KAPASITOR & KAPASITAS KAPASITOR

 Pengertian Kapasitansi Kapasitor

Kapasitor adalah sebuah benda yang dapat menyimpan muatan listrik. Benda ini terdiri dari dua pelat konduktor yang dipasang berdekatan satu sama lain tapi tidak sampai bersentuhan. Benda ini dapat menyimpan tenaga listrik dan dapat menyalurkannya kembali, kegunaannya dapat kamu temukan seperti pada lampu flash pada camera, juga banyak dipakai pada papan sirkuit elektrik pada komputer yang kamu pakai maupun pada berbagai peralatan elektronik.

Gelas kecil dapat menampung sedikit air minum, sedangkan gelas besar dapat menampung lebih banyak air minum. Semakin besar volume gelas, semakin banyak air yang dapat ditampung. Jadi setiap gelas mempunyai kapasitas atau ukuran kemampuan menampung air. Seperti gelas, kapasitor juga mempunyai kemampuan menampung muatan listrik dan energi potensial listrik. Kapasitas kapasitor atau ukuran kemampuan suatu kapasitor menyimpan muatan listrik dan energi potensial listrik disebut kapasitansi.

Faktor-faktor yang mempengaruhi kapasitansi

Ukuran kemampuan gelas menampung air ditentukan oleh volume gelas itu. Bagaimana dengan kapasitor, apa yang menentukan ukuran kemampuan kapasitor menyimpan muatan listrik ?

Gambar di samping menunjukkan kapasitor sederhana yang terdiri dari dua pelat konduktor yang terpisah sejauh jarak tertentu. Sebelum dihubungkan ke sumber tegangan, misalnya baterai, kedua pelat tidak bermuatan listrik. Selanjutnya salah satu pelat dihubungkan ke kutub positif baterai dan pelat lainnya dihubungkan ke kutub negatif baterai menggunakan kabel. 

Kapasitas Kapasitor merupakan kemampuan kapasitor buat menyimpan muatan listrik. Kapasitas suatu kapasitor, didefinisikan sebagai perbandingan tetap antara muatan Q yang bisa disimpan dalam kapasitor dengan beda potensial antara kedua konduktornya. Bentuk paling umum dari piranti penyimpanan muatan yaitu sebuah kapasitor 2 lempeng/pelat/keping. 

Muatan di lempeng/keping/pelat ini adalah +Q dan -Q, dan V merupakan tegangan listrik antar lempeng/pelat/keping. 

Satuan Kapasitansi Kapasitor

Satuan muatan listrik yaitu Coulomb dan satuan beda potensial listrik yaitu Volt, jadi berdasarkan persamaan kapasitansi diatas, satuan Kapasitansi yaitu Coulomb per Volt (C/V) atau disebut juga Farad (F).

Farad (F) tersebut ini berasal dari nama ilmuwan yang berasal dari Inggris bernama Michael Faraday dikemukakan pada tahun 1791 sampai 1867.

Jadi, 1 Farad = 1 Coulomb/Volt

Contohnya, sebuah kapasitor mempunyai nilai 2 Farad berarti kapasitor tersebut menyimpan muatan listrik sebesar +2 Coulomb pada salah satu pelat konduktor dan -2 Coulomb pada pelat konduktor lainnya.

Dimana, kedua pelat konduktor ini mempunyai beda potensial sebesar 1 Volt. Kalo baterai 12 Volt dihubungkan ke kapasitor tersebut, maka salah satu pelat konduktor bermuatan listrik sebesar Q = C.V = (2).(12 Volt) = +24 Coulomb.

Sedangkan, pelat konduktor lainnya yaitu bermuatan -24 Coulomb.

Perlu kamu tahu, kalo Farad yaitu satuan kapasitansi yang sangat besar jadi biasanya dipakai satuan lebih kecil yaitu mikroFarad atau μF (10-6 Farad) sampai pikoFarad atau pF (10-12 Farad).

Untuk lebih paham, kita bisa menonton video penjelasan berikut:

Kegunaan dari sebuah Kapasitor

• Mempunyai frekuensi pada radio penerima
• Menghilangkan bunga api pada sistem pengapian mobil
• Menyimpan muatan dan energi listrik sementara
• Sebagai filter dalam penyuplaian daya listrik
• Menyekat arus listrik searah, jadi arus searah (DC) gak bisa melewati sebuah kapasitor.

Jenis – Jenis Kapasitor

Berdasarkan bentuknya, kapasitor bisa dibedakan menjadi 3 jenis yaitu: Kapasitor keping sejajar, kapasitor bola, dan kapasitor silinder.

Untuk lebih paham, kita simak lagi penjelasan dalam video ini....

Sedangkan, kalo berdasarkan bahan pembuat dan fungsinya, kapasitor dibedakan menjadi beberapa jenis yaitu:

1. Kapasitor Mika

Kapasitor mika udah jarang sekali dipakai meski punya stabilitas bagus dan kapasitansinya yang cukup tinggi kira-kira diangka 1.000 pikoFarad (pF).

2. Kapasitor Keramik

Kapasitor ini berbahan keramik yang banyak dipakai dalam komponen aplikasi audio ke RF. Kapasitor ini paling umum dan paling banyak dipakai pada sebuah rangkaian Elektronika.

3. Kapasitor Elektrolit

Kapasitor elektrolit merupakan kapasitor yang terpolarisasi dan mampu menghasilkan kapasitansi tinggi, biasanya kira-kira diatas 1 mikroFarad(mF).

Jenis kapasitor ini banyak sekali dipakai buat aplikasi pasokan listrik frekuensi rendah dan aplikasi kopling audio.

4. Kapasitor Tantalum

Kapasitor jenis ini sama seperti kapasitor Elektrolit dan terpolarisasi dan mempunyai kapasitansi yang cukup tinggi.

Tapi, jenis kapasitor ini sering meledak kalo bekerja terus-menerus pada tekanan tinggi.

Selain keempat jenis kapasitor diatas, masih ada banyak lagi jenis kapasitor lainnya seperti kapasitor film, kapasitor kaca, kapasitor polikarbonat dan lainnya.

Faktor-faktor yang Mempengaruhi Kapasitansi

Ukuran kemampuan gelas menampung air ditentukan oleh volume gelas itu. Bagaimana dengan kapasitor, apa yang menentukan ukuran kemampuan kapasitor menyimpan muatan listrik ?

Gambar diatas menunjukkan kapasitor sederhana yang terdiri dari 2 pelat konduktor yang terpisah sejauh jarak tertentu. Sebelum dihubungkan ke sumber tegangan, misal baterai, kedua pelat gak bermuatan listrik.

Selanjutnya, salah satu pelat dihubungkan ke kutub positif baterai dan pelat lainnya dihubungkan ke kutub negatif baterai memakai kabel.

Setelah dihubungkan ke kutub positif baterai, muatan positif pada baterai menarik elektron yang bermuatan negatif pada pelat, jadi elektron berpindah ke kutub positif baterai.

Hal ini menyebabkan, pelat berkekurangan elektron (muatan negatif) dan berkelebihan proton (muatan positif) sehingga pelat jadi bermuatan positif.

Setelah dihubungkan ke kutub negatif baterai, muatan positif pada pelat menarik elektron yang bermuatan negatif pada kutub negatif baterai jadi elektron bergerak ke pelat.

Hal ini menyebabkan pelat berkelebihan elektron sehingga pelat menjadi bermuatan negatif.

Proses perpindahan elektron di antara pelat dan baterai terhenti setelah beda potensial antara kedua pelat sama dengan beda potensial antara kedua kutub baterai.

Gimana caranya agar muatan listrik pada kedua pelat konduktor bertambah? Atau, apa yang harus dilakukan agar terjadi perpindahan elektron lagi ?

Perpindahan elektron terjadi cuma saat beda potensial listrik di antara kedua kutub baterai lebih besar dari pada beda potensial listrik di antara kedua keping konduktor.

Agar terjadi perpindahan elektron lagi, muatan listrik pada masing-masing pelat konduktor bertambah maka baterai yang dipakai diganti dengan baterai lain atau sumber tegangan lain yang mempunyai beda potensial listrik lebih besar.

Perpindahan elektron terhenti saat beda potensial sumber tegangan sama dengan beda potensial kapasitor karena, kalo beda potensial sumber tegangan semakin besar maka, beda potensial kapasitor juga semakin besar.

Berdasarkan ulasan di atas bisa disimpulkan kalo, semakin besar muatan listrik yang tersimpan pada masing-masing pelat konduktor, maka semakin besar beda potensial listrik antara kedua pelat konduktor tersebut.

Rumus Kapasitor

Kapasitor kalo dilihat dari bentuknya tuh dibedakan menjadi 3 jenis, yaitu kapasitas kapasitor, kapasitor bola, dan kapasitor keping sejajar.

Nah, di bawah ini aku mau menjelaskan 3 rumus Kapasitor menurut bentuk kapasitornya.

1. Rumus Kapasitas Kapasitor

Kapasitas Kapasitor yaitu kemampuan Kapasitor yang bisa menyimpan suatu muatan listrik dan bisa didefinisikan sebagai suatu perbandingan tetap, antara muatan Q yang bisa disimpan didalam kapasitor dengan beda potensial diantara kedua konduktor.

Rumusnya: C = Q/V

Keterangan:

• C = Kapasitas kapasitor (Farad)
• Q = Muatan listrik yang disimpan (Coulomb)
• V = Beda potensial kedua ujungnya (Volt)

Nilai Kapasitansi kapasitor ini gak akan selalu bergantung pada nilai Q dan V, karena besaran nilai Kapasitansi sebuah Kapasitor it tergantung pada bentuk, posisi dan ukuran dari kedua keping dan jenis material insulator (pemisahnya). 

2. Rumus Kapasitor Bentuk Bola

Rumus Kapasitas kapasitor dalm bentuk bola ini buat mencari dan menghitung kapasitor dan buat besarnya Kapasitas kapasitor dalam bentuk bola ini bisa kamu lihat pada rumus di bawah ini.

C = 4.π .ε0.R

Keterangan:

• C = Kapasitas kapastiro (Farad)
• ε0 = Permitivitas ruang hampa = 8,85.10-12 C2/N.m2

3. Rumus Kapasitor Keping Sejajar

Kapasitor keping sejajar yaitu sebuah kapasitor yang terdiri dari 2 buah keping konduktor yang mempunyai luas yang sama dan dipasang secara sejajar.

C = ε0 A/d

Keterangan:

• C = Kapasitas kapasitor (Farad)
• ε0 = Permitivitas ruang hampa = 8,85.10-12 C2/N.m2
• A = Luas penampang masing-masing keping (m2)
• d = Jarak antar keping

Rumus kapasitor keping sejajar diatas dipakai kalo antara keping itu berisi udara, tapi kalo antara kepingnya itu diisi oleh medium dielektrik lain seperti keramik, porselen dan mika yang mempunyai Koefisien Dielektrikum K, maka rumusnya seperti ini:

C = ε0.K.(A/d)
C = ε.A/d
dimana, ε = ε0.K 

Contoh Soal Kapasitor

1. Ada sebuah Kapasitor dengan mempunyai besaran kapasitas sebesar 0.8 μF yang dimuati oleh sebuah Baterai berkapasitas 20 Volt. Maka berapakah Muatan yg tersimpan didalam Kapasitor tersebut?

Jawaban:

Diketahui:

• C = 0.8 μF sama dengan 8 x 10-7 F
• V = 20 Volt

Ditanya: Berapakah nilai Q?

Jawab:

• C = Q/V sehingga Q = C.V
• Q = 8 x 10-7 x 20
• Q = 1.6 x 10-5 coulomb

Jadi, nilai muatan yang tersimpan didalam kapasitor adalah 1.6 x 10-5 coulomb

2. Terdapat sebuah Kapasitor Keping Sejajar dengan mempunyai Luas tiap kepingnya sebesar 2000 cm2 dan terpisah sejauh 2 centimeter antara satu dengan lain. Berapakah nilai Kapasitas Kapasitor tersebut ?

Jawabannya:

• C = 8,85.10-12 . (0,2./0,002)
• C = 8,85.10-12 x 100
• C = 8,85.10-10 farad

 Video 1 Contoh Soal Kapasitor

 Video 2 Contoh Soal Kapasitor