala.
Satuan kapasitansi kapasitor
Kapasitansi kapasitor adalah kemampuan kapasitor dalam menyimpan muatan listrik. Semakin besar nilai kapasitansi sebuah kapasitor maka semakin banyak muatan listrik yang dapat disimpannya. Nilai kapasitansi kapasitor ini ditentukan oleh luas penampang pelat dan jarak antara kedua pelat.
Kapasitansi kapasitor berbanding lurus dengan jumlah muatan listrik dan berbanding terbalik dengan tegangan listrik yang ada padanya. Sehingga dapat dinyatakan dalam sebuah rumus kapasitansi sebagai berikut :
C = \frac{Q}{V}Satuan yang digunakan untuk menyatakan kapasitansi sebuah kapasitor adalah Farad. Pada kenyataannya, sebuah kapasitor yang mempunyai nilai kapasitansi sebesar 1 farad akan memiliki ukuran yang cukup besar dan jarang sekali digunakan pada sirkuit elektronika. Karena itu dibuatlah satuan Farad dengan ukuran yang lebih kecil.
Berikut ini contoh satuan Farad dalam unit yang lebih kecil :
| Nama unit satuan | Simbol | Ukuran |
|---|---|---|
| mili farad | mF | 10-3 Farad |
| mikro farad | uF | 10-6 Farad = 10-3 mF |
| nano farad | nF | 10-9 Farad = 10-3 uF |
| piko farad | pF | 10-12 Farad = 10-3 nF |
Peringkat tegangan kapasitor
Peringkat tegangan kapasitor merupakan batas tegangan maksimum yang dapat diterapkan pada kapasitor. Setiap jenis kapasitor mempunyai nilai peringkat tegangan yang berbeda. Kita tidak boleh memberikan tegangan pada kapasitor melebihi nilai peringkat tegangan yang dimiliki oleh kapasitor, karena dapat merusak komponen tersebut.
Untuk jenis kapasitor elektrolit mencetak nilai peringkat tegangan yang dimilikinya pada badan kapasitor tersebut. Biasanya berkisar antara 12 volt sampai 450 volt. Sementara peringkat tegangan untuk jenis kapasitor non polar sekitar 1000 volt sampai 2000 volt.
Saat memilih atau membeli kapasitor pastikan untuk memilih kapasitor yang memiliki peringkat tegangan lebih besar dari maksimum sumber tegangan yang digunakan pada rangkaian. Hal ini untuk menghindari kerusakn pada kapasitor tersebut.
Demikian pembahasan tentang fungsi dan pengertian kapasitor di dalam sebuah rangkaian elektronika. Perlu diingat, meskipun kapasitor digunakan pada berbagai macam jenis sirkuit elektronika, namun pada dasarnya fungsi utama dari kapasitor adalah untuk menyimpan energi listrik.
