KAPASITOR

Simbol dan Fungsi Kapasitor beserta jenis-jenisnya

Kapasitor (Capacitor) atau disebut juga dengan Kondensator (Condensator) adalah Komponen Elektronika Pasif yang dapat menyimpan muatan listrik dalam waktu sementara dengan satuan kapasitansinya adalah Farad. Satuan Kapasitor tersebut diambil dari nama penemunya yaitu Michael Faraday (1791 ~ 1867) yang berasal dari Inggris. Namun Farad adalah satuan yang sangat besar, oleh karena itu pada umumnya Kapasitor yang digunakan dalam peralatan Elektronika adalah satuan Farad yang dikecilkan menjadi pikoFarad, NanoFarad dan MicroFarad.

Konversi Satuan Farad adalah sebagai berikut :

1 Farad = 1.000.000F (mikro Farad)1F = 1.000nF (nano Farad)1F = 1.000.000pF (piko Farad)1nF = 1.000pF (piko Farad)

Kapasitor merupakan Komponen Elektronika yang terdiri dari 2 pelat konduktor yang pada umumnya adalah terbuat dari logam dan sebuah Isolator diantaranya sebagai pemisah. Dalam Rangkaian Elektronika, Kapasitor disingkat dengan huruf C.

Jenis-Jenis Kapasitor

Berdasarkan bahan Isolator dan nilainya, Kapasitor dapat dibagi menjadi 2 Jenis yaitu Kapasitor Nilai Tetap dan Kapasitor Variabel. Berikut ini adalah penjelasan singkatnya untuk masing-masing jenis Kapasitor :

A. KAPASITOR NILAI TETAP (FIXED CAPACITOR)

Kapasitor Nilai Tetap atau Fixed Capacitor adalah Kapasitor yang nilainya konstan atau tidak berubah-ubah. Berikut ini adalah Jenis-jenis Kapasitor yang nilainya Tetap :

1. Kapasitor Keramik (Ceramic Capasitor)

Kapasitor Keramik adalah Kapasitor yang Isolatornya terbuat dari Keramik dan berbentuk bulat tipis ataupun persegi empat. Kapasitor Keramik tidak memiliki arah atau polaritas, jadi dapat dipasang bolak-balik dalam rangkaian Elektronika. Pada umumnya, Nilai Kapasitor Keramik berkisar antara 1pf sampai 0.01F.

Kapasitor yang berbentuk Chip (Chip Capasitor) umumnya terbuat dari bahan Keramik yang dikemas sangat kecil untuk memenuhi kebutuhan peralatan Elektronik yang dirancang makin kecil dan dapat dipasang oleh Mesin Produksi SMT (Surface Mount Technology) yang berkecepatan tinggi.

2. Kapasitor Polyester (Polyester Capacitor)

Kapasitor Polyester adalah kapasitor yang isolatornya terbuat dari Polyester dengan bentuk persegi empat. Kapasitor Polyester dapat dipasang terbalik dalam rangkaian Elektronika (tidak memiliki polaritas arah)

3. Kapasitor Kertas (Paper Capacitor)

Kapasitor Kertas adalah kapasitor yang isolatornya terbuat dari Kertas dan pada umumnya nilai kapasitor kertas berkisar diantara 300pf sampai 4F. Kapasitor Kertas tidak memiliki polaritas arah atau dapat dipasang bolak balik dalam Rangkaian Elektronika.

4. Kapasitor Mika (Mica Capacitor)

Kapasitor Mika adalah kapasitor yang bahan Isolatornya terbuat dari bahan Mika. Nilai Kapasitor Mika pada umumnya berkisar antara 50pF sampai 0.02F. Kapasitor Mika juga dapat dipasang bolak balik karena tidak memiliki polaritas arah.

5. Kapasitor Elektrolit (Electrolyte Capacitor)

Kapasitor Elektrolit adalah kapasitor yang bahan Isolatornya terbuat dari Elektrolit (Electrolyte) dan berbentuk Tabung / Silinder. Kapasitor Elektrolit atau disingkat dengan ELCO ini sering dipakai pada Rangkaian Elektronika yang memerlukan Kapasintasi (Capacitance) yang tinggi. Kapasitor Elektrolit yang memiliki Polaritas arah Positif (-) dan Negatif (-) ini menggunakan bahan Aluminium sebagai pembungkus dan sekaligus sebagai terminal Negatif-nya. Pada umumnya nilai Kapasitor Elektrolit berkisar dari 0.47F hingga ribuan microfarad (F). Biasanya di badan Kapasitor Elektrolit (ELCO) akan tertera Nilai Kapasitansi, Tegangan (Voltage), dan Terminal Negatif-nya. Hal yang perlu diperhatikan, Kapasitor Elektrolit dapat meledak jika polaritas (arah) pemasangannya terbalik dan melampui batas kamampuan tegangannya.

6. Kapasitor Tantalum

Kapasitor Tantalum juga memiliki Polaritas arah Positif (+) dan Negatif (-) seperti halnya Kapasitor Elektrolit dan bahan Isolatornya juga berasal dari Elektrolit. Disebut dengan Kapasitor Tantalum karena Kapasitor jenis ini memakai bahan Logam Tantalum sebagai Terminal Anodanya (+). Kapasitor Tantalum dapat beroperasi pada suhu yang lebih tinggi dibanding dengan tipe Kapasitor Elektrolit lainnya dan juga memiliki kapasintansi yang besar tetapi dapat dikemas dalam ukuran yang lebih kecil dan mungil. Oleh karena itu, Kapasitor Tantalum merupakan jenis Kapasitor yang berharga mahal. Pada umumnya dipakai pada peralatan Elektronika yang berukuran kecil seperti di Handphone dan Laptop.

B. KAPASITOR VARIABEL (VARIABLE CAPACITOR)

Kapasitor Variabel adalah Kapasitor yang nilai Kapasitansinya dapat diatur atau berubah-ubah. Secara fisik, Kapasitor Variabel ini terdiri dari 2 jenis yaitu :

1. VARCO (Variable Condensator)

VARCO (Variable Condensator) yang terbuat dari Logam dengan ukuran yang lebih besar dan pada umumnya digunakan untuk memilih Gelombang Frekuensi pada Rangkaian Radio (digabungkan dengan Spul Antena dan Spul Osilator). Nilai Kapasitansi VARCO berkisar antara 100pF sampai 500pF

2. Trimmer

Trimmer adalah jenis Kapasitor Variabel yang memiliki bentuk lebih kecil sehingga memerlukan alat seperti Obeng untuk dapat memutar Poros pengaturnya. Trimmer terdiri dari 2 pelat logam yang dipisahkan oleh selembar Mika dan juga terdapat sebuah Screw yang mengatur jarak kedua pelat logam tersebut sehingga nilai kapasitansinya menjadi berubah. Trimmer dalam Rangkaian Elektronika berfungsi untuk menepatkan pemilihan gelombang Frekuensi (Fine Tune). Nilai Kapasitansi Trimmer hanya maksimal sampai 100pF.

Fungsi Kapasitor dalam Rangkaian Elektronika

Pada Peralatan Elektronika, Kapasitor merupakan salah satu jenis Komponen Elektronika yang paling sering digunakan. Hal ini dikarenakan Kapasitor memiliki banyak fungsi sehingga hampir setiap Rangkaian Elektronika memerlukannya.

Dibawah ini adalah beberapa fungsi daripada Kapasitor dalam Rangkaian Elektronika :

Sebagai Penyimpan arus atau tegangan listrik

Sebagai Konduktor yang dapat melewatkan arus AC (Alternating Current)

Sebagai Isolator yang menghambat arus DC (Direct Current)

Sebagai Filter dalam Rangkaian Power Supply (Catu Daya)

Sebagai Kopling

Sebagai Pembangkit Frekuensi dalam Rangkaian Osilator

Sebagai Penggeser Fasa

Sebagai Pemilih Gelombang Frekuensi (Kapasitor Variabel yang digabungkan dengan Spul Antena dan Osilator)

Untuk mengetahui Cara Membaca nilai Kapasitor dan juga cara mengukur / menguji Kapasitor, silakan membacanya di artikel : Cara Membaca dan menghitung Nilai Kode Kapasitor dan Cara Mengukur Kapasitor (Kondensator).

Cara Membaca dan Menghitung Nilai Kapasitor berdasarkan Kode Angka

Kapasitor atau disebut juga dengan Kondensator adalah merupakan salah satuKomponen Elektronika Pasifyang paling banyak digunakan dalam rangkaian peralatan elektronika. Fungsi Kapasitor yang dapat menyimpan muatan listrik dalam waktu sementara membuatnya menjadi Komponen Elektronika yang penting. Artikel sebelumnya telah membahas tentangJenis-jenis Kapasitor beserta Fungsi dan Simbolnya, maka untuk kesempatan ini akan membahas tentang Cara Membaca dan Menghitung Nilai Kapasitor berdasarkan Kode Angka dan Huruf-nya.

Satuan Kapasitansi Kapasitor adalah Farad, tetapi Farad merupakan satuan yang besar untuk sebuah Kapasitor yang umum dipakai oleh Peralatan Elektronik. Oleh Karena itu, Satuan-satuan yang merupakan turunan dari Farad menjadi pilihan utama produsen dalam memproduksi sebuah Kapasitor agar dapat digunakan oleh peralatan Elektronika. Satuan-satuan tersebut diantaranya adalah : Micro Farad (F), Nano Farad (nF) dan Piko Farad (pF).

Berikut ini adalah ukuran turunan Farad yang umum digunakan dalam menentukan Nilai Kapasitansi sebuah Kapasitor :

1 Farad = 1.000.000F (mikro Farad)1F = 1.000nF (nano Farad)1F = 1.000.000pF (piko Farad)1nF = 1.000pF (piko Farad)

Cara Membaca Nilai Kapasitor Elektrolit (ELCO)

Untuk Kapasitor Elektrolit atau ELCO, nilai Kapasitansinya telah tertera di label badannya dengan jelas. Jadi sangat mudah untuk menentukan nilainya. Contoh 100F 16V, 470F 10V, 1000F 6.3V ataupun 3300F 16V. Untuk lebih Jelas silakan lihat gambar dibawah ini :

Nilai Kapasitor pada gambar diatas adalah3300F(baca : 3300 Micro Farad)

Hal yang perlu diingat adalah Kapasitor Elektrolit (ELCO) merupakan jenis Kapasitor yang memiliki Polaritas (+) dan (-) sehingga perlu hati-hati dalam pemasangannya. Seperti Gambar diatas, di badan Kapasitor juga terdapat tanda yang menunjukkan Polaritas arah Negatif (-) dari sebuah Kapasitor Elektrolit. Disamping itu, daya tahan Panas Kapasitor juga tertulis dengan jelas di label badannya. Contohnya 85C dan 105C.

Cara Membaca Nilai Kapasitor Keramik, Kapasitor Kertas dan Kapasitor non-Polaritas lainnya

Untuk Kapasitor Keramik, Kapasitor Kertas, Kapasitor Mika, Kapasitor Polyester atau Kapasitor Non-Polaritas lainnya, pada umumnya dituliskan Kode Nilai dibadannya. Seperti 104J, 202M, 473K dan lain sebagainya. Maka kita perlu menghitungnya ke dalam nilai Kapasitansi Kapasitor yang sebenarnya.

Contoh untuk membaca Nilai Kode untuk Kapasitor Keramik diatas dengan Tulisan Kode 473Z. Cara menghitung Nilai Kapasitor berdasarkan kode tersebut adalah sebagai berikut :

Kode:473ZNilai Kapasitor = 47 x 103Nilai Kapasitor = 47 x 1000Nilai Kapasitor =47.000pF atau 47nF atau 0,047F

Huruf dibelakang angka menandakan Toleransi dari Nilai Kapasitor tersebut, Berikut adalah daftar Nilai Toleransinya :

B = 0.10pFC = 0.25pFD = 0.5pFE = 0.5%F = 1%G= 2%H = 3%J = 5%K = 10%M = 20%Z = + 80% dan -20%

473Z= 47,000pF +80% dan -20% atau berkisar antara37.600 pF ~ 84.600 pF.Jika di badan badan Kapasitor hanya bertuliskan 2 angka, Contohnya 47J maka perhitungannya adalah sebagai berikut :

Kode :47J

Nilai Kapasitor = 47 x 100Nilai Kapasitor = 47 x 1Nilai Kapasitor = 47pF

Jadi Nilai Kapasitor yang berkode47Jadalah 47 pF 5% yaitu berkisar antara44,65pF ~ 49,35pF

Jika di badan Kapasitor tertera 222K maka nilai Kapasitor tersebut adalah :

Kode :222K

Nilai Kapasitor = 22 x 102Nilai Kapasitor = 22 x 100Nilai Kapasitor = 2200pF

Toleransinya adalah 5% :Nilai Kapasitor =2200 5% = 1980pFNilai Kapasitor = 2200 + 5% = 2310pF

Jadi Nilai Kapasitor dengan Kode222Kadalah berkisar antara1.980 pF ~ 2.310 pF.

Untuk Kapasitor Chip (Chip Capacitor) yang terbuat dari Keramik, nilai Kapasitansinya tidak dicetak di badan Kapasitor Chip-nya, maka diperlukan Label Kotaknya untuk mengetahui nilainya atau diukur dengan Capacitance Meter (LCR Meter atauMultimeteryang dapat mengukur Kapasitor).

Kapasitor adalah komponen elektronika yang mempunyai kemampuan menyimpan electron-elektron selama waktu yang tidak tertentu. Kapasitor berbeda dengan akumulator dalam menyimpan muatan listrik terutama tidak terjadi perubahan kimia pada bahan kapasitor, besarnya kapasitansi dari sebuah kapasitor dinyatakan dalam farad. Pengertian lain Kapasitor adalah komponen elektronika yang dapat menyimpan dan melepaskan muatan listrik. Struktur sebuah kapasitor terbuat dari 2 buah plat metal yang dipisahkan oleh suatu bahan dielektrik. Bahan-bahan dielektrik yang umum dikenal misalnya udara vakum, keramik, gelas, elektrolit dan lain-lain. Jika kedua ujung plat metal diberi tegangan listrik, maka muatan-muatan positif akan mengumpul pada salah satu kaki (elektroda) metalnya dan pada saat yang sama muatan-muatan negatif terkumpul pada ujung metal yang satu lagi. Muatan positif tidak dapat mengalir menuju ujung kutup negatif dan sebaliknya muatan negatif tidak bisa menuju ke ujung kutup positif, karena terpisah oleh bahan dielektrik yang non-konduktif. Muatan elektrik ini tersimpan selama tidak ada konduksi pada ujung-ujung kakinya. Kemampuan untuk menyimpan muatan listrik pada kapasitor disebuat dengan kapasitansi atau kapasitas.

Kapasitansi didefenisikan sebagai kemampuan dari suatu kapasitor untuk dapat menampung muatan elektron. Coulombs pada abad 18 menghitung bahwa 1 coulomb = 6.25 x 1018 elektron. Kemudian Michael Faraday membuat postulat bahwa sebuah kapasitor akan memiliki kapasitansi sebesar 1 farad jika dengan tegangan 1 volt dapat memuat muatan elektron sebanyak 1 coulombs. Dengan rumus dapat ditulis : Q = CVDimana : Q = muatan elektron dalam C (coulombs)

C = nilai kapasitansi dalam F (farads)

V = besar tegangan dalam V (volt)Dalam praktek pembuatan kapasitor, kapasitansi dihitung dengan mengetahui luas area plat metal (A), jarak (t) antara kedua plat metal (tebal dielektrik) dan konstanta (k) bahan dielektrik. Dengan rumusan dapat ditulis sebagai berikut :

C = (8.85 x 10-12) (k A/t)

Berikut adalah contoh konstanta (k) dari beberapa bahan dielektrik yang disederhanakan: Udara vakum k = 1, Aluminium oksida k = 8, Keramik k = 100 1000 ,Gelas k = 8 ,Polyethylene k = 3

Prinsip Pembentukan Kapasitor Jika dua buah plat atau lebih yang berhadapan dan dibatasi oleh isolasi, kemudian plat tersebut dialiri listrik maka akan terbentuk kondensator (isolasi yang menjadi batas kedua plat tersebut dinamakan dielektrikum).

Bahan dielektrikum yang digunakan berbeda-beda sehingga penamaan kapasitor berdasarkan bahan dielektrikum. Luas plat yang berhadapan bahan dielektrikum dan jarak kedua plat mempengaruhi nilai kapasitansinya.

Pada suatu rangkaian yang tidak terjadi kapasitor liar. Sifat yang demikian itu disebutkan kapasitansi parasitic. Penyebabnya adalah adanya komponen-komponen yang berdekatan pada jalur penghantar listrik yang berdekatan dan gulungan-gulungan kawat yang berdekatan.

Besaran Kapasitansi Kapasitas dari sebuah kapasitor adalah perbandingan antara banyaknya muatan listrik dengan tegangan kapasitor.

C = Q / V

jika dihitung dengan rumus C= 0,0885 D/d. Maka kapasitasnya dalam satuan piko farad D = luas bidang plat yang saling berhadapan dan saling mempengaruhi dalam satuan cm2. d = jarak antara plat dalam satuan cm. Bila tegangan antara plat 1 volt dan besarnya muatan listrik pada plat 1 coulomb, maka kemampuan menyimpan listriknya disebut 1 farad. Dalam kenyataannya kapasitor dibuat dengan satuan dibawah 1 farad. Kebanyakan kapasitor elektrolit dibuat mulai dari 1 mikrofarad sampai beberapa milifarad.

Jenis-jenis kapasitor sesuai bahan dan konstruksinya.

Kapasitor seperti juga resistor nilai kapasitansinya ada yang dibuat tetap dan ada yang variabel. Kapasitor dielektrikum udara, kapasitansinya berubah dari nilai maksimum ke minimum. Kapasitor variabel sering kita jumpai pada rangkaian pesawat penerima radio dibagian penala dan osilator. Agar perubahan kapasitansi di dua bagian tersebut serempak

maka digunakan kapasitor variabel ganda. Kapasitor variabel ganda adalah dua buah kapasitor variabel dengan satu pemutar. Berdasarkan dielektrikumnya kapasitor dibagi menjadi beberapa jenis, antara lain:

kapasitor keramik

kapasitor film

kapasitor elektrolit

kapasitor tantalum

kapasitor kertas

Perdasarkan polaritas kutup pada elektroda kapsitor dapat dibedakan dalam 2 jenis yaitu :

Kapasitor Non-Polar, kapasitor yang tidak memiliki polaritas pada kedua elektroda dan tidak perlu dibedakan kaki elektrodanya dalam pesangannya pada rangkaian elektronika.

Kapasitor Bi-Polar, yaitu kapasitor yang memiliki polaritas positif dan negatif pada elektrodanya, sehingga perlu diperhatikan pesangannya pada rangkaian elektronika dan tidak boleh terbalik.

Kapasitor elektrolit dan kapasitor tantalum adalah kapasitor yang mempunyai kutub atau polar, sering disebut juga dengan nama kapasitor polar. Kapasitor film terdiri dari beberapa jenis yaitu polyester film, poly propylene film atau polysterene film.

Menghitung Kapasitor

Ada beberapa cara yang dapat dilakukan untuk mengetahui nilai kapasitas sebuah kapasitor (capacitor/ condensator) di antaranya dengan melihat kode warna kapasitor, kode angka kapasitor, atau melalui pengukuran menggunakanalat ukur capacitance meter. Besarnya kapasitas dari kapasitor yang sudah dihubungkan dengan kapasitor lain dalam sebuah rangkaian akan tergantung dari jenis rangkaian yang dibangun.

Jika kapasitor dirangkai secara seri maka akan berlaku rumus 1/CTotal = 1/C1 + 1/C2 + 1/Cn, sedangkan jika kapasitor-kapasitor tersebut dirangkai secara paralel maka kapasitas totalnya akan merupakan penjumlahan dari kapasitor-kapasitor yang ada yakni CTotal= C1 + C1 + Cn. Rumus untuk menghitung kapasitor ini adalah kebalikan dari rumus untuk mencari total resistansikomponen resistor. Untuk menghitung kapasitas dari deretan condensator pada rangkaian seri, rangkaian paralel, atau kombinasi keduanya dapat dilihat pada contoh-contoh di bawah:

Rangkaian Kapasitor Seri

Contoh 1 (pada rangkaian seri)Gambar di atas terdiri dari dua buah kapasitor (condensator) yang dirangkai seri. Jika C1 = 100nF dan C2 = 10 nF maka untuk menghitung kapasitas totalnya adalah sebagai berikut:

1/CTotal = 1/C1 + 1/C21/CTotal= 1/100 + 1/101/CTotal= 1/100 + 10/100 (samakan penyebutnya)1/CTotal= 11/100CTotal= 100/11CTotal= 9.09 nF (nano Farad)

Rangkaian Kapasitor Paralel

Contoh 2 pada rangkaian paralelGambar di atas adalah dua buah kapasitor yang dirangkai paralel. Jika C1 = 4700F dan C2 = 2200F maka untuk menghitung kapasitas totalnya adalah sebagai berikut:

CTotal= C1 + C2CTotal= 4700 + 2200CTotal= 6900F (micro Farad)

Rangkaian Kapasitor Seri Paralel

Contoh 3 (pada rangkaian seri-paralel)Jika tiga buah kapasitor dirangkai secara seri-paralel seperti pada gambar di atas, maka untuk menghitung kapasitas totalnya harus menggunakan rumus seri dan rumus paralel seperti pada contoh 1 dan contoh 2. Jika C1 = 1000 F, C2 = 500 F, dan C3 = 500 F, maka:

Cp= C2 // C3 (gunakan rumus kapasitor paralel)Cp= C2 + C3Cp= 500 + 500Cp= 1000F

1/CTotal = 1/ C1 + 1/Cp (gunakan rumus kapasitor seri)1/CTotal= 1/1000+ 1/10001/CTotal= 2/1000CTotal= 1000/2CTotal= 500 F

Rangkaian Kapasitor Seri Paralel

Contoh 4 (pada rangkaian seri paralel)Pada gambar di atas jika C1 = 100 F, C2 = 100F, dan C3 = 220F maka kapasitas totalnya adalah:

1/Cs= 1/C1 +1/ C2 (gunakan rumus kapasitor seri)1/Cs= 1/100 +1/ 1001/Cs= 2/100Cs= 100/2Cs= 50F

CTotal=Cs// C3 (gunakan rumus kapasitor paralel)CTotal=Cs+ C3CTotal= 50 + 220CTotal= 270F (micro Farad)

Catatan:Satuan kapasitor harus disamakan terlebih dahulu sebelum menghitung kapasitor (kapasitas total) yakni 1F = 1000 nF, 1 nF = 10000 pF, dan seterusnya.

Rangkaian Seri dan Paralel Kapasitor serta Cara Menghitung Nilainya

Pada kondisi tertentu, Engineer Produksi ataupun penghobi Elektronika mungkin juga akan mengalami permasalahan tidak menemukan Nilai Kapasitor yang dikehendakinya di Pasaran. Oleh karena itu, diperlukan Rangkaian Seri ataupun Rangkaian Paralel Kapasitor untuk mendapatkan nilai Kapasitansi Kapasitor yang paling cocok untuk Rangkaian Elektronikanya. Yang dimaksud dengan Kapasitansi dalam Elektronika adalah ukuran kemampuan suatu komponen atau dalam hal ini adalah Kapasitor dalam menyimpan muatan listrik.

Berikut ini adalah nilai Kapasitansi Standar untuk Kapasitor Tetap yang umum dan dapat ditemukan di Pasaran :

Menurut Tabel diatas, hanya sekitar 133 nilai Standar Kapasitor Tetap yang umum dan dapat ditemukan di Pasaran. Jadi bagaimana kalau nilai kapasitansi yang paling cocok untuk rangkaian Elektronika kita tidak ditemukan di Pasaran atau bukan nilai Standar Kapasitor Tetap? Jawabannya adalah dengan menggunakan Rangkaian Seri ataupun Rangkaian Paralel Kapasitor.

Rangkaian Paralel Kapasitor (Kondensator)

Rangkaian Paralel Kapasitor adalah Rangkaian yang terdiri dari 2 buah atau lebih Kapasitor yang disusun secara berderet atau berbentuk Paralel. Dengan menggunakan Rangkaian Paralel Kapasitor ini, kita dapat menemukan nilai Kapasitansi pengganti yang diinginkan.

Rumus dari Rangkaian Paralel Kapasitor (Kondensator) adalah :

Ctotal= C1+ C2+ C3+ C4+ . + Cn

Dimana :

Ctotal=Total Nilai Kapasitansi KapasitorC1 = Kapasitor ke-1C2 = Kapasitor ke-2C3 = Kapasitor ke-3C4 = Kapasitor ke-4Cn = Kapasitor ke-n

Berikut ini adalah gambar bentuk Rangkaian Paralel Kapasitor

Contoh Kasus untuk menghitung Rangkaian Paralel Kapasitor

Seorang Perancang Rangkaian Elektronika ingin merancang sebuah Peralatan Elektronika, salah satu nilai Kapasitansi yang diperlukannya adalah 2500pF, tetapi nilai tersebut tidak dapat ditemukannya di PasaranKomponen Elektronika. Oleh karena itu, Perancang Elektronika tersebut menggunakan Rangkaian Paralel untuk mendapatkan nilai kapasitansi yang diinginkannya.

Penyelesaian :

Beberapa kombinasi yang dapat dipergunakannya antara lain :

1 buah Kapasitor dengan nilai 1000pF1 buah Kapasitor dengan nilai 1500pF

Ctotal= C1+ C2Ctotal= 1000pF + 1500pFCtotal= 2500pF

Atau

1 buah Kapasitor dengan nilai 1000pF2 buah Kapasitor dengan nilai 750pF

Ctotal= C1+ C2+ C3Ctotal= 1000pF + 750pF + 750pFCtotal= 2500pF

Rangkaian Seri Kapasitor (Kondensator)

Rangkaian Seri Kapasitor adalah Rangkaian yang terdiri dari 2 buah dan lebih Kapasitor yang disusun sejajar atau berbentuk Seri. Seperti halnya dengan Rangkaian Paralel, Rangkaian Seri Kapasitor ini juga dapat digunakan untuk mendapat nilai Kapasitansi Kapasitor pengganti yang diinginkan. Hanya saja, perhitungan Rangkaian Seri untuk Kapasitor ini lebih rumit dan sulit dibandingkan dengan Rangkaian Paralel Kapasitor.

Rumus dari Rangkaian Paralel Kapasitor (Kondensator) adalah :

1/Ctotal= 1/C1+ 1/C2+ 1/C3+ 1/C4+ . + 1/Cn

Dimana :

Ctotal=Total Nilai Kapasitansi KapasitorC1 = Kapasitor ke-1C2 = Kapasitor ke-2C3 = Kapasitor ke-3C4 = Kapasitor ke-4Cn = Kapasitor ke-n

Berikut ini adalah gambar bentuk Rangkaian Seri Kapasitor

Contoh Kasus untuk menghitung Rangkaian Seri Kapasitor

Seorang Engineer ingin membuat Jig Tester dengan salah satu nilai Kapasitansi Kapasitor yang paling cocok untuk rangkaiannya adalah 500pF, tetapi nilai 500pF tidak terdapat di Pasaran. Maka Engineer tersebut menggunakan 2 buah Kapasitor yang bernilai 1000pF yang kemudian dirangkainya menjadi sebuah Rangkaian Seri Kapasitor untuk mendapatkan nilai yang diinginkannya.

Penyelesaian :

2 buah Kapasitor dengan nilai 1000pF

1/Ctotal= 1/C1+ 1/C21/Ctotal= 1/1000 + 1/10001/Ctotal= 2/10002 x Ctotal= 1 x 1000Ctotal= 1000/2Ctotal= 500pF

Catatan :

Nilai Kapasitansi Kapasitor akan bertambah dengan menggunakan Rangkaian Paralel Kapasitor, sedangkan nilai Kapasitansinya akan berkurang jika menggunakan Rangkaian Seri Kapasitor. Hal ini sangat berbeda denganRangkaian Seri dan Paralel untuk Resitor (Hambatan). Baca : Rangkaian Seri dan Paralel Resistor serta cara menghitung nilainya.

Pada kondisi tertentu, Rangkaian Gabungan antara Paralel dan Seri dapat digunakan untuk menemukan nilai Kapasitansi yang diperlukan.

Kita juga dapatmenggunakan Multimeteruntukmengukur dan memastikan Nilai Kapasitansidari Rangkaian Seri ataupun Paralel Kapasitor sesuai dengan Nilai Kapasitansi yang kita inginkan. Baca juga : Cara Mengukur Nilai Kapasitor dengan Multimeter

PERSAMAAN YANG BERLAKU PADA KAPASITOR MENGHUBUNGKAN ANTARA MUATAN,KUAT ARUS,DAN TEGANGAN

HAMBATAN LISTRIK

I. DISUSUN SERI

Komponen-komponen listrik dikatakan disusun seri jika komponen-komponen tersebut dihubungkan sedemikian sehingga kuat arus yang melalu tiap-tiap komponen sama besarnya.

Untuk komponen- komponen listrik yang disusun seri, hambatan penggantinya sama dengan jumlah hambatan tipa-tipa komponen

HAMBATAN PENGGANTI SERI

Rs = = R1 + R2 + R3 +

Persamaan di atas dengan jelas menyatalan bahwa susunan seri bertujuan untuk memperbesar hambatan suatu rangkaian.

Berdasarkan hukum Ohm:

V = IR

pada hambatan R1 terdapat teganganV1 =IR1 dan pada hambatan R2 terdapat tegangan V2 = IR 2. Karena arus listrik mengalir melalui hambatan R1 dan hambatan R2, tegangan totalnya adalah VAC = IR1 + IR2.

Mengingat VAC merupakan tegangan total dan kuat arus listrik yang mengalir pada rangkaian seperti di atas (rangkaian tak bercabang) di setiap titik sama maka

VAC = IR1 + IR2 I R1 = I(R1 + R2) R1 = R1 + R2 ; R1 = hambatan total

Rangkaian seperti di atas disebut rangkaian seri. Selanjutnya, R1 ditulis Rs (R seri) sehingga Rs = R1 + R2 ++Rn, dengan n = jumlah resistor. Jadi, jika beberapa buah hambatan dirangkai secara seri, nilai hambatannya bertambah besar. Akibatnya, kuat arus yang mengalir makin kecil. Hal inilah yang menyebabkan nyala lampu menjadi kurang terang (agak redup) jika dirangkai secara seri. Makin banyak lampu yang dirangkai secara seri, nyalanya makin redup. Jika satu lampu mati (putus), lampu yang lain padam.

Empat prinsip susunan seri komponen-komponen listrik

1. Susunan seri bertujuan unutk memperbesar hambatan suatu rangkaian.

2. Kuat arus melalui tiap-tiap komponen sama, yaitu sama dengan kuat arus yang melalui hambatan pengganti serinya.

I1 = I2 = I3 = . . . = Iseri

3. Tegangan pada ujung-ujung hambatan pengganti seri sama dengan jumlah tegangan pada ujung-ujung tipa komponen.

Vseri = V1 + V2 + V3 + . . .

4. Susunan seri berfungsi sebagai pembagi tegangan di mana tegangan pada ujung-ujung tiap komponen sebanding dengan hambatannya.

V1 : V2 : V3 : . . . = R1 : R2 : R3: . . .

Kelemahan Susunan Seri

Perhatikan susunan seri dua buah lampu pada gambar di atas. Jika salah satu filamen lampu terputus (missal lampu R1 ), maka rangkaian listrik berubah menjadi terbuka. Sebagai hasilnya lampu R2 yang masih baik ikut padam. Bayangkanlah sederetan lampu hias yang disusun secara seri. Jika salah satu filament lampu terputus, seluruh lampu akan padam. Anda harus memeriksa satu demi satu lampu tersebut unutk menemukan lampu yang rusak, kemudian menggantinya dengan lampu baru. Pekerjaan memeriksa seperti ini memerlukan waktu yang lama. Oleh karena itu, tidaklah menyenangkan merangkai komponen-komponen listrik secara seri

Kelebihan Susunan Seri

Dalam banyak rangkaian, sekering sengaja di pasang seri dengan rangkaian komponen-komponen lain untuk tujuan pengamanan. Konduktor pada sekering didesain untuk melebur dan membuka rangkaian pasa arus maksimum tertentu yang tergantung pada batas arus yang boleh melalui komponen yang dirangkai seri dengan sekering. Jika sekering tidak digunakan, arus yang melebihi batas akan menyebabkan terjadinya kebakaran. Dalam instalaasi listrik rumah, pemutus daya (circuit breaker) digunakan sebagai pengganti sekering. Ketika kuat arus dalam rangkaian melebihi nilai tertentu, pemutus daya akan bertindak sebagai saklar dan memutus rangkaian secara otomatis.

II. DISUSUN PARALEL

Komponen-komponen listrik disebut disusun parallel jika komponen-komponen tersebut dihubungkan sedemikian sehingga tegangan pada ujung tiap-tiap komponen sama besarnya.

Untuk Komponen-komponen listrik yang disusun parallel, kebalikan hambatan penggantinya sama dengan jumlah dari kebalikan tiap-tiap hambatan

HAMBATAN PENGGANTI PARALEL

= = + + + . . .

Persamaan diatas jelas menyatakan bahwa susunan parallel bertujuan untuk memperkecil hambatan suatu rangkaian.

Mengingat hukum Ohm: I = V/R dan I = I1+ I2, maka

Pada rangkaian seperti di atas (rangkaian bercabang), V AB =V1 = V2 = V. Dengan demikian, diperoleh persamaan

Rangkaian yang menghasilkan persamaan seperti di atas disebut rangkaian paralel. Oleh karena itu, selanjutnya Rt ditulis Rp (Rp = R paralel). Dengan demikian, diperoleh persamaan

Berdasarkan persamaan di atas, dapat disimpulkan bahwa dalam rangkaian paralel, nilai hambatan total (Rp) lebih kecil dari pada nilai masing-masing hambatan penyusunnya (R1 dan R2). Oleh karena itu, beberapa lampu yang disusun secara paralel sama terangnya dengan lampu pada intensitas normal (tidak mengalami penurunan). Jika salah satu lampu mati (putus), lampu yang lain tetap menyala.

Empat pinsip susunan parallel komponen-komponen listrik:

1. Susunan seri bertujuan unutk memperkecil hambatan suatu rangkaian.

2. Tegangan pada ujung-ujung tiap komponen sama, yaitu sama dengan tegangan pada ujung-ujung hambatan pengganti paralelnya.

V1 = V2 = V3 = . . . = Vparalel

3. Kuat arus yang melalui hambatan pengganti parallel sama dengan jumlah kuat arus yang melalui tiap-tiap komponen.

Iparalel = I1 + I2 + I3 + . . .

4. Susunan parallel berfungsi sebagai pembagi arus dimana kuat arus melalui tiap-tiap komponen sebanding dengan kebalikan hambatannya.

Manfaat susunan parallel

Seperti telah dijelaskan, bahwa dalam susunan seri, kegagalan salah satu komponen akan memadamkan komponen-komponen lain yang masih baik. Oleh Karena itu komponen-komponen listrik di rumah anda biasanya disusun secara parallel, dalam susunan parallel, jika salah satu komponen rusak atau gagal( misalnya filament lampu pijar putus), komponen-komponen lain dalam rangkaian (TV, Radio, dan kulkas) masih tetap bekerja.

KAPASITOR LISTRIK

Salah satu pertimbangan penting dalam menggunakan sebuah kapasitor adalah pemilihan kapasitas yang sesuai dengan kebutuhan. Apabila sebuah kapasitor tunggal dengan kapasitas dan tegangan kerja yang diinginkan tidak tersedia, maka pada umumnya kita dapat mengkombinasikan dua atau lebih kapasitor untuk memperoleh kapasitas maupun tegangan yang dibutuhkan. Ada dua cara yang umum untuk menghubungkan beberapa kapasitor, yaitu seri dan paralel.

I. DISUSUN SERI

Jika beberapa kapasitor dihubungkan satu sama lain dengan cara menghubungkan keping keping yang bermuatan berlawanan seperti pada gambar, hubungan tersebut dinamakan hubungan seri. Setelah seimbang, semua kapasitor akan mempunyai muatan yang sama. Akibatnya, muatan ekivalen di dalam garis putus putus adalah nol sehingga muatan gabungan sama dengan muatan setiap kapasitor, sama dengan q. Sumber tegangan V yang dihubungkan pada kapasitor hanya akan mengakibatkan pergeseran muatan. Pada hubungan seri diperoleh:

Karena, qtotal = q = q1 = q2 = q3

Vtotal = V1 + V2 + V3

Maka,

atau

Secara umum, untuk n buah kapasitor yang disusun seri, kapasitas gabungan (Ctot) dirumuskan sebagai:

Catatan:

Khusus untuk dua kapasitor yang dirangkai secara seri berlaku:

Khusus untuk n buah kapasitor yang kapasitasnya sama dan dirangkai secara seri berlaku:

Dari persamaan di atas diperoleh bahwa kapasitas pengganti susunan seri beberapa buah kapasitor selalu lebih kecil dari kapasitas terkecil kapasitor dalam rangkaian tersebut. Perbandingan potensial pada masing masing kapasitor seri adalah:

II. DISUSUN PARALEL

Jika beberapa kapasitor dihubungkan satu sama lain dengan cara menghubungkan keping-keping yang bermuatan sejenis seperti pada gambar, maka hubungan tersebut dinamakan hubungan paralel.

Setelah seimbang, tegangan semua kapasitor adalah sama. Maka tegangan kapasitor hubungan paralel didefinisikan :

Vtot = V1 = V2 = V3

Akan tetapi, karena muatan muatan yang sejenis saling dihubungkan, maka muatan total (qtot) merupakan penjumlahan dari muatan seluruh kapasitor yang dirangkai paralel.

qtot = q + q1 + q2 + q3

Ctot V = C1 V + C2 V + C3 V atau Ctot = C1 + C2 + C3

Secara umum, untuk n buah kapasitor yang disusun parallel, kapasitas total (Ctot) dirumuskan sebagai:

Dari persamaan di atas diperoleh bahwa kapasitas pengganti susunan paralel beberapa buah kapasitor selalu lebih besar dari kapasitas terbesar kapasitor dalam rangkaian tersebut.

Perbandingan muatan pada masing masing kapasitor paralel adalah