TUGAS 2 RANGKAIAN LISTRIK KAPASITOR

PENGERTIAN KAPASITOR

Kapasitor (Capacitor) atau disebut juga dengan Kondensator (Condensator) adalah komponen elektronika pasif yang dapat menyimpan muatan arus 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 = 1.000.000 µF (mikro Farad)
1µF = 1.000 nF (nano Farad)
1µF = 1.000.000 pF (piko Farad)
1nF = 1.000pF (piko Farad)

Kapasitor merupakan komponen elektronika yang terdiri dari 2 pelat konduktor yang pada umumnya adalah terbuat dari logam atau metal dan sebuah isolator diantaranya sebagai pemisah. isolator ini disebut sebagai Dielectric. Dielectric inilah yang nantinya akan menyimpan muatan arus DC. Dalam rangkaian elektronika, kapasitor disingkat dengan huruf “C”.

B. SEJARAH KAPASITOR
Sejarah penemuan kapasitor sangat bervariasi, tidak ada keterangan yang pasti kapan pertama kali kapasitor ditemukan. 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 Leyden datang dengan perangkat yang sangat mirip dalam bentuk Botol Leyden, yang umumnya diakui sebagai kapasitor pertama. Karena Kleist tidak memiliki rekaman dan catatan rinci dan karena ketenaran rekannya, Musschenbroek, dia sering diabaikan sebagai kontributor evolusi kapasitor. Namun, selama bertahun-tahun, keduanya telah diberi kredit yang sama seperti yang telah ditetapkan bahwa penelitian mereka independen satu sama lain.
Botol Leyden merupakan perangkat yang sangat sederhana. Terdiri dari tabung kaca, setengah terisi dengan air dan bagian dalam dan luar dilapisi dengan kertas logam. Gelas berfungsi sebagai dielektrik. Terdapat kawat logam atau rangkaian yang menembus gabus di atas tabung. Rangkaian tersebut kemudian tersambung ke sesuatu yang akan menghantarkan muatan, kemungkinan besar sebuah generator statis yang digerakkan tangan. Tabung akan menampung dua muatan yang sama tetapi berlawanan dalam kesetimbangan sampai mereka terhubung dengan kawat, menghasilkan sedikit percikan atau sengatan arus.

Benjamin Franklin mengembangkan eksperimen botol Leyden dalam kelistrikan dan segera menemukan bahwa potongan datar dari kaca bekerja sebaik model tabung, mendorong dia untuk mengembangkan kapasitor datar, atau Franklin square. Bertahun-tahun kemudian, kimiawan Inggris Michael Faraday akan memplopori aplikasi praktis pertama untuk kapasitor pada percobaan untuk menyimpan elektron yang tidak terpakai dari eksperimennya. Hal ini berujung pada kapasitor yang digunakan pertama kali, terbuat dari barel minyak besar. Kemajuan Faraday dengan kapasitor inilah yang akhirnya memungkinkan kita untuk memberikan tenaga listrik melalui jarak yang jauh. Sebagai hasil dari prestasi Faraday di bidang kelistrikan, unit pengukuran untuk kapasitor, atau kapasitansi, dikenal sebagai farad.

C. MACAM-MACAM KAPASITOR
A. KAPASITOR NILAI TETAP (FIXED CAPACITOR)
Fixed Capacitor adalah Kapasitor yang nilainya konstan atau tidak dapat diubah maupun berubah-ubah. Berikut ini adalah jenis-jenis Kapasitor yang termasuk fixed capacitor :

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 polaritas, jadi dapat dipasang bolak-balik dalam rangkaian. Pada umumnya, Nilai Kapasitor Keramik berkisar antara 1pf sampai 0.01µF.

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)

3. Kapasitor Kertas (Paper Capacitor)
Kapasitor Kertas adalah kapasitor yang isolatornya terbuat dari kertas dan pada umumnya nilai kapasitor kertas berkisar diantara 300pf sampai 4µF. Kapasitor kertas tidak memiliki polaritas arah atau dapat dipasang bolak balik.

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 0.02µF. 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 yang memerlukan kapasintasi (Capacitance) yang tinggi. Kapasitor elektrolit ini memiliki polaritas arah Positif (-) dan Negatif (-), sehingga pada pemasangannya harus memperhatikan polaritasnya. Pada umumnya nilai kapasitor elektrolit berkisar dari 0.47µF hingga ribuan microfarad (µF).
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 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.

D. JENIS KAPASITOR

Kapasitor Polar
Memiliki polaritas (+) dan (-). Dalam pemasangan dalam rangkaian elektronika harus memperhatikan polaritasn positif (+) dan negatif (-) terhadap arus dan tegangan pada rangkaian terserbut. Jika terpasang terbalik, maka akan menyebabkan kerusakan komponen yang ditandai dengan meledak dan munculnya asap pada komponen tersebut. Untuk mengetahui polaritas komponen kapasitor, dapat dilihat dengan cara sebagai berikut :
1. Melihat pada tubuh komponen
2. Melihat panjang kaki komponen.
Namun, sangat tidak disarankan untuk melihat polaritas dari panjang kaki kapasitor, karena nantinya pada rangkaian elektronika, kemungkinan panjang kaki kapasitor ini akan sama.

Contoh Kapastior Polar adalah Elco (Electrolit Condensator/Capasitor) dan Kapasitor Tantalum

Kapasitor Non Polar (Bipolar Capasitor)
Jenis kapasitor ini bisa dipasang bolak-balik. Contoh : Kapasitor Mika, Kapasitor Kertas, Kapasitor Keramik, Kapasitor Polyster

E. Fungsi Kapasitor dalam Rangkaian 
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 :

Sebagai Penyimpan arus atau tegangan listrik (Fungsi Utama)
Sebagai Konduktor yang dapat melewatkan arus AC (Bypass AC)
Sebagai Isolator yang menghambat arus DC (Blocking DC)
Sebagai Kopling (Untuk meningkatkan tegangan suatu rangkaian)
Sebagai Pembangkit Frekuensi (Jika dirangkain dengan induktor, contoh : Hartley Oscillator)
Sebagai Penggeser Fasa (Memanfaatkan sifat Charge Discharge Kapasitor)
Sebagai Pemilih Gelombang Frekuensi (Kapasitor Variabel yang digabungkan dengan Spul Antena dan Osilator)

F. Cara Kerja Kapasitor 
Kapasitor bekerja dengan sistem Bypass AC dan Blocking DC. Artinya, kapasitor akan melewartkan arus AC dan kapasitor hanya akan bekerja layaknya resistansi biasa. Namun, jika dilewati arus DC, dia akan menyimpan arus DC tersebut sebesar kapasitas yang dimilikinya.
Jika dialiri arus DC, kapasitor akan Charge, dan akan Discharge apabila arus pada kapsitor telah penuh. Dalam pengisian (charging) dibutuhkan suatu aliran arus dari sumber tegangan . Bila pelat – pelat kapasitor tersebut hubung singkat dengan suatu penghantar maka akan terjadi pengosongan (discharging) pada kapasitor yang akan menimbulkan panas pada penghantar tersebut.

G. KAPASITANSI
Kapasitansi didefinisikan sebagai kemampuan dari suatu kapasitor untuk dapat menampung muatan elektron. Coulombs pada abad 18 menghitung bahwa 1 coulomb = 6.25 x 10^18 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 = C.V
Penjelasan:
Q = Muatan yang satuannya Coulumb
C = Kapasitas yang satuannya Farad
V = Tegangan yang satuannya Volt

Rumus untuk Kapasitor dengan Rangkaian Paralel

C Total = C1 + C2 + C3
Pada rangkaian Kapasitor paralel tidak terjadi sama sekali pembagian untuk tegangan atau muatan listrik, semua tegangan akan memiliki jumlah yang sama pada setiap titik yang ada di rangkaian kapasitor paralel tersebut.


Rumus untuk Kapasitor dengan Rangkaian Seri
1/C Total = 1/C1 + 1/C2 + 1/C3
Pada setiap pengukuran kapasitor seri ini terjadi pembagian tegangan dari sumber tegangan kepada setiap titik, yang pada akhirnya jika digabungkan dengan cara di jumlahkan tegangan-tegangannya dari setiap titik maka akan terlihat sama seperti jumlah tegangan dari sumber tegangan.


Menghitung Jumlah Energi
Energi yang dibutuhkan untuk memindahkan muatan 1 coulomb pada tegangan 1 volt adalah sebesar 1 joule.
W = Q . V
Keterangan :
Q  = muatan (Coloumb)
V  = tegangan (Volt)
W = Energi (Joule)

Time Konstan
t = R.C
Keterangan :
t = waktu (Second)
R = Hambatan (Ω)
C = kapasitansi (Farad)