Materi Kapasitor [PDF]

Citation preview

Uraian



6.



1. Kapasitor Kapasitor merupakan salah satu komponen elektronika yang sering digunakan. Kapasitor digunakan dalam rangkaian elektronika yang berfungsi untuk menyimpan energi listrik, filter, dan memblokir arus DC. Kapasitor terdiri atas dua keping konduktor yang dipisahkan oleh isolator yang disebut dielektrik. Masing-masing keping konduktor diberi muatan yang berbeda tetapi memiliki kerapatan yang sama. Setiap kapasitor memiliki kapasitansi yang didefinisikan sebagai besarnya perbandingan muatan yang tersimpan dalam kapasitor dengan beda potensial antara kedua keping.



Simbol kapasitor dan jenis kapasitor



a. Jenis-Jenis Kapasitor 1) Kapasitor Kertas Kertas berfungsi sebagai bahan penyekat diantara kedua pelat. Kapasitor jenis ini memiliki kapasitas 0,1 µF 2) Kapasitor Elektrolit Pada kapaitor elektrolit, bahan penyekatnya adalah aluminium oksida. Kapasitor elektrolit memiliki kapasitas paling besar, yaitu sampai dengan 100.000 pF. 3) Kapasitor Variabel Kapasitor Variabel adalah kapasitor dengan nilai kapasitas dapat diubahubah, sehingga digunakan untuk memilih frekuensi gelombang pada radio penerima. Penyekatnya adalah udara, dengan nilai maksimum kapasitasnya sampai dengan 500 pF (0,0005 µF) b. Kegunaan kapasitor, antara lain sebagai berikut: 1. menyimpan muatan listrik, 2. memilih gelombang radio (tuning), 3. sebagai perata arus pada rectifier, 4. sebagai komponen rangkaian starter 5.



kendaraan bermotor



memadamkan bunga api pada sistem pengapian mobil



sebagai filter dalam catu daya (power supply). 2. Kapasitas Kapasitor Kapasitas atau kapasitansi (lambang C) didefinisikan sebagai perbandingan antara muatan listrik (q) yang tersimpan dalam kapasitor dan beda potensial (V) antara kedua keping. Secara matematis kapasitas kapasitor dapat dituliskan sebagai berikut:



dengan: C = kapasitas kapasitor (farad) q = muatan listrik (coulomb) V = beda potensial (volt) Kapasitas 1 F sangat besar, sehingga sering dinyatakan dalam microfarad (μF ) dan pikofarad (pF), di mana 1 μF = 10-6 F dan 1pF = 10-12 F. Contoh Sebuah kapasitor 300 µF dihubungkan kesebuah baterai 50 Volt, Tentukan besar muatan pada keping-keping kapasitor…… Penyelesaian : Diketahui : C = 300 x 10-6 F, V = 50 V Ditanyakan : q = ….? Jawab : C = q/C q = C V = ( 3, 00 X 10-4 ) (50 ) = 1,5 x 10-2 C atau 15 mC Susunan (Rangkaian) Kapasitor a. Rangkaian Seri Dua kapasitor atau lebih dapat disusun secara seri dengan ujungnya yang disambung-sambungkan secara berurutan seperti pada gambar di bawah ini.



Pada rangkaian seri ini muatan yang tersimpan pada kapasitor akan sama , jadi Q Total sama dengan muatan di kapasitor 1, kapasitor 2 dan kapasitor 3, akibatnya beda potensial tiap kapasitor akan berbanding terbalik dengan kapasitas kapasitornya, sesuai dengan persamaan Q = C V



Pada rangkaian kapasitor seri, berlaku rumus: Tegangan total : V = V1 + V2 + … + Vn Muatan Total : Q = Q1 = Q2 = Qn



Pembahasan Diketahui:



Kapasitas ekivalen/total seri:



dengan: C1 = kapasitas kapasiator 1 (coulomb) C2 = kapasitas kapasiator 2 (coulomb) C3 = kapasitas kapasiator 3 (coulomb) Cs = kapasitas total seri (coulomb) b. Rangkaian Paralel Rangkaian paralel adalah gabungan dua kapasitor atau lebih dengan kutub-kutub yang sama menyatu seperti gambar di bawah ini.



2.



Tiga buah kapasitor yang masing-masing kapasitasnya 4 µF, 6 µF, dan µF disusun aralel kemudian susunan tersebut dihubungkan dengan sumber tegangan sebesar 16 Volt. Besar tegangan pada masing-masing kapasitor, dan muatan pada masing-masing kapasitor……



Pembahasan Cp = C1 + C2 + C3 = 4 + 6 + 12 = 22 mF Qt = Cp × V = 22.10-6 × 16 = 3,52 × 10-4 Joule V1 = V2 = V3 = V = 16 Volt 3.



Pada rangkaian ini beda potensial ujung-ujung kapasitor akan sama karena posisinya sama. Akibatnya muatan yang tersimpan sebanding dengan kapasitornya. Muatan total yang tersimpan sama dengan jumlah totalnya. Muatan total yang tersimpan sama dengan jumlah totalnya. Dari keteranganya dapat disimpulkan sifat-sifat yang dimiliki paralel sebagai berikut: Q total = Q1 + Q2 + Q3 E = Vtotal = V1 = V2 = V3 Cp = C1 + C2 + C3 dengan: C1 = kapasitas C2 = kapasitas C3 = kapasitas Cp = kapasitas



kapasiator 1 (coulomb) kapasiator 2 (coulomb) kapasiator 3 (coulomb) total paralel (coulomb)



Contoh: 1. Dua buah kapasitor disusun seri dan dihubungkan dengan seumber tegangan 10 volt. Jika kapasitansi masing-masing kapasitor tersebut adalah 2 F dan 10 F, maka tentukanlah besar muatan yang tersimpan dalam rangkaian.



Perhatikan gambar rangkaian kapasitor di samping! Besar energi listrik pada rangkain tersebut adalah… (1 µF = 10-6 F)



Pembahasan Kapasitor pengganti rangkaian kapasitor seri-paralel Kapasitor 2 dan kapasitor 3 dirangkai paralel. Kapasitor pengganti : CA = C2 + C3 = 1 + 2 = 3 µF Kapasitor 1, kapasitor A dan kapasitor 4 dirangkai seri. Kapasitor pengganti : 1/CB = 1/C1 + 1/CA + 1/C4 = 1/3 + 1/3 + 1/6 = 2/6 + 2/6 + 1/6 = 5/6 CB = 6/5 µF Kapasitor B dan kapasitor 5 dirangkai paralel. Kapasitor pengganti : C = CB + C5 = 6/5 + 4 = 6/5 + 16/4 = 24/20 + 80/20 = 104/20 = 5,2 µF C = 5,2 x 10-6 Farad