KAPASILATOR

KAPASILATOR

Landasan Teori

A.     Sejarah Kapasitor.

Banyak siswa-siswa atau bahkan mahasiswa yang ditanya siapa penemu kapasitor dengan lantang dan yakin benar 100% menyebut Michael Faraday, hahahaahaha. pas ditanya lagi kenapa? jawabnya karena satuannya Farrad berasal dari nama Faraday. Michael Faraday bukan penemu kapasitor yang sebenarnya, tetapi beliau adalah peletak dasar yang sangat penting dalam bidang elektromagnetik dan elektrokimia. kita tidak akan membahas tentang siapa Michael Faraday, tetapi bila ingin mengetahui dengan jelas biografi beliau dapat di baca di sinihttp://en.wikipedia.org/wiki/Michael_Faraday.

Kapasitor pertama kali dibuat pada tahun 1745 oleh ilmuwan Jerman Ewald Georg von Kleist dan secara terpisah juga di buat oleh ilmuwan Belanda Pieter van Musschenbroek pada tahun 1746. Pieter van Musschenbroek membuat kapasitor pertamanya di universitas Leyden (University of Leyden) dan menamakannya sebagai kapasitor Leyden atau lebih dikenal dengan sebutan Leyden Jar. berikut gambar Leyden Jar.

Gambar 2 Leyden Jar sumber http://electronics.howstuffworks.com/capacitor3.htm

membuat kapasitor ini sangat mudah, kita hanya membutuhkan sebuah toples selai bekas yang bersih, lembaran aluminium foil, kawat dan paku serta sebuah sumbat. Namun untuk mengisihnya kita membutuhkan sumber listrik statis tegangan tinggi dari mesin Wimshurst atau dari generator Van De Graff. Nantilah pada kesempatan berikutnya akan kita bahas cara membuat mesin-mesin elektrostatis yang menarik ini, sekarang kita fokus dulu pada kapasitor.

Seiring dengan berkembang pesatnya industri elektronika, maka perkembangan kapasitor juga tumbuh dengan cepat, Banyak industri di dunia yang mengembangkan kapasitor sehingga dari tahun ke tahun kapasitor yang dibuat semakin kecil dalam hal ukuran namun semakin besar kapasitas dan kemampuannya. Sekarang banyak industri dan pusat riset yang gencar mengembangkan super-kapasitor dan ultra-kapasitor, yaitu jenis kapasitor yang memiliki kapasitas yang sangat besar dengan ukuran yang kecil dan memiliki hambatan dalam yang sangat rendah. Kedua jenis komponen ini jauh lebih unggul bila dibandingkan baterai, karena memiliki waktu pengisian dan pengosongan yang jauh lebih cepat dan hanya melepaskan sedikit energi panas. Super-kapasitor dan ultra-kapasitor disiapkan untuk mengantikan penggunaan baterai dalam kendaraan dengan penggerak listrik.

B.      Satuan Kapasitor

Kapasitas sebuah kapasitor dinyatakan dalam satuan Farrad (F) namum 1 Farrad adalah harga yang sangat besar sekali untuk sebuah kapasitor. Di pasaran kapasitor umumnya dijual dalam ukuran kapasitas yang jauh lebih kecil dari 1 Farrad. Untuk kapasitor polar (dwikutub) dengan bahan dielektrik larutan elektrolit dijual dengan satuan mikro Farrad, umumnya dari 0,1 mikroFarrad hingga 47000 mikroFarrad (47 miliFarrad). Sedangkan untuk kapasitor non polar umumnya tersedia dengan kapasitas yang lebih kecil lagi, berkisar dari 1000 nanoFarrad hingga 1 pikoFarrad. (bingung dengan satuan mili, mikro, nano dan piko???  lihat berikut ini.)

C.     Macam-Macam Kapasitor

Kapasitor dinamakan berdasarkan jenis bahan dielektriknya seperti kapasitor keremik bahan dielektriknya dari keramik, kapasitor kertas bahan dielektriknya kertas, kapasitor elektrolit bahan dielektriknya dari larutan elektrolit dan sebagainya. berikut macam – macam kapasitor dan contoh gambarnya : 

1. Elektrolit Kapasitor (ELKO)

Kapasitor ini merupakan jenis kapasitor polar atau memilik 2 buah kutub pada kaki – kakinya. Kaki yang panjang merupakan kutub positif dan kaki yang pendek atau kaki yang memiliki tanda khusus adalah kaki negatif. Pemasangan kapasitor elektrolit dalam rangkaian elektronika tidak boleh terbalik, khususnya untuk rangkaian arus DC namun untuk arus AC tidak jadi masalah. Kapasitor ini tidak boleh terkena panas yang berlebih pada saat proses penyolderan karena bahan elektrolit yang terdapat di dalam kapasitor dapat mendidih dan menyebabkan kapasitor menjadi rusak. berikut gambar kapasitor elektrolit

Gambar 2 kapasitor elektrolit (ELKO)

Kapasitor ini tersedia dengan kapasitas yang cukup besar, paling kecil memiliki kapasitas 0,1 mikroFarrad dan paling besar yang umum terdapat di pasaran adalah 47000 mikroFarrad. Namun penulis pernah menjumpai kapasitor ini dalam ukuran 1 Farrad dengan harga yang cukup membuat kantong menjadi kering. Tegangan kerja kapasitor ini sangat beragam namun biasanya dituliskan pada bodi kapasitor. Tegangan kerjanya berkisar dari 6,7 V hingga 200 Volt.

2. Kapasitor Keramik

Kapasitor keramik adalah jenis kapasitor dengan bahan dielektrik yang terbuat dari keramik. Ini termasuk kapasitor yang umum dan banyak terdapat di pasaran. kapasitor keramik termasuk jenis kapasitor non polar artinya tidak ada perbedaan antara kedua kakinya (boleh dibolak-balik, asal jangan disatukan kedua kakinya dalan satu lubang solderan hehehehehehe). karena dielektrik terbuat dari bahan keramik, maka kapasitor ini sangat tahan terhadap panas solder, pada waktu disolder kapasitor akan terlihat seperti mengeluarkan cairan, namun itu tidak menjadi masalah. (mungkin dia berkeringat ketika kena panas). Kapasitor keramik juga sangat cocok digunakan untuk rangkaian yang bekerja pada frekuensi tinggi. berikut penampakan dari kapasitor keramik

Gambar 3 Kapasitor keramilk

Kapasitor keramik tersedia dari ukuran 1000 nanoFarrad hingga 1 pikoFarrad. Tegangan kerja kapasitor ini sangat tinggi, rata-rata bisa bekerja pada tegangan 400 V.

3. Kapasitor Mylar

Kapasitor mylar memiliki dielektrik yang terbuat dari bahan mylar. kapasitor ini cocok untuk pengandeng kristal frekuensi pada clock untuk mikrokontroller. termasuk katergori kapasitor non polar dan tidak terlalu tahan terhadap panas. berikut wajah tampan kapasitor mylar

Gambar 4 kapasitor mylar

sama halnya dengan kapasitor keramik, kapasitor mylar juga tersedia dalam ukuran yang kecil dari 1000 nano Farrad hingga 1 picoFarrad.

4. Kapasitor Kertas

Sesuaid dengan namanya, kapasitor ini memiliki bahan dielektrik yang terbuat dari kertas. kapasitor kertas umum digunakan didalam rangkaian radio, karena bahan dielektrik dari kertas sangat bagus untuk frekuensi radio dan otomatis kapasitor ini tidak terlalu tahan panas sehingga pada saat penyolderan harus jumlah panas yang diberikan harus diperhatikan. berikut penampian kapasitor kertas.

Gambar 5 Kapasitor kertas

Kapasitor kertas memiliki ukuran yang kecil sama seperti kapasitor mylar dan keramik. Kapasitor kertas juga termasuk jenis kapasitor yang non polar.

5. Kapasitor Tantalum

Bahan dielektrik kapasitor ini adalah logam tantalum. Kapasitor tantalum jarang terdapat di pasaran dan mamiliki harga yang mahal. kapasitor ini termasuk jenis kapasitor polar sama seperti kapasitor elektrolit. Kelabihan kapasitor ini dibandingkan dengan Elko adalah kapasitor tantalum memiliki arus bocor yang sangat kecil. Namun dipasaran, kapasitor ini di jual dalam ukuran kapasitas yang kecil. Berikut gambar kapasitor tantalum

Gambar 6 Kapasitor Tantalum

6. Kapasitor Mika

Sesuai namanya, kapasitor ini memiliki bahan dielektrik yang terbuat dari mika. Termasuk dalam golongan kapasitor non polar dan memiliki ukuran yang kecil dari range 1000 nanoFarrad hingga 1 picoFarrad. Berikut penampakan kapasitor mika.

Gambar 7 kapasitor mika

7. Kapasitor polystyrene

Kapasitor ini termasuk jenis kapasitor non polar dengan bahan dielektrik polystyrene. Dipasarkan dengan ukuran yang kecil. Berikut contoh gambar kapasitor polystyrene.

Gambar 8 kapasitor polystyrene

8. Kapasitor Teflon

Kapasitor teflon memiliki bahan dielektrik yang terbuat dari teflon, Termasuk jenis kapasitor non polar dan umumnya bekerja pada tegangan tinggi. berikut contoh gambar kapasitor teflon.

Gambar 9 kapasitor Teflon

9. Variabel Kapasitor (Varco)

Variabel kapasitor adalah jenis kapasitor yang besar kapasitasnya bisa diubah-ubah dengan mengatur luas bidang elektroda yang berhadapan. Variabel kapasitor umumnya menggunakan bahan dielektrik udara. Variabel kapasitor dirangkai bersama dengan induktor dan resistor, digunakan sebagai alat untuk men-turning frekuensi radio. Karena menggunakan bahan dielektrik udara maka kapasitor ini memiliki kapasitas yang kecil dalam orde picoFarrad. berikut adalah gambar varibel kapasitor.

Gambar 10 Variabel kapasitor

D.     Pengertian Kapasitor

Kapasitor adalah komponen elektronika yang digunakan untuk menyimpan muatan listrik, dan secara sederhana terdiri dari dua konduktor yang dipisahkan oleh bahan penyekat (bahan dielektrik) tiap konduktor di sebut keping. Kapasitor atau disebut juga kondensator adalah alat (komponen) listrik yang dibuat sedemikian rupa sehingga mampu menyimpan muatan listrik untuk sementara waktu.

   

E. Rangkaian Kapasitor

Banyak rangkaian elektronik yang menggunakan kapasitor dengan berbagai ukuran kapasitas. Kadang kapasitas kapasitor yang tersedia di pasaran tidak sesuai dengan kapasitas yang diperlukan. Untuk mendapatkan kapasitas yang sesuai dengan yang diperlukan, dapat digunakan rangkaian atau gabungan beberapa kapasitor secara seri atau paralel atau gabungan seri dan paralel.

    F. Rangkaian Kapasitor Seri

Masing-masing kapasitor mengandung muatan listrik yang sama besar. Apabila potensial masing-masing kapasitor C₁ , C₂, C₃ serta C_n adalah potensial rangkaian kapasitor, maka :

1/C_s = 1/C₁ + 1/C₂ + 1/C₃ +     +1/C_n

    G. Rangkaian kapasitor Paralel

Rangkaian parallel resistor adalah sebuah rangkaian yang terdiri dari 2 buah atau lebih resistor yang disusun secara berderet atau parallel. Sama seperti rangkaian seri, rangkaian parallel juga dapat digunakan untuk mendapatkan nilai hambatan pengganti. Perhitungan rangkaian parallel sedikit lebih rumit dari rangkaian seri.

Rumus rangkaian parallel :

C_p = C₁ + C₂ + C₃ + … + C_n

H.  Energi yang Tersimpan dalam Kapasitor

Jika sebuah kapasitor diberi muatan, sesungguhnya yang terjadi ialah pemindahan muatan listrik dari satu bidang kapasitor ke bidang lain. Untuk itu, diperlukan usaha. Usaha yang diberikan untuk memindahkan muatan disimpan di dalam kapasitor sebagai energi.
Muatan sebuah kapasitor dengan kapasitas C diberi muatan listrik q sehingga diperoleh potensial V. Dalam hal ini, besar muatan yang diberikan sebanding dengan potensial yang diperoleh.
q = CV
Jadi, energi yang tersimpan dalam kapasitor yang bermuatan q dan potensial V adalah
W = 1/2  q V
Karena q = CV maka dapat dituliskan dalam bentuk lain, yaitu :
W = 1/2  c v^2
Atau
W = 1/2   q^2/C
Keterangan :
W = energi yang tersimpan dalam kapasitor (J)
q = muatan listrik (C)
V = potensial kapasitor (V)

C = kapasitas kapasitor (F)

Prosedur Pratikum

A.     Cara Kerja

1.       Siapkan alat

2.       Atur multimeter digital kefungsi satuan farad dengan batas ukur 200uf

3.       Rangkailah alat seperti pada gambar

        

1.1 Rangkaian Paralel                                                     1.2 Rangkaiam Seri

4.       Untuk rangkaian seri, hidupkan multimeter, lalu amati berapa yang tertera pada multimeter catat pada table

5.       Hitunglah besar nilai C₂, jika diketahui nilai C₁= 10 uF

6.       Hitunglah bagian C, untuk rangkaian parallel

7.       Hitunglah besar nilai C₃, jika diketahui nilai C₁= 10uF dan C₂= 5 uF

PEMBAHASAN

A.     TABEL

Nama rangkaian	Nilai C1	Nilai C2	Nilai C3	Nilai Ctotal
Rangkaian Seri	10 uF	3,33 uF	-	2,5 uF
Rangkaian Paralel	10 uF	5 uF	6,5 uF	21,5 uF

            Cara penyelesaian :

                        Rangkaian Seri :                                     Rangkaian Paralel :

                                   

                        1/C_tot = 1/C₁ + 1/C₂                                                                                        C_tot= C₁+C₂+C₃

                        1 /2,5= 1/10+ 1/C₂                                                                                               21,5= 10+5+C₃

                        1/C₂= 1 /2,5 – 1/10                                             21,5-15 = C₃

                        C₂ = 3,33 uF                                                      C₃ = 6,5 uF