Kapasitor – Pengertian, Fungsi, Jenis, Rangkaian, Rumus dan Contoh Soal dengan Penjelasannya

Posted on

Kapasitor merupakan salah satu komponen elektronik dasar yang tergolong pasif dan memiliki kemampuan untuk menyimpan muatan listrik dalam waktu yang singkat. Komponen kapasitor sering ditemui dalam rangkaian listrik atau peralatan elektronik. Kapasitor memiliki fungsi untuk menyimpan suatu energi potensial dari listrik.

Untuk mengetahui lebih lengkap tentang kapasitor, dibawah ini akan dijelaskan tentang pengertian, fungsi, jenis, rangkaian kapasitor, rumus dan contoh soal dengan penjelasannya.

Baca Juga : Arus Bolak Balik dan Penjelasannya

Pengertian Kapasitor

Kapasitor adalah salah satu jenis elektronika yang memiliki kemampuan untuk menyimpan arus listrik selama batas waktu tertentu. Kapasitor ditemukan oleh ilmuwan asal Inggris yaitu Michael Faraday (1791 – 1867). Kapasitor disebut juga dengan konduktor yang memiliki sifat pasif dan banyak digunakan untuk membuat rangkaian elektronika dengan kapasitansinya yaitu farad.

Farad merupakan satuan yang sangat besar, jadi umumnya kapasitor yang digunakan pada peralatan elektronika menggunakan satuan farad yang dikecilkan menjadi pikoFarad, NanoFarad dan MicroFarad.

Berikut ini konversi satuan farad, yaitu:

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

Baca Juga : Hukum Newton 1 2 3 dan Penjelasannya

Fungsi Kapasitor

Fungsi kapasitor dibagi menjadi 2 kelompok, yaitu kapasitor dengan kapasitas tetap dan kapasitor dengan kapasitas yang dapat diubah-ubah (variabel). Berikut beberapa fungsi kapasitor, antara lain:

  • Untuk menyimpan arus dan tegangan listrik sementara waktu,
  • Untuk menghilangkan bouncing atau percikan api jika dipasang pada saklar,
  • Untuk menghemat daya listrik jika dipasang pada lampu neon,
  • Untuk meratakan gelombang tegangan DC pada rangkaian pengubah tegangan AC ke DC (Adaptor),
  • Sebagai isolator atau penahan arus listrik pada arus AC atau bolak balik,
  • Sebagai kopling antara rangkaian elektronika satu dengan rangkaian yang lainnya,
  • Sebagai filter pada sebuah rangkaian elektronika seperti pada adaptor atau power supply,
  • Sebagai oscilator atau pembangkit gelombang AC (bolak balik).

Baca Juga : Usaha dan Energi dan Penjelasannya

Jenis–Jenis Kapasitor

Kapasitor dibagi menjadi beberapa jenis, yaitu:

Kapasitor Elektrolitik
Kapasitor elektrolitik merupakan kapasitor yang pembuatannya disebut elektrolisis yang berbentuk kutub positif (+) dan kutub negatif (-). Kapasitor elektrolisis terbuat dari lapisan metal-oksida.

Kapasitor Elektrostatis
Kapasitor elektrostatis merupakan kapasitor yang berbuat dari kermik, film dan mika, namun yang sering dijumpai adalah dari bahan keramik dan mika karena bahan mudah ditemukan dan lebih murah. Kapasitor elektrostatis merupakan jenis kapasitor non-polar.

Kapasitor Elektrokimia
Kapasitor elektrokimia merupakan kapasitor yang terbuat dari bahan atau larutan kimia. Kapasitor elektrokimia biasa ditemukan paka aki. Baterai atau aki memiliki tingkat kebocoran arus yang sangat kecil dengan kapasitansi yang cukup besar.

Baca Juga : Rotasi Bumi dan Penjelasannya

Rangkaian Kapasitor

Rangkaian kapasitor adalah rangkaian yang terdiri dari dua atau lebih kapasitor yang dibentuk untuk mendapatkan nilai kapasitor yang tepat untuk rangkaian elektronikanya.

Rangkaian kapasitor terdiri dari beberapa jenis, yaitu rangkaian seri, rangkaian paralel, rangkaian campuran atau kombinasi. Sebelum membahas tentang rangkaian kapasitor, terlebih dahulu pahami tentang kapasitansi atau nilai kapasitor dibawah ini.

Kapasitansi kapasitor

Kapasitansi kapasitor adalah kemampuan kapasitor untuk menyimpan sejumlah muatan listrik pada beda potensial tertentu.

Berdasarkan hasil percobaan yang dilakukan, coloumb menyatakan bahwa 1 couloumb = 6,25 X 1018 elektron. Lalu, Michael Faraday menyatakan bahwa sebuah kapasitor akan memiliki nilai kapasitansi sebesar 1 farad jika dengan tegangan 1 volt dapat menampung muatan elektron sebesar 1 coloumb.

Berdasarkan pernyataan diatas, besar nilai kapasitansi sebuah kapasitor (C) dapat dihitung menggunakan rumus perbandingan tetap antara muatan (Q) yang disimpan dalam kapasitor dengan beda potensial (V) diantara kedua ujung konduktornya. Atau dapat dirumuskan dengan persamaan berikut ini:

C = Q/V

Dimana:
Q : Muatan Elektron (Coloumb)
C : Nilai Kapasitansi (Farad)
V : Besar Tegangan (Volt)

Dari persamaan tersebut dapat disimpulkan bahwa nilai kapasitansi kapasitor adalah besarnya muatan listrik dalam kapasitor dibagi dengan beda potensial di kedua ujung kapasitor.

Sedangkan besar nilai kapasitansi kapasitor dipengaruhi juga oleh faktor lain seperti bahan dielektrik kapasitor atau material pemisah (insulator), bentuk dan ukuran kedua kepingnya.

Baca Juga : Energi Potensial dan Penjelasannya

Berikut ini daftar nilai kapasitansi standar untuk kapasitor tetap yang banyak dijumpai:

1. Rangkaian Kapasitor Seri

Rangkaian kapasitor seri adalah rangkaian yang terdiri dari dua atau lebih kapasitor yang dipasang sejajar/serti atau berurutan, dengan salah satu kaki kapasitor pertama terhubung dengan salah satu kaki kapasitor kedua, pada kaki kapasitor kedua terhubung dengan salah satu kaki kapasitor ketiga dan seterusnya.

Pada rangkaian seri didapatkan nilai kapasitansi kapasitor pengganti yang diinginkan, dengan nilai yang dihasilkan cenderung lebih kecil.

Kapasitas pengganti pada rangkaian seri adalah :

1Ctot = 1C1 + 1C2 + 1C3
Qtot = Q1 = Q2 = Q3
Vtot = V1 + V2 + V3

Pada susunan kapasitor seri berlaku aturan sebagai berikut:

Muatan pada setiap kapasitor adalah sama dengan jumlah muatan pada kapasitor pengganti.

Qs = Q1 = Q2 = Q3 = Q4

Beda potensial (V) pada tiap ujung kapasitor pengganti sama dengan beda potensial yang ada dimasing-masing kapasitor.

Vs = V1 + V2 + V3 + V4

Nilai kapasitas kapasitor pengganti dicari dengan rumus:

Cs =⅟ C1 + ⅟C2 + ⅟C3 + ⅟C4

Nilai n buah kapasitor yang kapasitasnya sama, dicari dengan rumus:

Cs = C/n

Baca Juga : Percepatan Gravitasi dan Penjelasannya

2. Rangkaian Kapasitor Paralel

Rangkaoan kapasitor paralel adalah rangkaian kapasitor yang terdiri dari dua atau lebih kapasitor yang disusun secara paralel atau berjajar dengan masing-masing kedua kaki kapasitor terhubung dengan kedua kakai kapasitor lainnya.

Berdasarkan hukum Ohm, sebuah kapasitor yang dirangkai secara paralel akan memiliki beda tegangan yang sama besar karena langsung terhubung dengan catu daya.

Kapasitas pengganti pada rangkaian paralel adalah sebagai berikut:

Ctot = C1 + C2 + C3
Qtot = Q1+Q2+Q3
Vtot = V1 = V2 = V3

Pada susunan kapasitor paralel berlaku aturan sebagai berikut:

Muatan kapasitor pengganti sama dengan jumlah masing-masing kapasitor.

Qp= Q1 + Q2 + Q3 + Q4 + dst…

Beda potensial masing-masing kapasitor bernilai sama dengan beda potensial sumber asal.

Vp = V1 + V2 + V3 + V4

Kapasitas kapasitor pengganti rangkaian paralel sama dengan jumlah seluruh kapasitas kapasitor dalam rangkaian tersebut.

Cp = C1 + C2 + C3 + C4

Karena kapasitas pengganti rangkaian paralel selalu lebih besar dari masing-masing kapasitro dalam rangkaian, maka susunan paralel dapat digunakan untuk memperbesar kapasitas kapasitor.

3. Gabungan Rangkaian Kapasitor Seri dan Paralel

Gabungan rangkaian kapasitor seri dan paralel merupakan gabungan atau kombinasi dari rangkaian kapasitor seri dan rangkaian kapasitor paralel.

Cara menghitung nilai kapasitansi totoal dari rangkaian ini yaitu dengan terlebih dahulu menghitung salah satu nilai kapasitas dari rangkaian kapasitor seri atau paralel tersebut.

Sebagai contoh, jika sebuah rangkaian disusun dengan seri-paralel, maka nilai kapasitansi dari kapasitor seri (Cs) harus dihitung terlebih dahulu, lalu menghitung nilai kapasitansi total (Ctotal).

Namun jika rangkaian kapasitor disusun dengan paralel-seri, maka terlebih dahulu hitung nilai kapasitansi paralel (Cp) lalu hitung nilai kapasitansi total (Ctotal).

Rumus yang digunakan pada rangkaian seri paralel adalah sebagai berikut:

⅟ctotal = ⅟C1 + ⅟C2 + ⅟C3

Contoh Soal Kapasitor

Soal 1:
Terdapat sebuah kapasitor dengan besaran kapasitas 0.8 μF yang dimuati oleh sebuah Baterai berkapasitas 20 Volt. Hitunglah berapa muatan yang tersimpan dalam kapasitor tersebut?

Pembahasan:
Diketahui:
C = 0.8 μF = 8 x 10-7 F
V = 20 Volt (V)

Ditanya berapa nilai Q?
Di jawab:

C = Q/V sehingga Q = C x V
Q = 8 x 10-7 x 20
Q = 1.6 x 10-5 coulomb

Soal 2: 

Terdapat tiga buah kapasitor seri paralel dengan nilai C1 = 2 μF, C2 = 4 μF, C3 = 4 μF, hitunglah nilai kapasitas penggantinya adalah…

Pembahasan:
Diketahui:

C1 = 2 μF,
C2 = 4 μF,
C3 = 4 μF

Ditanya : kapasitas pengganti (C)?
Dijawab:

Kapasitor C2 dan C3 adalah paralel, maka kapasitas penggantinya adalah :

Cp = C2 + C3 = 4 + 4 = 8 μF

Kapasitor C1 dan Cp adalah seri, maka kapasitas penggantinya adalah :

⅟C = ⅟C1 + ⅟Cp
⅟C = ⅟2 + ⅟8
⅟C = 4/8 + ⅟8 = 5/8
C = 8/5 μF

(μF = mikro farad, 1 μF= 10-6 Farad)

Baca Juga : Hukum Bernoulli dan Penjelasannya

Demikian artikel mengenai Kapasitor dan Penjelasannya. Semoga artikel ini dapat bermanfaat dan menambah wawasan anda mengenai pelajaran Ilmu Pengetahuan Alam.