Capacitor

61

Kapasitor

3.1 Pendahuluan

(a)

(b)

Gambar 3.1. (a) dan (b). Struktur

dasar dari sebuah kapasitor.

Berpindahnya elektron (muatan

negatif) ke plat positif dan proton

(muatan positif) ke plat negative

seperti yang terlihat pada gambar 3.2

di samping ini merupakan suatu

peristiwa perpindahan muatan listrik,

tempat berlangsungya peristiwa

tersebut dinyatakan sebagai medan

elektrostatis (electrostatic field).

Pada prinsipnya kapasitor

merupakan susunan dua buah konduktor

yang dipisahkan oleh sebuah isolator

seperti yang terlihat pada gambar 3.1 di

samping ini. Konduktor-konduktor

tersebut berupa plat (piringan) tipis yang

berada di antara suatu penyekat isolator

dan kedua konduktor tersebut dibagi

menjadi 2 (dua), yaitu plat positif dan

plat negatif. Jika di antara kedua plat

tersebut diberikan sebuah elektron maka

akan muncul sebuah gaya yang akan

menarik elektron tersebut menjauh dari

plat negatif menuju plat postif. Demikian

juga dengan muatan positif, muatan

tersebut ditarik menjauh dari plat positif

menuju plat negatif.

Gambar 3.2. Perpindahan muatan listrik

pada medan elektrostatis (electrostatic

field).

62

Pada umumnya kapasitor dibuat dari plat yang tipis (plat positif dan negatif)

serta penyekat isolator seperti kertas, polyester dan resin, namun kapasitor juga

dapat terbentuk dari sesuatu yang tidak diharapkan seperti lapisan antara dua jenis

semikonduktor yang berbeda (positif dan negatif) pada suatu dioda.

Muatan-muatan listrik yang berpindah pada medan elektrostatis (electro

static) akan menyebabkan timbulnya beda potensial antara plat positif dan plat

negatif. Muatan-muatan listrik yang berpindah tersebut dinyatakan sebagai Q dan

memiliki satuan coulomb, sedangkan beda potensial antara kedua plat tersebut

dinyatakan sebagai V dan memiliki satuan volt.

Plat positif dan negatif pada kapasitor memiliki keterbatasan dalam

menampung proton (muatan positif) dan elektron (muatan negatif). Keterbatasan

pada plat positif dan plat negative tersebut merupakan batas kemampuan kapasitor

dalam menyimpan muatan dan dinyatakan sebagai kapasitansi (C) serta memiliki

satuan Farad. Umumnya digunakan satuan yang lebih kecil untuk menyatakan

kapasitas tersebut seperti piko Farad, nano Farad dan mikro Farad.

Hubungan antara kapasitansi (C), muatan listrik (Q) dan tegangan (V) dapat

dinyatakan secara matematis sebagai berikut:

V

QC

Di mana:

C = Kapasitansi Farad

Q = Muatan listrik Coulomb

V = Tegangan Volt

Gambar 3.3. Hubungan antara Q dan C.

Sedangkan rumus umum muatan

listrik adalah sebagai berikut:

tIQ

Di mana:

I = Arus listrik AAmpere /

t = Waktu ikdet

63

3.1.1 Simbol

Gambar 3.4. (a). Simbol kapasitor non-

polar.

(b). Simbol kapasitor bipolar.

(c). Simbol kapasitor variabel.

Pada prinsipnya terdapat dua jenis

kapasitor, yaitu:

1. Kapasitor yang tidak dibuat.

2. Kapasitor buatan.

Kapasitor yang tidak dibuat adalah

kapasitor yang terjadi tanpa dibuat

secara sengaja.

Kapasitor jenis ini dapat kita ketahui dengan mudah, yaitu seperti kapasitor

yang terjadi di antara dua kabel transmisi maupun distribusi yang mengalir arus

listrik, kemudian di antara 2 (dua) jenis semikonduktor. Berbeda dengan kapasitor

yang tidak dibuat, kapasitor buatan dibuat untuk kebutuhan elektronika yang

memanfaatkan kapasitansi sebagai pengendali maupun pemicu (trigerr) sebuah

rangkaian elektronika dan kapasitor tersebut dilambangkan seperti yang terlihat

pada gambar 3.4 di atas ini.

3.1.2 Kuat Medan Listrik (electric field strength)

gambar 3.5. Perpindahan elektron dan

proton akan menimbulkan medan listrik

diantara kedua plat.

Ruang di antara plat positif dan

plat negatif pada kapasitor akan

menimbulkan garis-garis gaya listrik

yang membentuk sebuah medan listrik.

Medan listrik tersebut semakin kuat bila

tegangan yang diberikan kepada

kapasitor semakin besar dan jarak

antara kedua plat (positif dan negatif)

tersebut semakin dekat. Hubungan

antara tegangan dan jarak tersebut

hingga menimbulkan medan listrik

disebut sebagai kuat medan listrik dan

64

Gambar 3.6. Medan listrik di antara

kedua plat berbanding lurus dengan

tegangan yang diberikan.

dinyatakan sebagai E . Secara

matematis antara tegangan dan jarak

serta kuat medan listrik dapat ditulis

sebagai berikut:

d

VE

Secara sederhana rumus di atas

menjelaskan bahwa:

1. Kuat medan listrik berbanding

lurus dengan tegangan.

2. Kuat medan listrik berbanding

terbalik dengan jarak antara kedua

plat.

Di mana:

)(voltTeganganV

meterplatduaantaraJarakd

meter

voltlistrikmedanKuatE

3.1.3 Kerapatan Fluks (electric flux density)

Perpindahan elektron dan proton pada plat (negatif dan positif) selain

menimbulkan medan listrik juga akan menimbulkan medan magnet. Garis-garis

yang menggambarkan kuat medan magnet tersebut dinyatakan sebagai garis-garis

fluks dan disimbolkan dengan Ψ (psi). Garis-garis fluks tersebut diukur

berdasarkan kerapatannya antara satu dan lainnya serta dinyatakan sebagai

kerapatan fluks. Kerapatan fluks tersebut merupakan jumlah garis-garis fluks yang

melewati sebuah bidang yang tegak lurus terhadap arah aliran fluks. Secara

matematis hubungan antara kerapatan fluk, bidang dan muatan listrik dapat

dinyatakan sebagai berikut:

A

QD

65

Di mana:

D = Kerapatan fluks

2meter

coulomb


A = Luas bidang 2meter

3.1.4 Permitivitas (permittivity)

Gambar 3.7. Dielektrik adalah bahan

yang berada di antara plat positif dan

plat negatif.

Gambar 3.8. Umumnya digunakan

bahan isolator sebagai pemisah plat

positif dan plat negatif pada kapasitor

buatan.

Perbandingan antara kerapatan

fluks dan kuat medan listrik merupakan

suatu bilangan konstanta yang

dinyatakan sebagai faktor dielektrik.

Faktor dielektrik merupakan faktor

yang disebabkan oleh perbedaan jenis

bahan yang digunakan di antara plat

positif dan plat negative pada kapasitor.

Faktor tersebut akan menyebabkan

perbedaan kerapatan fluks terhadap

kuat medan listrik yang tetap untuk

jenis bahan yang digunakan serta

dinyatakan sebagai pemitivitas. Secara

matematis hubungan antara kerapatan

fluks, kuat medan listrik dan faktor

dielektrik (permitivitas) dapat ditulis

sebagai berikut:

0E

D

Di mana:

D = Kerapatan fluks

2meter

coulomb

66

Gambar 3.9. Setiap bahan memiliki

nilai permitivitas yang berbeda antara

satu dan lainnya.

E = Kuat medan listrik

meter

volt

0 = Permitivitas (udara bebas)

Persamaan di atas berlaku untuk

plat positif dan plat negatif yang

terpisah oleh udara bebas, sedangkan

umumnya kapasitor dibuat dengan

menggunakan bahan penyekat isolator

yang terbuat dari kertas, polyester dan

resin sehingga diperlukan satu

parameter lain untuk menentukan

permitivitas pada bahan-bahan tersebut

permitivitas relatif. Permitivitas relatif

merupakan perbandingan antara

kerapatan fluks pada material dan

kerapatan fluks di ruang hampa.

Secara matematis hubungan antara kerapatan fluks, kuat medan listrik,

permitivitas udara bebas dan permitivitas relatif dapat ditulis sebagai berikut:

rE

D 0

Di mana:

relatifaspermitivitr

3.1.5 Kuat Dielektrik (dielectric strength)

Setiap bahan yang memisahkan plat positif dan plat negatif memiliki

kemampuan yang berbeda-beda dalam menahan jumlah maksimum dari kuat

medan. Kemampuan tersebut dinyatakan sebagai kuat dielektrik dan disimbolkan

dengan mE . Secara matematis kuat dielektrik dapat ditulis sebagai berikut:

d

VE m

m

67

Di mana:

meter

voltdielektrikKuatEm

voltmaksimumTeganganVm

meterDiameterd

3.1.6 Energi Tersimpan (energy stored)

Selama terjadi perpindahan elektron dan proton pada plat positif dan plat

negatif maka telak terjadi penyimpanan energi. Penyimpanan energi tersebut

dinyatakan sebagai energi tersimpan dan disimbolkan sebagai W . Secara

matematis energi yang tersimpan pada kapasitor dapat ditulis sebagai berikut:

2

2

1CVW

Di mana:

jouleskapasitorpadatersimpanyangenergiW

C = Kapasitansi Farad

voltTeganganV

3.1.7 Pengisian dan Energi

Gambar 3.10. Pengoperasian dasar dari

sebuah kapasitor.

Secara sederhana pengoperasian

kapasitor dapat dikelompokan ke dalam

dua bagian seperti terlihat pada gambar

3.10 di samping ini, yaitu:

1. Mengisi muatan ke dalam

kapasitor.

2. Mengeluarkan muatan ke luar

kapasitor.

Mengisi muatan ke dalam kapasitor adalah mengalirkan elektron dari plat

negatif menuju plat positif. Sebelum elektron tiba di plat positif, elektron tersebut

68

akan melalui bahan dielektrik yang berada di antara plat positif dan plat negatif

Gambar 3.11. Dua cara mengisi muatan

ke dalam kapasitor (charge).

sehingga elektron harus memenuhi

dielektrik tersebut terlebih dahulu untuk

dapat tiba di plat positif. Elektron-

elektron yang memenuhi bahan

dielektrik tersebut merupakan inti dari

proses mengisi muatan, sejumlah besar

elektron tersimpan di dalam bahan

dielektrik sehingga pada saat tersebut

kapasitor dinyatakan telah bermuatan

listrik.

Mengeluarkan muatan ke luar

kapasitor adalah mengeluarkan muatan

listrik yang tersimpan di dalam

dielektrik. Proses tersebut dapat

dilakukan dengan menghubungkan

kapasitor dengan sebuah resistor

(beberapa mega Ohm). Kapasitor dan

resistor tersebut akan membentuk

sebuah rangkaian tertutup yang

merupakan syarat utama untuk

terjadinya aliran muatan listrik. Pada

saat tersebut muatan yang tersimpan di

dielektrik akan mengalir ke resistor

sehingga muatan yang berada di

dielektrik akan kosong dan peristiwa

tersebut merupakan inti dari

mengeluarkan muatan ke luar kapasitor

serta kapasitor dinyatakan dalam

keadaan kosong (tanpa muatan).

Mengisi muatan ke dalam

kapasitor dapat dilakukan dengan dua

cara seperti terlihat pada gambar 3.11 di

samping ini, yaitu:

1. Mengisi muatan dengan sumber

arus searah (direct current).

2. Mengisi muatan dengan sumber

arus bolak-balik (alternating

current).

(a)

69

(b)

Gambar 3.12. (a) dan (b). Mengisi

muatan ke dalam kapasitor dengan

menggunakan arus searah (direct

current).


kapasitor dengan menggunakan sumber

arus searah seperti terlihat pada gambar

3.12 di atas hanya dapat dilakukan

sekali. Hal tersebut sesuai dengan sifat

arus searah yang bersifat linear yaitu

pengsisan elektron akan berhenti

setelah elektron memenuhi dielektrik

dan tiba ke plat positif dari plat negatif.


kapasitor dengan menggunakan sumber

arus bolak balik seperti yang terlihat

pada gambar 3.13 di samping ini dapat

dilakukan secara berulang-ulang. Hal

tersebut sesuai dengan sifat arus bolak-

balik yang berbentuk sinusoidal yaitu

pada fase positif elektron akan mengalir

dari plat negatif lalu memenuhi

dielektrik hingga tiba di plat positif dan

pada fase negatif elektron akan

mengalir keluar dari plat positif menuju

plat negatif. Hal tersebut akan

berlangsung secara terus-menerus

hingga sumber arus bolak-balik dan

kapasitor tidak membentuk sebuah

rangkaian tertutup.

(a)

(b)

70

(c)

(d)

(e)

Gambar 3.13. (a), (b), (c), (d) dan (e).

Mengisi muatan ke dalam kapasitor

dengan menggunakan arus bolak-balik

(alternating current).

3.2 Rangkaian Kapasitor

Pada dasarnya rangkaian kapasitor dapat dikelompokan ke dalam 2 (dua)

bagian, yaitu:

1. Rangkaian seri

2. Rangkaian paralel.

3.2.1 Rangkaian Seri

Gambar 3.14. Kapasitor yang disusun

secara seri.

Pada prinsipnya kapasitor-kapasitor

yang dihubungkan secara seri adalah

sama dengan resistor-resistor yang

71

dihubungkan secara seri. Pada kapasitor-kapasitor yang dihubungkan secara seri

seperti terlihat pada gambar 3.14 di samping ini, kapasitor-kapasitor tersebut

disusun secara berturut-turut, terminal suatu kapasitor bertemu dengan terminal

kapasitor lainnya. Hubungan tersebut menyerupai sebuah tali yang direntangkan.

3.2.2 Rangkaian Paralel

Gambar 3.15. Kapasitor yang

dihubungkan secara paralel.

Pada prinsipnya kapasitor-kapasitor

yang dihubungkan secara paralel adalah

sama dengan resistor-resistor yang

dihubungkan secara paralel. Pada

kapasitor yang dihubungkan secara

paralel seperti yang terlihat pada gambar

3.15 di samping ini, kapasitor-kapasitor

tersebut disusun secara sejajar, setiap

terminal kapasitor berada di suatu simpul.

Secara sederhana hubungan tersebut

menyerupai sebuah lintasa kereta api.

3.3 Hubungan Seri

Gambar 3.16. Beberapa parameter pada

kapasitor hubungan seri.

Pada kapasitor-kapasitor yang

dihubungkan secara seri akan mengalir

arus listrik yang sama besarnya

sehingga setiap kapasitor mendapatkan

jumlah muatan listrik yang sama besar

antara satu kapasitor dan lainnya.

Kapasitor-kapasitor tersebut memiliki

ketergantungan antara yang satu dengan

lainnya, jika suatu kapasitor dilepas

dari hubungan seri tersebut maka

kapasitor-kapasitor lainnya akan tidak terhubung dengan sumber daya.

Pada prinsipnya ada beberapa parameter yang sebaiknya diketahui pada

72

kapasitor-kapasitor-kapasitor yang dihubungkan secara seri seperti yang terlihat

pada gambar 3.16 di atas, yaitu:

1. Kapasitansi total pada kapasitor

2. Muatan total pada kapasitor.

3. Tegangan pada setiap kapasitor.

3.3.1 Kapasitansi Total Pada Kapasitor Hubungan Seri


dihubungkan secara seri.

Gambar 3.19. Menghitung kapasitansi

total dari sebuah rangkaian kapasitor

hubungan seri

Gambar 3.18. Sumber tegangan dilepas

dari rangkaian untuk mengukur

kapasitansi total.

Kapasitor-kapasitor bila kita

hubungkan secara seri seperti yang

terlihat pada gambar 3.17 di samping

ini maka akan membentuk suatu

kapasitansi ekivalen seperti yang

terlihat pada gambar 3.18 dan 3.19 dan

dinyatakan sebagai kapasitansi total

pada kapasitor. Kapasitansi total pada

kapasitor tersebut merupakan nilai

kapasitansi seluruh kapasitor yang

dihubungkan secara seri. Secara

matematis hubungan kapasitansi total

dengan kapasitor-kapasitor yang

dihubungkan secara seri dapat ditulis

sebagai berikut:

73

321

1111

CCCCseri

Di mana:

seriC =Kapasitansi total Farad

1C = Kapasitansi pada 1kapasitor Farad



3.3.2 Muatan Total Pada Kapasitor Hubungan Seri

Gambar 3.20. Rangkaian ekivalen

dari untuk C1, C2 dan C3.

Gambar 3.21. Nilai muatan total pada

kapasitor.

Setelah mengetahui kapasitansi total

pada rangkaian kapasitor hubungan seri

maka parameter selanjutnya adalah

muatan total pada kapasitor. Untuk

mengetahui muatan total pada kapasitor-

kapasitor yang dihubungkan secara seri

maka terlebih dahulu harus diketahui

kapasitansi total pada kapasitor-kapasitor

hubungan seri tersebut seperti yang

terlihat pada gambar 3.20 di samping ini.

Pada bagian sebelumnya kita telah

mengetahui bahwa kapasitansi total pada

kapasitor-kapasitor seperti yang terlihat

pada gambar 3.19 adalah F43,3 atau

7

24 F maka setelah mendapatkan nilai

tersebut kita harus mengetahui muatan

total pada kapasitor total tersebut seperti

yang terlihat pada gambar 3.21 di

samping ini. Secara matematis muatan

pada kapasitor total dapat ditulis sebagai

74

berikut:

CVQT

Di mana:

C = kapasitansi Farad

V = Tegangan volt


3.3.3 Tegangan Pada Setiap Kapasitor Hubungan Seri

Gambar 3.23. Tegangan pada setiap

kapasitor hubungan seri.

Gambar 3.24. Menghitung tegangan

pada setiap kapasitor yang dihubungkan

secara seri.

Setelah mengetahui kapasitansi

dan muatan total pada kapasitor-

kapasitor yang dihubungkan secara seri

maka kita harus mencari satu parameter

lainnya, yaitu nilai tegangan pada setiap

kapasitor seperti yang terlihat pada

gambar 3.23 di samping ini. Nilai

tegangan pada setiap kapasitor seperti


samping ini adalah nilai tegangan yang

dapat dihasilkan kapasitor berdasarkan

oleh muatan listrik yang tersedia dan

kapasitas kapasitor dalam menyimpan

muatan-muatan tersebut. Secara

matematis hubungan antara muatan

listrik, kapasitansi dan tegangan pada

setiap kapasitor dapat ditulis sebagai

berikut:

322

11 ,,

C

QV

C

QV

C

QV

Di mana:

1V = Tegangan pada 1kapasitor volt

75



Q = Muatan listrik coulomb

1C = Kapasitansi pada 1kapasitor farad



3.4 Hubungan Paralel

Gambar 3.25. Beberapa parameter pada

kapasitor hubungan paralel.

Setiap kapasitor-kapasitor yang

dihubungkan secara paralel akan

mendapatkan nilai tegangan yang sama

besarnya. Kapasitor-kapasitor tersebut

tidak memiliki ketergantungan antara

yang satu dengan lainnya, jika suatu

kapasitor dilepas dari hubungan paralel

tersebut maka kapasitor-kapasitor

lainnya tetap terhubung dengan sumber

daya.

Pada prinsipnya ada beberapa parameter yang sebaiknya diketahui pada

kapasitor-kapasitor yang dihubungkan secara paralel seperti yang terlihat pada

gambar 3.25 di atas, yaitu:

1. Kapasitansi total pada kapasitor.

2. Muatan total pada kapasitor.

3. Tegangan pada setiap kapasitor.

3.4.1 Kapasitansi Total Pada Kapasitor Hubungan Paralel

Kapasitor-kapasitor yang dihubungkan secara paralel seperti yang terlihat

pada gambar 3.26 di bawah ini akan membentuk suatu kapasitansi ekivalen seperti

yang terlihat pada gambar 3.27 di bawah ini. Nilai kapasitansi ekivalen tersebut

merupakan nilai kapasitansi seluruh kapasitor yang dihubungkan secara paralel

76


dihubungkan secara paralel.

Gambar 3.28. Menghitung kapasitansi

total dari sebuah rangkaian kapasitor

hubungan paralel.

dan dinyatakan sebagai kapasitansi total

pada kapasitor hubungan paralel.

Secara matematis hubungan kapasitansi

total dengan kapasitor-kapasitor yang

dihubungkan secara paralel dapat

ditulis sebagai berikut:

nparalel CCCCC ...321

Di mana:

paralelC = Kapasitansi total pada

kapasitor hubungan paralel

1C = Kapasitansi pada 1kapasitor



Gambar 3.27. Sumber tegangan dilepas

dari rangkaian untuk mengukur

kapasitansi total.

77

3.4.2 Muatan Total Pada Kapasitor Hubungan Paralel

Gambar 3.29. Rangkaian ekivalen

untuk C1, C2 dan C3.

Gambar 3.30. Nilai muatan total pada

kapasitor.


total pada rangkaian kapasitor

hubungan paralel, maka parameter

selanjutnya adalah muatan total pada

pada kapasitor. Untuk mengetahui

muatan total pada kapasitor-kapasitor

yang dihubungkan secara paralel maka

terlebih dahulu harus diketahui

kapasitansi total pada kapasitor-

kapasitor hubungan paralel tersebut


di samping ini.

Pada bagian sebelumnya kita telah

mengetahui bahwa kapasitansi total

pada kapasitor-kapasitor seperti yang

terlihat pada gambar 3.28 adalah F42

dan setelah mendapatkan nilai tersebut

kita harus mengetahui muatan total

pada kapasitor total tersebut seperti

yang terlihat pada gambar 3.30. Secara

matematis muatan total pada kapasitor

dapat ditulis sebagai berikut:

VCQ nn

Di mana:

nC = Kapasitansi nkapasitor farad

V = Tegangan volt

nQ = Muatan nkapasitor coulomb

78

3.4.3 Tegangan Pada Setiap Kapasitor

Gambar 3.31. Tegangan pada setiap

kapasitor hubungan paralel.

Gambar 3.32. Mengukur tegangan pada

setiap kapasitor hubungan paralel.


dan muatan total pada kapasitor-

kapasitor yang dihubungkan secara

paralel maka kita harus mencari satu

parameter lainnya, yaitu nilai tegangan

pada setiap kapasitor seperti yang

terlihat pada 3.31 di samping ini. Nilai

tegangan pada setiap kapasitor seperti


samping ini adalah nilai tegangan yang

dapat dihasilkan kapasitor berdasarkan

oleh muatan listrik yang tersedia dan

kapasitas kapasitor dalam menyimpan

muatan-muatan tersebut. Secara

matematis hubungan antara muatan

listrik, kapasitansi dan tegangan pada

setiap kapasitor dapat ditulis sebagai

berikut:

3

33

2

22

1

11 ,,

C

QV

C

QV

C

QV

Di mana:

1V = Tegangan pada voltkapasitor1



1Q = Muatan Coulombkapasitor1



1C = Kapasitansi Faradkapasitor1

79



3.5 Tegangan Operasi

(a)

(b)

Gambar 3.33. (a) dan (b). Beberapa

kapasitor yang bocor.

Gambar 3.34. kapasitor yang rusak.

Sebuah kapasitor memiliki batas

kemampuan maksimum dalam

menerima tegangan dan dinyatakan

sebagai tegangan operasi sebuah

kapasitor. Tegangan operasi tersebut

umumnya tertulis pada badan kapasitor

seperti 10V, 50V dan lain sebagainya.

Batas tegangan operasi

memberitahukan kepada kita bahwa

kapasitor tidak dapat bekerja di atas

nilai tersebut dan bahkan

mengakibatkan kapasitor menjadi bocor


di samping ini atau bahkan rusak sama

sekali seperti yang terlihat pada gambar

3.34.

Bila kapasitor digunakan pada

tegangan ac (alternating current) maka

tegangan puncak dari tegangan ac

tersebut harus diketahui. Secara

matematis tegangan maksimum dapat

ditulis sebagai berikut:

rmsmaksimum VV 2

Di mana:

maksimumV = Tegangan maksimum volt

80

rmsV = Tegangan efektif (root mean square)

Umumnya tegangan efektif yang tersedia pada suplai ac adalah 220V, maka

tegangan maksimum dari suplai ac tersebut adalah:

VVmaksimum 2202

VVmaksimum 311

Maka kapasitor yang memiliki tegangan operasi di atas 311V (umumnya

400V) aman digunakan pada suplai ac.

3.6 Reaktansi Kapasitif

Kapasitor yang digunakan pada suplai ac (alternating current) akan

menimbulkan tahanan terhanan arus ac tersebut. Secara matematis tahanan yang

ditimbulkan oleh kapasitor tersebut dapat ditulis sebagai berikut:

C

CC f

VX atau

CfX C 2

106

Di mana:

CX = Reaktansi kapasitif Ohm

f = Frekuensi suplai ac Hertz

C = Kapasitansi FmikroFarad

3.7 Jenis Kapasitor

Gambar 3.35. Berbagai macam

kapasitor tetatp (fixed resistor).

Pada umumnya kapasitor terbagi

ke dalam 2 (dua) kelompok, yaitu:

1. Kapasitor tetap (fixed capacitor).

2. Kapasitor variabel (variable

capacitor).

Kapasitor tetap (fixed capacitor)


di samping ini adalah kelompok

kapasitor yang memiliki nilai

81

Gambar 3.36. Kapasitor variabel

(variable capacitor).

kapasitansi tetap, sedangkan kapasitor

variabel (variable capacitor) seperti

yang terlihat pada gambar 3.36 adalah

kelompok kapasitor yang nilai

kapasitansinya dapat disesuaikan sesuai

kebutuhan pada rentang nilai tertentu.

Kapasitor tetap (fixed capacitor) adalah

kelompok kapasitor yang memiliki nilai

kapasitansi tetap, sedangkan kapasitor

variabel (variable capacitor) adalah

kelompok kapasitor yang nilai

kapasitansinya dapat disesuaikan sesuai kebutuhan pada rentang nilai tertentu.

Kapasitor keramik (ceramic capacitor), kapasitor polyester (polyester capacitor),

kapasitor kertas (paper capacitor), kapasitor elektrolit (electrolytic capacitor),

kapasitor plastik (plastic capacitor), kapasitor oksida titanium (titanium oxide

capacitor) dan kapasitor mika (mica capacitor) merupakan jenis kapasitor dari

kelompok kapasitor tetap (fixed capacitor), sedangkan varco (variable condenser)

dan trimmer merupakan jenis kapasitor dari kelompok kapasitor variabel (variable

capacitor).

3.7.1 Kapasitor Keramik (ceramic capacitor)

(a)

Pada umumnya kapasitor keramik


di samping ini menggunakan bahan

titanium acid barium sebagai bahan

dielektriknya.

Umumnya kapasitor keramik

digunakan pada rangkaian yang

memiliki frekuensi tinggi.

Kemampuannya digunakan untuk

82

(b)

(c)

Gambar 3.37. Berbagai kapasitor

keramik (ceramic capacitor).

melewatkan sinyal frekuensi tinggi

menuju ke ground. Karena

kemampuannya tersebut, kapasitor

keramik tidak tepat digunakan untuk

rangkaian analog, karena kapasitor

keramik dapat mengubah bentuk sinyal

analog tersebut.

Kapasitor keramik memiliki

ukuran fisik yang kecil dan tidak

memiliki polaritas serta karena

kapasitor jenis ini umum digunakan

pada rangkaian frekuensi tinggi maka

nilai kapasitansi yang tersedia juga

berukuran kecil, namun pada jenis

material tertentu yang memiliki

permitivitas yang tinggi, kapasitor

berkapasitansi tinggi dapat dibuat

dalam ukuran fisik yang kecil dengan

tegangan kerja yang tinggi. Kapasitor

keramik tersedia dalam rentang

antara pF1 sampai F1,0 dan dapat

digunakan pada rentang temperatur

yang luas.

Jika pada kapasitor keramik tertulis kode 103 maka kapasitansi dari kapasitor

tersebut adalah:

pertamabilangan1

keduabilangan0

312 10103 pengalifaktor

FaradFaradFarad 89312 101010101010

F01,0

83

3.7.2 Kapasitor Elektrolit (electrolytic capacitor)

(a) (b)

(c)

(d)

Gambar 3.38. (a), (b) dan (c). Berbagai

kapasitor elektrolit (electrolytic

capacitor).

(d). Konstruksi kapasitor elektrolit.

Kapasitor elektrolit (electrolytic

capacitor) menggunakan bahan

aluminimum yang teroksidasi sebagai

bahan elektrodanya. Kapasitor elektolit

tersebut memiliki perbedaan polaritas

pada kedua kakinya, oleh karena itu

kapasitor jenis ini digunakan pada

rangkaian dc yang memiliki polaritas

berbeda secara tetap. Untuk

menggunakan kapasitor elektrolit maka

kita harus memperhatikan letak

polaritas antara kapasitor dan catu daya,

pemasangan yang salah akan

menyebabkan kapasitor menjadi rusak

bahkan meledak.

Pada umumnya kapasitor elektrolit

(electrolytic capacitor) digunakan pada

rangkaian power supply dan low pass

filter. Penggunaan tersebut berdasarkan

kapasitansi yang dimiliki oleh kapasitor

jenis ini cukup besar bahkan bernilai

beberapa Farad. Kapasitansi yang besar

tersebut sangat dibutuhkan untuk

meredam lonjakan dari tegangan

maupun arus pada power supply dan

low pass filter sehingga tegangan

keluaran power supply menjadi aman

serta frekuensi rendah pada sinyal

masuk low pass filter dapat

dihilangkan.

84

3.7.3 Kapasitor Kertas (paper capacitor)

(a)

(b)

(c)

Gambar 3.39. (a) dan (b). Berbagai

kapasitor kertas (paper capacitor).

(c). Konstruksi kapasitor kertas.

Kapasitor kertas atau yang disebut

juga dengan paper capacitor seperti


samping ini merupakan jenis kapasitor

yang menggunakan bahan kertas

sebagai bahan dielektriknya. Untuk

membuat bahan dielektrik tersebut

maka panjang gulungan kertas

disesuaikan dengan nilai kapasitansi

yang dibutuhkan. Seluruh kertas

tersebut umumnya dipenuhi dengan

minyak atau lilin untuk mencegah

timbulnya uap (lembab) dan kemudian

ditempatkan di dalam sebuah wadah

plastik atau aluminium untuk

melindunginya.

Pada umumnya kapasitor kertas

(paper capacitor) dirancang untuk

pengoperasian tegangan tinggi

(biasanya di atas 150 kV) yang kurang

mempertimbangkan kerugian, namun

ada juga yang digunakan pada aplikasi

radio (biasa dipasang bersamaan

dengan osilator dan varco). Kapasitor

jenis umumnya mempunyai daya tahan

yang kurang baik. Kapasitor kertas

tersebut tersedia dalam rentang

pF500 sampai F10 , yaitu sebagai

berikut:

85

1. pF200 sampai pF500 untuk aplikasi gelombang menengah (medium wave,

190 meter hingga 500 meter).

2. pF000.1 sampai pF200.2 untuk aplikasi gelombang pendek (short wave, 40

meter hingga 130 meter).

3.7.4 Kapasitor Mika (mica capacitor)

(a) (b)

(c)

(d)

Gambar 3.40. (a). Sebuah kapasitor

mika (mica capacitor).

(b), (c) dan (d). Berbagai kapasitor

mika berlapis perak (silvered mica

capacitor).

Kapasitor mika atau yang disebut

juga mica capacitor seperti yang


ini menggunakan bahan mika sebagai

bahan dielektriknya. Bahan dielektrik

tersebut memiliki koefisien temperatur

yang rendah sehingga membuat tingkat

kestabilan kapasitor mika cukup baik.

Bahan mika juga memiliki karakteristik

yang cukup baik terhadap frekuensi,

oleh karena itu selain memiliki tingkat

kestabilan yang cukup baik, kapasitor

mika juga umum digunakan pada

rangkaian resonansi dan filter untuk

frekuensi tinggi seperti radio pemancar

serta pada rangkaian bertegangan

tinggi.

Saat ini kapasitor mika telah

dibuat dengan sedikit penambahan,

yaitu mika dilapisi lapisan perak pada

kedua sisinya. Kapasitor mika yang

telah diubah tersebut dinyatakan

sebagai kapasitor mika berlapis perak

(silvered mica capacitor).

86

3.7.5 Kapasitor Plastik (plastic capacitor)

(a)

(b)

Gambar 3.41. Berbagai jenis kapasitor

plastik (plastic capacitor).

Kapasitor plastik atau yang disebut

juga dengan plastic capacitor seperti


samping ini menggunakan material

plastik sebagai material dielektriknya.

Material plastik yang digunakan

tersebut umumnya adalah polysterene

dan Teflon. Secara konstruksi kapasitor

plastik menyerupai konstruksi kapasitor

kertas dan tentu bahan dasar yang

digunakan berbeda, pada kapasitor

plastik digunakan film plastik.

Pada umumnya kapasitor plastik

(plastic capacitor) dapat digunakan

dengan baik pada pengoperasian yang

tinggi temperatur dan selai itu kapasitor

jenis ini presisi nilai kapasitansi yang

dapat dihandalkan serta daya tahannya

yang cukup baik.

87

3.7.6 Trimmer

(a)

(b)

(c)

(d)

Gambar 3.42. (a), (b) dan (c). Berbagai

trimmer.

(d). Simbol trimmer.

Trimmer seperti yang terlihat pada

gambar 3.42 di samping ini merupakan

salah satu jenis kapasitor dari kelompok

kapasitor variabel. Trimmer umumnya

menggunakan keramik atau plastik

sebagai bahan dielektriknya.

Kapasitansi pada trimmer (biasanya di

bawah pF100 ) dapat disesuaikan

dengan memutar sekrup yang berada di

atasnya dengan menggunakan obeng,

kapasitor jenis ini biasa digunakan

untuk memilih gelombang pada

frekuensi tertentu

88

3.7.7 Varco (variable condenser)

(a)

(b)

Gambar 3.43. (a) dan (b). Berbagai

macam varco (variable condenser).

Varco atau yang disebut juga

dengan variable condenser seperti yang


ini merupakan salah satu jenis kapasitor

dari kelompok kapasitor variabel.

Kapasitor jenis ini umumnya

menggunakan udara sebagai bahan

dielektriknya. Varco tersedia dalam

rentang pF100 sampai pF1000 .

Pada umumnya variable capacitor

digunakan pada aplikasi radio dan

rangkaian elektronik lainnya yang

memperhitungkan rugi-rugi serta

membutuhkan kapasitor variabel.

Documents

Capacitor