Kapasitor: Pengertian, Fungsi, Prinsip Kerja, dan Jenisnya
Kapasitor adalah sebuah komponen elektronika yang dapat menyimpan muatan listrik. Kapasitor juga biasa disebut sebagai kondensator.
Kapasitor pada prinsipnya terbuat dari dua plat penghantar (konduktor) yang dipisahkan dengan penyekat atau dielektrika (isolator).
Jika dilihat dari luar, kapasitor identik dengan komponen yang mempunyai dua kaki atau terminal dan bagian utamanya yang berbentuk tabung, bulat, atau lainnya, tergantung dari jenis dan bahan yang digunakan untuk membuatnya.
Prinsip Kerja Kapasitor
Kapasitor adalah komponen listrik pasif yang digunakan untuk menyimpan energi secara elektrostatik dalam medan listrik.
Kapasitor bentuknya memang bervariasi, tetapi semuanya setidaknya memiliki dua konduktor (plat) listrik yang dipisahkan oleh dielektrik (isolator).
Konduktor dapat berupa film tipis dari logam, aluminium foil atau disk, dan sebagainya.
Dielektrik 'non-konduktor' berfungsi untuk meningkatkan kapasitas muatan kapasitor. Dielektrik dapat berupa kaca, keramik, film plastik, udara, kertas, mika, dan sebagainya.
Tidak seperti resistor, kapasitor tidak menghamburkan energi. Sebaliknya, kapasitor menyimpan energi dalam bentuk medan elektrostatik di antara platnya.
 |
| (Sumber gambar: www.physics-and-radio-electronics.com) |
Karena kapasitor adalah komponen pasif, yang berarti tidak menghasilkan energi (komponen aktif menghasilkan energi). Namun, kapasitor mampu menyimpan energi dari sumber energi, seperti baterai atau kapasitor bermuatan lainnya.
Amati gambar di atas, ketika baterai (Sumber DC) dihubungkan melintasi kapasitor, satu permukaan pada plat 1 mendapat ujung positif baterai dan permukaan lain pada plat 2 mendapat ujung negatif baterai.
Pada keadaan tersebut, tegangan penuh baterai diterapkan di kapasitor. Plat 1 berada dalam potensi positif terhadap plat 2.
Arus dari baterai mencoba mengalir melalui kapasitor, dari plat positif (plat 1) ke plat negatif (plat 2), tetapi tidak dapat mengalir karena pemisahan plat ini dengan bahan dielektrik.
Medan listrik akan terbentuk di dalam dielektrik kapasitor dari plat positif ke plat negatif.
Plat 1 akan bermuatan positif, akibat elektron dari plat 1 mengalir (berkurang) karena induksi muatan negatif (kelebihan elektron) di plat 2. Dengan kata lain, plat 2 yang kelebihan elektron akan menjadi bermuatan negatif.
Setelah waktu tertentu, kapasitor akan menahan jumlah muatan maksimum sesuai kapasitansinya sehubungan dengan tegangan yang diberikan. Rentang waktu ini disebut waktu pengisian kapasitor.
Jika dua ujung (plat 1 dan plat 2) mengalami korsleting akibat adanya suatu beban, arus listrik akan mengalir melalui beban ini dari plat 1 ke plat 2 hingga semua muatan hilang dari kedua plat. Rentang waktu ini dikenal sebagai waktu pengosongan kapasitor.
Kapasitas Kapasitor dan Satuan yang Digunakan
Besarnya kemampuan kapasitor dalam menampung muatan listrik disebut kapasitas atau kapasitansi, sedangkan satuan yang digunakan untuk kapasitor atau kondensator adalah Farad (F).
Satu farad adalah ketika kapasitor diberi tegangan 1 Volt, kapasitor dapat menyimpan 1 coulomb.
Namun, karena Farad masih terlalu besar untuk ukuran kapasitas kapasitor maka dalam prakteknya dipakailah satuan yang lebih kecil, yaitu mikrofarad (μF), nanofarad (nF), dan pikofarad (pF).
- 1 F = 1000000 μF
- 1 F = 1000000000 nF
- 1 F = 1000000000000 pF
Selain itu, kapasitor juga dapat diperbesar kapasitansinya, yaitu dengan cara:
- Memperluas permukaan variabel.
- Menyusunnya berlapis-lapis.
- Memakai bahan dengan daya tembus besar.
Fungsi Kapasitor atau Kondensator
Kapasitor termasuk komponen elektronika yang cukup sering digunakan. Ini karena kapasitor mempunyai banyak fungsi sehingga peranannya juga terbilang sangat penting.
Kapasitor secara umum memang fungsinya sebagai penyimpan muatan listrik, tetapi kapasitor juga mempunyai fungsi khusus lainnya.
Anda mungkin juga pernah melihat kapasitor di peralatan elektronik, tetapi Anda tidak mengetahui apa fungsinya. Untuk itu, di bawah ini terdapat berbagai macam fungsi kapasitor yang dapat Anda simak dan pahami:
- Sebagai pemilih panjang frekuensi atau gelombang yang akan ditangkap.
- Sebagai penyeimbang sinyal ke arde (by pass)
- Sebagai penerus sinyal dari penguat ke penguat berikutnya (kopling)
- Sebagai pembangkit getaran frekuensi tinggi
- Sebagai penghemat daya listrik (pada lampu neon)
- Sebagai penyaring tegangan atau arus listrik (filter)
- Sebagai pencegah terjadinya loncatan listrik pada rangkaian yang terdapat kumparan
- Sebagai pembangkit frekuensi rendah
- Sebagai penahan arus rendah (DC)
Jenis-Jenis Kapasitor atau Kondensator
Kapasitor jika berdasarkan nilai kapasitansinya maka kapasitor dapat dibedakan menjadi dua, yaitu kapasitor tetap dan kapasitor variabel.
Dari kedua jenis tersebut, tentu saja memiliki fungsi dan peranan masing-masing. Untuk yang sedang belajar tentang elektronika maka perlu sekali untuk memahami kedua jenis kapasitor tersebut, supaya dapat menggunakannya dengan tepat.
Tanpa berlama-lama lagi, berikut adalah penjelasan tentang kapasitor tetap dan variabel.
A. Kapasitor Tetap
Kapasitor tetap adalah kapasitor yang mempunyai kapasitansi yang tetap (tidak dapat diubah-ubah).
Kapasitor tetap ada yang berpolaritas (mempunyai kutub) dan ada juga yang non polar (tidak mempunyai kutub). Ciri yang paling mencolok dari keduanya, yaitu memiliki perbedaan pada saat pemasangan.
a) Kapasitor polar
Kapasitor polar memiliki kutub pada bagian kaki-kakinya sehingga pada saat pemasangannya tidak boleh terbalik. Kapasitor polar pada umumnya termasuk kapasitor elektrolit (capacitor electrolytic).
Alasan mengapa kapasitor polar memiliki kutub adalah karena kapasitor polar pada proses pembuatannya menggunakan elektrolisa yang pada akhirnya membentuk kutub positif (anoda) dan kutub negatif (katoda).
Contoh dari kapasitor polar di antaranya elco (electrolytic condensator) dan kondensator tantalum.
Elco adalah kapasitor yang bentuknya tabung dan memiliki dua kaki yang berpolaritas positif dan negatif. Untuk mengetahui kapasitansi elco, dapat dibaca langsung di badannya.
Misalnya, dibadannya tertera 100 µF 16 V maka artinya elco tersebut berkapasitas 100 µF dan tegangan kerjanya tidak boleh melebihi 16 Volt.
Kemudian, di bawah ini adalah cara menentukan polaritas pada elco (electrolytic condensator):
Apabila kakinya tidak sama panjang: kaki yang panjang positif, sedangkan yang pendek adalah negatif.
Apabila kakinya terpotong sama panjang: caranya, yaitu dengan melihat tanda negatif (—) atau anak panah (→) pada badan kapasitor, kaki yang dekat dengan tanda tersebut maka polaritasnya negatif (—) dan yang jauh dari tanda maka polaritasnya positif (+).
b) Kapasitor non polar (bipolar kapasitor)
Kapasitor non polar adalah kapasitor yang tidak memiliki kutub positif dan negatif pada kedua kakinya (tidak berpolaritas). Oleh karena itu, proses pemasangannya boleh terbalik.
Kapasitor non polar termasuk ke dalam kapasitor electrostatic. Contoh dari kapasitor non polar di antaranya kapasitor keramik, kapasitor kertas, kapasitor mika, dan sebagainya.
B. Kapasitor Variabel
Kapasitor variabel adalah kapasitor yang nilai kapasitansinya dapat diubah-ubah sesuai dengan kebutuhan.
Biasanya untuk mengubah kapasitansi dari kapasitor variabel cukup hanya memutar poros kapasitor menggunakan obeng kecil, dan nanti kapasitansinya akan berubah sesuai dengan putarannya. Contoh dari kapasitor variabel adalah kapasitor trimco dan varco.
a) Kapasitor trimco
kapasitor trimco (trimmer condensator) atau kapasitor trimer adalah kapasitor yang nilai kapasitansinya dapat diubah.
Kapasitor trimer biasanya terpasang langsung pada PCB (Printed Circuit Board) sehingga tidak dapat diakses secara langsung, ukurannya juga kecil maka untuk mengubah kapasitansinya harus memutar porosnya menggunakan obeng kecil.
b) Kapasitor Varco
Kapasitor varco (variable condensator) atau kapasitor variabel merupakan kapasitor yang bisa diubah nilai kapasitansinya. Apabila dilihat sekilas memang mirip dengan potensiometer.
Kapasitor varco pada umumnya memiliki nilai kapasitansi yang sangat kecil, hanya berkisar antara 100 pF dan 500 pF. Kapasitor ini sering digunakan pada rangkaian tuning radio.
Perbedaan Kapasitor dan Baterai
Baterai: Jika baterai diberi muatan listrik maka baterai akan menyimpan muatan listrik, tetapi jika muatan listrik diputus maka baterai masih mempunyai/menyimpan muatan listrik.
Kapasitor: Jika kapasitor diberi muatan listrik maka kapasitor akan menyimpan muatan listrik, tetapi apabila muatan listrik diputus maka kapasitor langsung akan melepaskan muatan listriknya (sementara).
Rumus Rangkaian Kapasitor
Sama seperti resistor, kapasitor juga dapat dirangkai secara seri, paralel, dan seri-paralel. Berikut adalah rumusnya:
Kapasitor seri
Ctotal = 1/C1 + 1/C2 + 1/C3 + 1/Cn
Kapasitor paralel
Ctotal = C1 + C2 + C3 + Cn
Contoh Soal
Supaya lebih memahami lagi tentang bagaimana cara menghitung kapasitansi kapasitor di dalam sebuah rangkaian, di bawah ini sudah terdapat dua contoh soal beserta jawabannya yang dapat Anda pelajari.
Soal no.1
Dari gambar di atas, soal nomer satu menunjukkan tiga kapasitor yang dirangkai secara seri. Tentukanlah total dari kapasitansinya.
Diketahui:
V = 12 V
V1 = 4 F
V2 = 6 F
V3 = 8 F
Ditanya: Ctotal = ?
Jawab:
1/Ctotal = 1/C1 + 1/C2 + 1/C3
= 1/4 + 1/6 + 1/8
= 4/16 + 3/16 + 2/16
= 9/16
Ctotal = 16/9 F
Jadi, total kapasitansiya 16/9 F.
Soal no.2
Pada soal nomer dua menunjukkan tiga buah kapasitor yang dirangkai secara paralel. Tentukanlah total kapasitansinya.
Diketahui:
V = 12 V
V1 = 4 F
V2 = 6 F
V3 = 8 F
Ditanya: Ctotal = ?
Jawab:
Ctotal = C1 + C2 + C3
= 4 + 6 + 8
= 18 F
Jadi, total kapasitansinya 18 F.