Bahan Makalah Fisika tentang Kapasitor

Pengertian Kapasitor

Kapasitor adalah suatu komponen elektronika yang berfungsi untuk menyimpan arus listrik dalam bentuk muatan, selain itu kapasitor juga dapat digunakan sebagai penyaring frekuensi. Kapasitas untuk menyimpan kemampuan kapasitor dalam muatan listrik disebut Farad (F) sedangkan simbol dari kapasitor adalah C (kapasitor).  sebuah kapasitor pada dasarnya terbuat dari dua buah lempengan logam yang saling sejajar satu sama lain dan diantara kedua logam tersebut terdapat bahan isolator yang sering disebut dielektrik.

Bahan dielektrik tersebut dapat mempengaruhi nilai dari kapasitansi kapasitor tersebut. adapun bahan dielektrik yang paling sering dipakai adalah keramik, kertas, udara, metal film dan lain-lain. Kapasitor sering juga disebut sebagai kondensator. Kapasitor memiliki berbagai macam bentuk dan ukuran, tergantung dari kapasitas, tegangan kerja, dan lain sebagainya.

Suatu kapasitor mempunyai satuan yaitu Farad (F), yang menemukan adalah Michael Faraday(1791-1867) pada dasarnya kapasitor dibagi menjadi 2 bagian yaitu kapasitor Polar dan Non Polar, berikut penjelasanya : 1. Kapasitor Polar adalah kapasitor yang kedua kutubnya mempunyai polaritas positif dan negatif, biasanya kapasitor Polar bahan dielektriknya terbuat dari elketrolit dan biasanya kapasitor ini mempnyai nilai kapasitansi yang besar dibandingkan dengan kapasitor yang menggunakan bahan dielektrik kertas atau mika atau keramik.Lihat pada gambar di bawah.
2. Kapasitor Non Polar adalah kapasitor yang yang pada kutubnya tidak mempunyai polaritas artinya pada kutup kutupnya dapat dipakai secara berbalik. biasanya kapasitor ini mempunyai nilai kapasitansi yang kecil dan bahan dielektriknya terbuat dari keramik, mika dll.

Satuan-satuan yang sering dipakai untuk kapasitor adalah :

* 1 Farad = 1.000.000 µF (mikro Farad).

* 1 µFarad = 1.000 nF (nano Farad).

* 1 nFarad = 1.000 pF (piko Farad).

Sifat dasar sebuah kapasitor adalah dapat menyimpan muatan listrik, dan kapasitor juga mempunyai sifat tidak dapat dilalui arus DC (direct Current) dan dapat dilalui arus AC (alternating current) dan juga dapat berfungsi sebagai impedansi (resistansi yang nilainya tergantung dari frekuensi yang diberikan). kapasitor berdasarkan nilai kapasitansinya dibagi menjadi 2 bagian: a. kapasitor tetap adalah seperti yang telah saya jelaskan diatas. b. kapasitor variable adalah kapasitor yang dapat diubah nilainya. Biasanya kapasitor ini digunakan sebagai tuning pada sebuah radio. Ada 2 macam kapasitor variable yaitu varco (variable Capacitor) dengan inti udara dan varaktor ( dioda varaktor). Pada dasarnya varaktor adalah sebuah Dioda tetapi dipasang terbalik, dioda varaktor dapat mengubah kapasitansi dengan memberikan tegangan reverse kepada ujung anoda dan katodanya. Biasanya varaktor digunakan sebagai tuning pada radio digital dengan fasilitas auto search.

Fungsi kapasitor pada rangkaian elektronika biasanya adalah sebagai berikut: 1. Kapasitor sebagai kopling, dilihat dari sifat dasar kapasitor yaitu dapat dilalui arus ac dan tidak dapat dilalui arus dc dapat dimanfaatkan untuk memisahkan 2 buah rangkaian yang saling tidak berhubungan secara dc tetapi masih berhubungan secara ac(signal), artinya sebuah kapasitor berfungsi sebagai kopling atau penghubng antara 2 rangkaian yang berbeda.
2. Kapasitor berfungsi sebagai filter pada sebuah rangkaian power supply, yang saya maksud disini adalah kapasitor sebagai ripple filter, disini sifat dasar kapasitor yaitu dapat menyimpan muatan listrik yang berfungsi untuk memotong tegangan ripple.
3. Kapasitor sebagai penggeser fasa.
4. Kapasitor sebagai pembangkit frekuensi pada rangkaian oscilator.
5. Kapasitor digunakan juga untuk mencegah percikan bunga api pada sebuah saklar.

Penemu Kapasitor

Kapasitor ditemukan oleh penemu kapasitor yang bernama Michael Faraday (1791 – 1867) dan untuk mengenang jasanya maka satuan Kapasitor disebut “Farad” yang berasal dari nama sang penemu. Pernahkah terlintas dibenak anda ”Kok dinamai Kondesator??” mengapa kapasitor sampai mempunyai nama lain kondensator?? adalah karena pada masa itu pada tahun 1782 dunia masih kuat akan pengaruh dari ilmuan kimiawi lainnya yaitu Alessandro Volta, yang berkebangsaan italia. Dimana pada masa tersebut segala komponen yang berkenaan dengan kemampuan untuk menyimpan suatu muatan listrik yang tinggi dibanding komponen lainnya ia sebut dengan nama Condensatore (Bahasa Italia).

Jadi itulah mengapa kondensator nama lain dari kapasitor.

Pengenalan Kapasitor

- Terdiri atas dua keping konduktor yang ruang diantaranya diisi oleh dielektrik (penyekat)

- Besaran kapasitor adalah Kapasitas.

- Satuan SI dari kapasitas adalah farad (F)

Cara Kerja Kapasitor 

Cara kerja kapasitor dalam sebuah rangkaian adalah dengan mengalirkan elektron menuju kapasitor. Pada saat kapasitor sudah di penuhi dengan elektron, tegangan akan mengalami perubahan. Selanjutnya, elektron akan keluar dari sebuah kapasitor dan mengalir menuju rangkaian yang membutuhkannya. Dengan begitu, kapasitor akan membangkitkan reaktif suatu rangkaian.

Kapasitas Kapasitor

Kapasitas adalah ukuran kemampuan atau daya tumpang kapasitor untuk menyimpan muatan listrik untuk beda potensial yang diberikan.

Rumus Kapasitas Kapasitor

C = q / V

1 farad = 1 couloumb / volt

Kapasitor Pelat Sejajar

Memperbesar Kapasitansi Kapasitor

Memperbesar luas pelat

Agar ukuran kapasitor tidak terlalu besar maka kedua pelat dibatasi dengan lapisan tipis isolator.

Memperkecil jarak antar pelat

Kapasitansi dapat diperbesar dengan cara ini tetapi , dapat menimbulkan kebocoran disebabkan jarak antar pelat yang sangatkecil.

Menggunakan bahan dielektrik

Bahan dielektrik yang digunakan adalah bahan dengan konstanta dielektrik tinggi sebagai lapisan pemisah dua pelat

Rangkaian Kapasitor 

Rangakian Kapasitor dibagi menjadi dua yaitu rangakain seri dan rangkaian paralel. Cara penghitungannya hampir sama dengan rangakian seri dan paralel pada resistor. Berikut ini persamaan dari rangkaian kapasitor.
1. Rangkaian Seri
Rangkaian seri pada kapasitor merupakan rangkaian yang disusun dengan satu garis rangkaian arus listrik.  seperti yang diperlihatkan pada gambar berikut ini :

Persamaan untuk rangkaian seri yaitu :

 

 

2. Rangakian Parale

Rangakaian paralel merupakan rangkaian yang disusun secara sejajar dan memiliki percabangan pada ujungnya. Seperti pada gambar berikut ini :

Persamaan penyelesaian pada rangkaian paralel adalah : 

Energi Kapsitor 

Muatan listrik menimbulkan potensial listrik dan untuk memindahkannya diperlukan usaha. Untuk memberi muatan pada suatu kapasitor diperlukan usaha listrik, dan usaha listrik ini disimpan di dalam kapasitor sebagai energi. Pemberian muatan dimulai dari nol sampai dengan q coulomb. Persamaan Energi pada kapasitor dapat ditulis :

 

 

 jika yang diketahui menggunakan muatan listrik maka persamaan menjadi :

 

 

keterangan : W = eneergi kapasitor

                  Q : Muatan Listrik ( C )

                   V : Potensial listrik 

Simbol yang digunakan untuk menampilkan sebuah kapasitor dalam suatu rangkaian listrik adalah

Ada dua cara pemasangan kapasitor, yaitu tanpa memerhatikan kutub-kutubnya (untuk kapasitor nonpolar) dan dengan memperhatikan kutub-kutubnya (untuk kapasitor polar). Beberapa kegunaan kapasitor, antara lain sebagai berikut:

a. menyimpan muatan listrik,
b. memilih gelombang radio (tuning),
c. sebagai perata arus pada rectifier,
d. sebagai komponen rangkaian starter kendaraan bermotor,
e. memadamkan bunga api pada sistem pengapian mobil,
f. sebagai filter dalam catu daya (power supply).

Berikut ini gambar macam-macam kapasitor 

A kapasitor celah udara
B Kapasitor Botol Leyden
C Kapasitor Film Logam
D Kapasitor Keramik
E Kapasitor Variabel
 
1 Kapasitas kapasitor

Kapasitas kapasitor menyatakan kemampuan kapasitor dalam menyimpan muatan listrik. 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 : kapasitansi (farad )

q : muatan listrik ( C )

V : Potensial Listrik

 

2. Kapasitor keping sejajar

Dua lempeng disejajarkan dan diberi jarak akan memiliki kapatisas untuk menyimpan muatan listrik. Muatan yang tersimpan tergantung dari jarak antar lempeng, luas lempeng, dan permabilitas ruangan. jadi persamaannya dapat ditulis :

 

 

Apabila di antara keping sejajar diberi zat dielektrik, permitivitas ruang hampa atau udara ( ε⁰ ) diganti dengan permitivitas zat dielektrik. Dengan ε=kε_0.... sehingga persamaan menjadi :

Keterangan C : kapasitansi ( farad )

                 k : Konstanta dielektrik

                 ε₀ : Konstanta permivitas ( 8,85 x 10^-12 C/Nm² )

                 d : jarak antar lempengan

 

3 . kapasitas kapasitor pada Bola konduktor

Pada bola konduktor akan timbul potensial apabila diberi muatan. Berarti, bola konduktor juga mempunyai kapasitas. dari kapasitas :

dengan V= . Dengan mensubtitusikan V ke dalam C maka persamaannya akan menjadi :

 

 

atau 

C=4πε₀r

Sirkuit dan komponen-komponen Kapasitor

Simbol Kapasitor

Penemuan kapasitor bervariasi, ada catatan yang menunjukkan seorang ilmuwan Jerman bernama Georg von Kleist Ewald menemukan kapasitor pada bulan November 1745. Beberapa bulan kemudian Pieter van Musschenbroek, seorang profesor Belanda di Universitas Leiden datang dengan perangkat yang sangat mirip dalam bentuk botol Leyden.

The Leyden Jar adalah perangkat yang sangat sederhana. Terdiri dari tabung kaca, diisi setengah penuh dengan air dan dilapisi dalam dan luar dengan kertas logam. Gelas bertindak sebagai dielektrik.

Bertahun-tahun kemudian, kimiawan Inggris Michael Faraday sebagai pelopor aplikasi praktis pertama untuk kapasitor dalam mencoba untuk menyimpan elektron yang tidak terpakai dari eksperimennya. Hal ini pertamakalinya kapasitor digunakan yang terbuat dari barel minyak besar.  

Kemajuan Faraday dengan kapasitor inilah yang akhirnya memungkinkan kita untuk memberikan tenaga listrik pada jarak yang jauh. Sebagai hasil dari prestasi Faraday di bidang listrik, unit pengukuran untuk kapasitor atau kapasitansi dikenal sebagai farad.

Komponen-komponen Kapasitor

Keterangan Nomor: 1.Terminals, 2.Safety vent, 3.Sealing disc, 4.Aluminum can, 5.Positive pole, 6.Separator, 7.Carbon electrode, 8.Collector, 9.Carbon electrode, 10.Negative pole

Keterangan Nomor pada gambar: 1.Positive electrode, 2.Negative electrode,
3.Separator

Bila kita menghubungkan kapasitor ke baterai, inilah yang terjadi:

Pengisian Kapasitor, sumber gambar: howstuffworks.com

Pelat pada kapasitor yang melekat pada terminal negatif baterai menerima elektron yang memproduksi baterai.

Pelat pada kapasitor yang menempel ke terminal positif baterai kehilangan elektron ke baterai.

Setelah diisi atau pengisian, kapasitor memiliki tegangan yang sama seperti baterai (1,5 volt pada baterai, 1,5 volt juga pada kapasitor). Untuk kapasitor kecil maka kapasitasnya (kemampuan menyimpannya) juga kecil. 

Tapi kapasitor besar dapat menyimpan lebih besar energi. Kita dapat menemukan kapasitor sebesar kaleng soda yang memiliki cukup energi untuk menyalakan lampu senter selama satu menit atau lebih.

Bahkan alam menunjukkan kapasitornya dalam bentuk petir. Satu lempengannya adalah berupa awan, dan lempeng lainnya adalah tanah dan petir adalah energi yang dihasilkan antara dua "lempengan tersebut." Hal ini jelas menggambarkan bahwa dalam kapasitor yang besar, kita dapat menyimpan sejumlah besar energi!

Kapasitor, baterai dan lampu. gambar: howstuffworks.com

Apa yang terjadi saat kapasitor kita hubungkan dengan baterai dan lampu?

Di sini kita memiliki baterai, bola lampu dan sebuah kapasitor. Jika kapasitor cukup besar, apa yang akan terjadi bila kita menghubungkan baterai, bola lampu akan menyala saat arus mengalir dari baterai ke kapasitor dalam proses pengisian.  

Bola lampu akan semakin redup dan akhirnya mati saat kapasitor mencapai kapasitasnya. Jika kita kemudian keluarkan baterai dan menggantinya dengan kawat, arus akan mengalir dari kapasitor.  

Bola lampu akan menyala awalnya dan kemudian redup kembali sebagai proses pembuangan kapasitor, sampai benar-benar mati.

# Farad

Potensi penyimpanan sebuah kapasitor atau kapasitansi diukur dalam satuan yang disebut Farad. Sebuah kapasitor 1 farad dapat menyimpan satu coulomb dengan energi pada 1 volt. Coulomb adalah 6.25e18 (6.25 * 10 ^ 18 atau 6250000000 miliar) elektron. Satu Ampere merupakan laju aliran elektron dari 1 coulomb elektron per detik.

Sebuah kapasitor 1 farad biasanya akan cukup besar bahkan terlalu besar. Mungkin sebesar sekaleng sarden tuna atau botol soda 1 liter, tergantung pada tegangan yang dapat disimpan. Oleh sebab itu, kapasitor biasanya diukur dalam mikrofarad (sepersejuta farad).

Untuk mendapatkan beberapa perspektif tentang seberapa besar farad mari kita perhatikan ini :

Sebuah baterai AA alkaline standar menyala sekitar 2,8 Ampere - jam. Itu berarti bahwa baterai AA dapat menghasilkan 2,8 amp untuk satu jam pada 1,5 volt (sekitar 4,2 watt-jam - baterai AA dapat menyalakan lampu 4 watt untuk sedikit lebih dari satu jam ).

Untuk menyimpan satu energi baterai AA dalam kapasitor, kita akan membutuhkan 3.600 * 2,8 = 10.080 farads untuk menyimpannya, karena Ampere - jam adalah 3.600 Ampere - detik . 

Sehingga jika terdapat kapasitor sebesar kaleng sarden maka tidak efisien digunakan untuk tegangan rendah kecuali untuk menyimpan daya pada tegangan tinggi.
 
# Aplikasi dari Kapasitor
 
Perbedaan antara kapasitor dan baterai adalah bahwa kapasitor dapat menyimpan seluruh energi dalam sedikit waktu bahkan dalam hitungan detik, berbeda dengan baterai yang mkenyimpan energi dalam hitungan menit untuk sepenuhnya terisi.

Itu sebabnya flash elektronik di kamera menggunakan kapasitor. Energi baterai menghasilkan lampu kilat kapasitor hanya dalam beberapa detik. Begitupun dengan TV yang sering kita lihat mengandung kapasitor yang jauh lebih besar dibandingkan kamera.
 
Kapasitor yang digunakan dalam beberapa cara yang berbeda dalam sirkuit elektronik :
 
Kadang-kadang, kapasitor digunakan untuk menyimpan energi untuk penggunaan kecepatan tinggi. Laser besar menggunakan teknik ini untuk mendapatkan cahaya yang sangat terang dalam sesaat.

Sebuah kapasitor dapat memblokir tegangan DC. Jika kita menghubungkan kapasitor kecil ke baterai, maka tidak ada arus akan mengalir antara kutub baterai setelah pengisian kapasitor. Namun, sinyal alternating current (AC ) mengalir melalui sebuah kapasitor tanpa hambatan. Itu karena kapasitor akan mengisi debit energi karena sifatnya yang fluktuatif dari arus bolak menimbulkan kesan bahwa arus bolak-balik tetap mengalir.

kapasitor bahkan mengeliminasi riak atau mengeliminir kejutan listrik serta dapat menyeimbangkan tegangan listrik serta menyerap energi secara penuh dan mengisi kembali energi tersebut kepada alat elektronik yang digunakan.

Aplikasi pada Smartphone, Tablet dan Iphone

Salah satu aplikasi yang lebih futuristik dari kapasitor adalah layar sentuh kapasitif. Ini adalah layar kaca yang memiliki pelapisan logam transparan sangat tipis.

Referensi :
http://www.gomuda.com/2013/09/cara-kerja-dan-fungsi-kapasitor-pada.html
http://zilanet.blogspot.com/2013/11/bahan-makalah-fisika-tentang-kapasitor.html
http://www.tugasku4u.com/2013/03/kapasitor.html
http://ltps.uad.ac.id/karya/wahyubs_listrik_statis/kapasitor.html

Yah itulah sedikit Bahan Makalah Fisika tentang Kapasitor yang kali ini diposting oleh zilanet, apabila ada kesalahan dalam penulisan atau salah pengertian mohon di maklumi karena tulisan diatas di ambil dari beberapa sumber web atau blog. sekian terima kasih telah berkunjung ke blog ini.

ahmadrofiqs

Author & Editor

Has laoreet percipitur ad. Vide interesset in mei, no his legimus verterem. Et nostrum imperdiet appellantur usu, mnesarchum referrentur id vim.