Apa fungsi kapasitor? Kapasitor adalah komponen elektronik pasif yang dapat menyimpan muatan listrik dalam medan listrik antara dua konduktor atau pelat yang terpisah oleh bahan isolasi atau dielektrik. Hal ini terdiri dari dua pelat logam yang terpisah oleh bahan dielektrik seperti kertas, mika, plastik, atau bahan keramik. Peraneran dan fungsinya sangat penting dalam sirkuit elektronika, tak heran hampir semua rangkaian elektronika tak ada yang meninggalkan komponen ini.
Tabel konten
Kapasitor, Fungsi, Jenis, Cara Kerja Beserta Aplikasinya
Kapasitor dapat digunakan untuk berbagai tujuan, seperti penyimpanan energi, pengontrol sirkuit, penyaringan sinyal, dan banyak lagi. Komponen ini juga memiliki nilai kapasitansi, yang diukur dalam satuan farad (F), dan dapat dihitung berdasarkan ukuran dan jarak antara pelat, serta jenis dielektrik yang digunakan. Semakin besar kapasitansi kapasitor, semakin banyak muatan listrik yang dapat disimpan oleh kapasitor.
Fungsi Kapasitor dalam sirkuti elektronik
Kapasitor memiliki banyak fungsi dan digunakan dalam berbagai aplikasi dalam sirkuit elektronik. Beberapa fungsi kapasitor antara lain:
- Menyimpan energi: Kapasitor dapat digunakan untuk menyimpan energi dalam medan listrik yang dihasilkan antara dua pelat. Ketika sumber listrik dihubungkan ke kapasitor, kapasitor dapat menyimpan muatan listrik dan melepaskannya ketika diperlukan.
- Filtering sinyal: Kapasitor dapat digunakan sebagai filter untuk menyaring sinyal listrik. Kapasitor dapat memblokir sinyal frekuensi rendah dan memungkinkan sinyal frekuensi tinggi untuk melewati.
- Penghalang arus searah: Kapasitor dapat berfungsi sebagai penghalang arus searah atau DC blocking. Ini berarti kapasitor dapat memblokir aliran arus searah dan hanya memungkinkan aliran arus bolak-balik atau AC untuk melewati.
- Penghubung frekuensi tinggi: Kapasitor dapat digunakan untuk menghubungkan sinyal frekuensi tinggi antara dua sirkuit elektronik.
- Pengatur waktu: Kapasitor dapat digunakan untuk mengatur waktu dalam sirkuit elektronik. Kapasitor dapat digunakan sebagai bagian dari rangkaian pengatur waktu dan memungkinkan waktu delay atau pengulangan sinyal.
- Penghilang noise: Kapasitor dapat digunakan sebagai penghilang noise dalam sirkuit elektronik. Kapasitor dapat mengambil noise listrik dan membuangnya ke tanah atau ke sumber yang aman.
- Penguat frekuensi: Kapasitor dapat digunakan sebagai penguat frekuensi dalam sirkuit elektronik. Kapasitor dapat memperkuat sinyal frekuensi tertentu dalam sebuah rangkaian.
Dalam keseluruhan, kapasitor adalah komponen yang sangat penting dalam sirkuit elektronik dan digunakan dalam banyak aplikasi yang berbeda untuk berbagai fungsi.
Khusus Kapasitor elektrolit atau ELCO, kita bahas tersendiri disini : Fungsi Elco Dalam Berbagai Peralatan elektronika
Rumus kapasitor
Ada beberapa rumus yang berkaitan dengan kapasitor, di antaranya adalah:
Kapasitansi (C) didefinisikan sebagai rasio muatan (q) yang disimpan pada kapasitor dengan beda potensial (V) antara kedua pelatnya, yaitu C = q / V. Satuan kapasitansi adalah farad (F).
Hubungan antara kapasitansi, luas permukaan pelat (A), jarak antara kedua pelat (d), dan konstanta dielektrik (ε) dapat dijelaskan dengan rumus C = ε A / d.
Muatan listrik yang disimpan pada kapasitor (q) dapat dihitung menggunakan rumus q = C V, di mana V adalah beda potensial antara kedua pelat.
Beda potensial yang terjadi pada kapasitor (V) dapat dihitung menggunakan rumus V = q / C.
Energi yang disimpan pada kapasitor (U) dapat dihitung menggunakan rumus U = 1/2 C V^2.
Waktu yang dibutuhkan untuk mengisi atau mengosongkan kapasitor (t) dapat dihitung menggunakan rumus t = R C, di mana R adalah resistansi rangkaian dan C adalah kapasitansi kapasitor.
Rumus-rumus ini berguna untuk memahami sifat-sifat dan perilaku kapasitor dalam rangkaian elektronik.
Satuan kapasitor
Satuan kapasitor dalam sistem International (SI) adalah farad (F), yang didefinisikan sebagai kapasitansi dari suatu kapasitor yang memiliki muatan satu coulomb ketika diberi beda potensial satu volt. Ukuran Farad sangat besar untuk aplikasi sehari-hari, sehingga seringkali digunakan sub-multiples dari satuan farad, seperti milifarad (mF), mikrofarad (μF), nanofarad (nF), atau picofarad (pF).
- 1 farad = 1 coulomb / 1 volt
- 1 milifarad = 0,001 farad
- 1 mikrofarad = 0,000001 farad
- 1 nanofarad = 0,000000001 farad
- 1 picofarad = 0,000000000001 farad
Contoh penggunaan kapasitor dalam aplikasi sehari-hari, seperti kapasitor elektrolitik yang biasa digunakan dalam rangkaian elektronik memiliki kapasitansi dalam rentang milifarad, sedangkan kapasitor keramik atau film memiliki kapasitansi dalam rentang mikrofarad hingga nanofarad.
Cara kerja kapasitor
Kapasitor bekerja dengan cara menyimpan muatan listrik pada dua pelat yang terpisah oleh bahan dielektrik. Ketika kapasitor dihubungkan ke sumber listrik, muatan listrik positif akan terakumulasi pada satu pelat dan muatan listrik negatif pada pelat yang lainnya. Proses akumulasi muatan ini terjadi hingga kapasitor mencapai muatan penuh dan beda potensial antara dua pelat mencapai nilai tertentu.
Bahan dielektrik yang digunakan pada kapasitor memiliki sifat isolator, sehingga mencegah aliran listrik antara kedua pelat. Namun, bahan dielektrik memiliki konstanta dielektrik yang berbeda-beda, sehingga memengaruhi nilai kapasitansi kapasitor. Semakin besar konstanta dielektrik bahan dielektrik yang digunakan, semakin besar pula kapasitansi kapasitor.
Ketika kapasitor dihubungkan ke sumber listrik yang berbeda atau diletakkan dalam rangkaian elektronik, muatan listrik pada kapasitor akan mengalami perubahan sesuai dengan beda potensial dan arus listrik yang melaluinya. Kapasitor dapat menyimpan energi listrik dalam medan listrik antara kedua pelatnya, dan dapat melepaskannya kembali ketika dibutuhkan. Selain itu, kapasitor juga dapat digunakan sebagai filter untuk menyaring sinyal listrik atau sebagai penghalang arus searah dalam rangkaian elektronik.
Dalam rangkaian listrik, kapasitor juga dapat bekerja sebagai komponen pembentuk rangkaian resonansi, atau sebagai komponen pengatur waktu, misalnya dalam rangkaian pengatur waktu pada osilator.
Polaritas kapasitor
Polaritas kapasitor tergantung pada jenis kapasitor yang digunakan. Ada dua jenis kapasitor yang paling umum yaitu kapasitor polar dan non-polar.
Kapasitor polar memiliki polaritas positif dan negatif dan hanya dapat dipasang pada arus searah atau arus bolak-balik yang polaritasnya tidak berubah. Kapasitor polar biasanya digunakan pada rangkaian daya, dan seringkali digunakan sebagai kapasitor filter pada rangkaian catu daya. Contoh kapasitor polar adalah kapasitor elektrolitik dan tantalum.
Sedangkan kapasitor non-polar tidak memiliki polaritas dan dapat dipasang pada arus searah atau bolak-balik. Kapasitor non-polar umumnya digunakan pada rangkaian kecil, seperti rangkaian audio, filter frekuensi rendah dan tinggi, serta rangkaian coupling. Contoh kapasitor non-polar adalah kapasitor keramik dan film.
Ketika memasang kapasitor polar pada rangkaian, sangat penting untuk memperhatikan polaritasnya, karena jika kapasitor dipasang dengan polaritas yang salah, kapasitor dapat rusak atau bahkan meledak. Sedangkan pada kapasitor non-polar, polaritas tidak perlu dipertimbangkan karena kapasitor non-polar tidak memiliki polaritas.
Prinsip kerja kapasitor
Prinsip kerja kapasitor didasarkan pada kemampuannya untuk menyimpan muatan listrik pada dua pelat yang terpisah oleh bahan dielektrik. Ketika kapasitor dihubungkan ke sumber listrik, muatan listrik positif akan terakumulasi pada satu pelat dan muatan listrik negatif pada pelat yang lainnya. Proses akumulasi muatan ini terjadi hingga kapasitor mencapai muatan penuh dan beda potensial antara dua pelat mencapai nilai tertentu.
Bahan dielektrik yang digunakan pada kapasitor memiliki sifat isolator, sehingga mencegah aliran listrik antara kedua pelat. Namun, bahan dielektrik memiliki konstanta dielektrik yang berbeda-beda, sehingga memengaruhi nilai kapasitansi kapasitor. Semakin besar konstanta dielektrik bahan dielektrik yang digunakan, semakin besar pula kapasitansi kapasitor.
Ketika kapasitor dihubungkan ke sumber listrik yang berbeda atau diletakkan dalam rangkaian elektronik, muatan listrik pada kapasitor akan mengalami perubahan sesuai dengan beda potensial dan arus listrik yang melaluinya. Kapasitor dapat menyimpan energi listrik dalam medan listrik antara kedua pelatnya, dan dapat melepaskannya kembali ketika dibutuhkan. Selain itu, kapasitor juga dapat digunakan sebagai filter untuk menyaring sinyal listrik atau sebagai penghalang arus searah dalam rangkaian elektronik.
Dalam rangkaian listrik, kapasitor juga dapat bekerja sebagai komponen pembentuk rangkaian resonansi, atau sebagai komponen pengatur waktu, misalnya dalam rangkaian pengatur waktu pada osilator.
Jadi, prinsip kerja kapasitor didasarkan pada kemampuannya untuk menyimpan dan melepaskan muatan listrik pada dua pelat yang terpisah oleh bahan dielektrik, sehingga kapasitor dapat berfungsi sebagai komponen penyimpan energi listrik, filter, penghalang arus, pembentuk rangkaian resonansi, dan pengatur waktu pada osilator.
Materi atau bahan untuk membuat kapasitor
Untuk membuat kapasitor, Anda memerlukan dua pelat konduktor yang terpisah oleh bahan dielektrik. Berikut adalah beberapa bahan yang dapat digunakan untuk membuat kapasitor:
- Pelat konduktor: Bahan konduktor seperti tembaga, aluminium, atau logam lainnya dapat digunakan untuk membuat pelat konduktor pada kapasitor. Pelat konduktor harus memiliki permukaan yang rata dan bersih untuk mendapatkan hasil yang optimal.
- Bahan dielektrik: Bahan dielektrik yang umumnya digunakan pada kapasitor antara lain adalah udara, kertas lilin, kertas parafin, plastik, karet, mika, keramik, dan bahan kimia seperti kapasitor elektrolitik yang menggunakan larutan elektrolit sebagai bahan dielektriknya.
- Kabel: Kabel yang digunakan untuk menghubungkan pelat konduktor pada kapasitor dapat berupa kawat tembaga atau kawat aluminium.
- Lapisan isolator: Lapisan isolator digunakan untuk mengisolasi kapasitor dari lingkungan sekitarnya. Lapisan isolator dapat berupa bahan plastik atau resin yang ditempatkan di sekitar kapasitor untuk melindunginya dari debu, kotoran, atau kelembaban.
- Terminal: Terminal digunakan untuk menghubungkan kapasitor ke rangkaian listrik. Terminal dapat berupa kawat tembaga atau kawat aluminium yang dilapisi dengan logam seperti perak atau emas untuk meningkatkan konduktivitasnya.
Penting untuk diingat bahwa membuat kapasitor memerlukan peralatan dan pengetahuan yang tepat, dan tidak disarankan untuk dilakukan oleh pemula atau orang yang tidak berpengalaman. Sebaiknya beli kapasitor yang sudah jadi dari toko alat listrik atau toko komponen elektronik terpercaya.
Kapasitor jenis tantalum, mika, kertas, keramik, kapasitor film
Berikut ini adalah penjelasan tentang kapasitor jenis tantalum, mika, kertas, keramik, kapasitor film, serta keistimewaan dan aplikasi terbaiknya:
Kapasitor Tantalum:
Kapasitor tantalum menggunakan bahan dielektrik yang terbuat dari oksida tantalum (Ta2O5) yang memiliki kapasitansi tinggi dan ukuran yang kecil. Ia memiliki kestabilan yang tinggi dan tahan terhadap suhu yang tinggi. Jenis ini sering digunakan pada rangkaian elektronik yang membutuhkan kapasitansi tinggi dalam ukuran yang kecil seperti pada komputer, telepon genggam, dan peralatan elektronik lainnya.
Kapasitor Mika:
Kapasitor mika menggunakan bahan dielektrik berupa mika, yang merupakan mineral yang tahan terhadap suhu tinggi dan memiliki kemampuan isolasi dan stabilitas yang baik. Dengan demikian sering digunakan pada peralatan listrik yang memerlukan isolasi yang baik dan daya tahan terhadap suhu tinggi, seperti pada kumparan motor listrik, transformator, dan sirkuit daya yang membutuhkan kapasitansi rendah.
Kapasitor Kertas:
Kapasitor kertas menggunakan bahan dielektrik berupa kertas yang diolesi dengan minyak atau lilin untuk meningkatkan kemampuan isolasinya. Yang memiliki kapasitansi rendah dan sering digunakan pada rangkaian listrik yang membutuhkan kapasitansi rendah seperti pada sirkuit filter, pengatur waktu, dan pembangkit pulsa.
Kapasitor Keramik:
Kapasitor keramik menggunakan bahan dielektrik berupa keramik, yang memiliki sifat isolasi yang baik dan tahan terhadap suhu tinggi. Jenis kapasitor ini memiliki ukuran yang kecil dan kapasitansi yang tinggi yang dapat bekerja pada frekuensi tinggi dan sering digunakan pada rangkaian elektronik seperti sirkuit resonansi, filter, dan pengatur waktu.
Kapasitor Film:
Kapasitor film menggunakan bahan dielektrik berupa film tipis yang terbuat dari plastik seperti polipropilena, polietilena, dan polyester. Ini memiliki kapasitansi tinggi dan daya tahan yang baik terhadap suhu tinggi dan frekuensi tinggi. Kapasitor film sering digunakan pada rangkaian filter, sirkuit resonansi, dan rangkaian pengatur waktu.
Keistimewaan dari masing-masing jenis kapasitor ini adalah kemampuan isolasi yang baik dan kapasitansi yang sesuai dengan kebutuhan rangkaian elektronik. Aplikasi terbaik dari kapasitor tantalum adalah pada rangkaian elektronik yang membutuhkan kapasitansi tinggi dalam ukuran yang kecil, sedangkan aplikasi terbaik dari kapasitor mika adalah pada peralatan listrik yang membutuhkan isolasi yang baik dan tahan terhadap suhu tinggi. Kapasitor kertas sering digunakan pada rangkaian listrik yang membutuhkan kapasitansi rendah dan kapas
Penyebab kerusakan kapasitor
Berikut adalah beberapa penyebab kerusakan kapasitor:
Umur Kapasitor:
Kapasitor merupakan salah satu komponen elektronik yang memiliki batas usia atau umur pakai tergantung dari jenis kapasitor dan kondisi penggunaan. Kapasitor yang telah mencapai batas usia atau umur pakainya kemungkinan besar akan mengalami kerusakan atau gagal berfungsi.
Tegangan yang Berlebihan:
Kapasitor memiliki batas maksimum tegangan yang dapat ditangani. Jika kapasitor terkena tegangan yang melebihi batas maksimumnya, maka dapat terjadi kerusakan pada kapasitor.
Suhu yang Tinggi:
Suhu yang tinggi juga dapat menjadi penyebab kerusakan kapasitor. Jika kapasitor terlalu panas, maka dapat terjadi degradasi pada bahan dielektrik yang ada di dalamnya. Selain itu, suhu yang tinggi juga dapat menyebabkan kapasitor meledak atau meleleh.
Arus yang Berlebihan:
Kapasitor memiliki batas arus yang dapat ditangani. Jika kapasitor terkena arus yang melebihi batas maksimumnya, maka dapat terjadi kerusakan pada kapasitor.
Kebocoran:
Kapasitor dapat mengalami kebocoran jika ada kerusakan pada bahan dielektrik atau jika terdapat celah pada kapasitor. Kebocoran dapat menyebabkan kapasitor kehilangan kapasitansi atau bahkan rusak secara permanen.
Vibrasi dan Goncangan:
Kapasitor yang terpasang pada mesin atau peralatan yang sering bergetar atau mengalami goncangan dapat mengalami kerusakan. Goncangan atau getaran yang terus-menerus dapat menyebabkan komponen dalam kapasitor bergerak dari posisi semula dan menyebabkan kerusakan.
Kelembapan:
Kapasitor yang terkena kelembapan atau kondensasi dapat mengalami kerusakan pada bahan dielektrik di dalamnya. Kelembapan dapat mempengaruhi kemampuan isolasi kapasitor dan menyebabkan kerusakan pada kapasitor.
Itulah beberapa penyebab kerusakan kapasitor yang sering terjadi. Untuk menghindari kerusakan kapasitor, penting untuk memilih kapasitor dengan spesifikasi yang sesuai dan menjaga kondisi lingkungan sekitar kapasitor agar tetap dalam keadaan baik dan aman.
Cara mengetahui kerusakan kapasitor
Berikut adalah beberapa cara untuk mengetahui kerusakan kapasitor:
Pengecekan Visual:
Melakukan pengecekan visual pada kapasitor dapat memberikan tanda-tanda kerusakan pada kapasitor. Perhatikan apakah terdapat kerusakan fisik seperti bengkak, gelembung, atau meleleh pada kapasitor. Jika terdapat kerusakan fisik, kemungkinan besar kapasitor telah rusak dan perlu diganti.
Pengukuran Kapasitansi:
Mengukur kapasitansi pada kapasitor dapat membantu mengetahui apakah kapasitor masih berfungsi dengan baik atau tidak. Jika nilai kapasitansi pada pengukuran berbeda dengan nilai kapasitansi pada spesifikasi kapasitor, kemungkinan besar kapasitor mengalami kerusakan.
Pengukuran Resistansi:
Pengukuran resistansi pada kapasitor dapat membantu mengetahui apakah kapasitor masih memiliki isolasi yang baik. Jika resistansi pada kapasitor sangat rendah atau nilainya nol, maka kapasitor mengalami kerusakan dan perlu diganti.
Pengukuran Tegangan:
Mengukur tegangan pada kapasitor dapat membantu mengetahui apakah kapasitor telah terkena tegangan yang melebihi batas maksimumnya. Jika tegangan pada kapasitor sangat tinggi atau nilainya melebihi batas maksimum, maka kapasitor kemungkinan besar telah rusak dan perlu diganti.
Penggantian Kapasitor:
Jika masih sulit mengetahui kerusakan pada kapasitor, dapat dilakukan penggantian kapasitor dengan kapasitor yang baru. Jika peralatan atau sistem yang menggunakan kapasitor kembali berfungsi dengan normal setelah penggantian kapasitor, maka kemungkinan besar kapasitor yang lama mengalami kerusakan.
Itulah beberapa cara untuk mengetahui kerusakan kapasitor. Namun, jika tidak yakin dengan kondisi kapasitor, sebaiknya dilakukan penggantian kapasitor oleh tenaga ahli yang berpengalaman.
Penemu kapasitor
Kapasitor pertama kali ditemukan oleh seorang ilmuwan Belanda bernama Ewald Georg von Kleist pada tahun 1745. Kemudian, beberapa bulan kemudian, ilmuwan Jerman, Pieter van Musschenbroek juga menemukan kapasitor secara independen dan memperbaiki desainnya menjadi lebih praktis. Kapasitor pertama yang berhasil dibuat oleh van Musschenbroek dikenal sebagai “Leyden jar” dan terdiri dari sebuah botol kaca yang diisi dengan air dan digunakan sebagai penyimpanan muatan listrik. Penemuan kapasitor ini memberikan dampak besar terhadap pengembangan elektronika dan teknologi komunikasi.
Fungsi kapasitor dalam rangkaian elektronika begitu bervariasi tergantung kebutuhan. Kapasitor memiliki jenis-jenisnya baik dari segi bahan yang digunakan serta dari segi aplikasinya dalam sebuah sirkuti elektronika. Kapasitor tak hanya digunakan dalam rangkian elektronik arus rendah, tetapi juga dalam listrik arus tinggi misalnya pada motor listrik induksi AC.
kapasitor saya pernah meledak