Kapasitor: Pengertian, rumus, cara kerja, jenis

Kapasitor adalah komponen listrik yang menyimpan muatan listrik dalam bentuk perbedaan potensial untuk pelepasan nanti. Juga sering disebut kapasitor listrik. Pada gambar berikut kita melihat beberapa jenis berbeda.

Bagaimana Kapasitor menyimpan Muatan?

Cara kerja kapasitor untuk menyimpan muatan listrik yaitu, kapasitor menggunakan dua pelat atau permukaan konduktif dalam bentuk lembaran yang dipisahkan oleh bahan dielektrik (isolasi). Pelat-pelat ini adalah pelat yang akan diisi daya listrik saat kita menghubungkannya ke baterai atau sumber tegangan. Pelat akan dimuat dengan jumlah muatan yang sama (q) tetapi dengan tanda berbeda (satu + dan lainnya -). Setelah dimuat, kita sudah memiliki tegangan atau voltase antara kedua pelat, dan itu akan siap untuk melepaskan muatan itu ketika kita menghubungkannya ke penerima keluaran.


Bahan dielektrik yang memisahkan pelat atau lembaran biasanya udara, tantalum, kertas, aluminium, keramik dan plastik tertentu, tergantung pada jenis kapasitor. Bahan dielektrik digunakan untuk mengisolasi komponen secara elektrik satu sama lain, sehingga mereka harus menjadi isolator yang baik. Dalam hal kapasitor, ia memisahkan dua lembar dengan muatan listrik.

Jumlah muatan listrik yang disimpan diukur dalam Farad. Satuan kapasitor ini sangat besar, jadi mikrofarad biasanya digunakan, 10 dinaikkan menjadi minus 6 farad. 1 μF = 10-6 F. Satuan picofarad yang lebih kecil juga digunakan, yaitu 10 dinaikkan menjadi minus 12 Farad. 1 pF = 10-12 F.

Pengertian

Kapasitor adalah perangkat listrik yang properti utama adalah kapasitansi yaitu kemampuan untuk menyimpan muatan listrik. Kapasitor adalah komponen penting dalam berbagai jenis peralatan listrik, termasuk radio dan televisi pemancar dan penerima, beberapa sistem pengapian mobil, dan beberapa jenis motor. Bentuk awal dari kapasitor, tabung Leyden, digunakan oleh para ilmuwan abad ke-18 dalam mempelajari sifat listrik dan digunakan saat ini dalam demonstrasi fisika  laboratorium.

Kemampuan sebuah kapasitor untuk menyimpan muatan listrik berguna dalam mengendalikan aliran arus listrik. Dalam beberapa sistem pengapian mobil, misalnya, sebuah kapasitor (disebut kondensor). Penggunaan lain dari kapasitor dalam sirkuit yang menyaring sinyal listrik. Sebuah kapasitor yang memiliki kapasitansi dapat bervariasi digunakan dalam sirkuit tuning penerima radio dan televisi. Memvariasikan perubahan kapasitansi frekuensi resonansi dari rangkaian tuner sehingga cocok dengan frekuensi stasiun yang diinginkan atau saluran, menyaring sinyal dari semua frekuensi lainnya.

Kapasitor komersial khas terdiri dari dua lempeng (konduktor seperti pelat logam atau foil) dipisahkan satu sama lain oleh isolator, atau dielektrik, dengan masing-masing piring terhubung ke terminal. Ada dua jenis utama dari kapasitor, mereka dengan kapasitansi variabel kontinyu dan mereka dengan kapasitansi tetap.

Ketika tegangan ditempatkan di seluruh terminal dari kapasitor bermuatan, muatan mengalir sampai ke pelat tapi tidak pada insulator, sebuah lempeng menerima muatan positif, yang lain muatan bermuatan negatif. Saat pelat menjadi bermuatan, tegangan yang dihasilkan di antara mereka yang melawan tegangan eksternal yang diterapkan. Ketika dua tegangan ini memiliki besar yang sama, entitas induk kehilangan arus dan kapasitor dikatakan terisi. Suatu kapasitor yang terisi, cara membuangnya dengan mengurangi tegangan eksternal, ketika hal ini terjadi, muatan mengalir dari pelat, menghasilkan arus dan penurunan tegangan di pelat sampai tegangan eksternal dan tegangan pelat adalah sama.

kapasitor
Berbagai ukuran Kapsitor. © Photographer: Newstocker | Agency: Dreamstime.com

Rumus Kapasitas Kapasitor

Jumlah muatan yang dapat disimpan oleh kapasitor disebut Kapasitas Kapasitor dan dinyatakan dengan rumus berikut:

C = q / V

q = dengan muatan salah satu dari dua lempeng. Itu diukur dalam Coulomb.

V = adalah tegangan antara dua ujung atau pelat atau apa yang sama dengan tegangan kapasitor. Ini diukur dalam volt.

Menurut rumus, kapasitor dengan muatan 1 Coulomb dan tegangan 1 Volt, akan memiliki kapasitas 1 Farad. Seperti yang kami katakan sebelumnya, kapasitor ini akan sangat besar, karena 1 Farad adalah unit kapasitas yang sangat besar (ini akan menempati area perkiraan 1.011m2, yang dalam praktiknya tidak mungkin).

Kita dapat menghapus tegangan kapasitor dalam rumus sebelumnya dan itu akan menjadi:

V = q / C

Pengisian dan Pengosongan Kapasitor

Kapasitor tidak dapat keluar secara instan, sama seperti jika kita ingin bergerak dari 100Km / jam menjadi 120Km / jam di dalam mobil, kita tidak bisa langsung pergi, tetapi ada masa transisi. Hal yang sama berlaku untuk unggahan Anda, juga tidak instan. Seperti yang akan kita lihat nanti, ini membuat kapasitor dapat digunakan sebagai timer.

Kita akan melihat bagaimana kapasitor diisi dan dikosongkan mulai dari rangkaian yang sangat sederhana, di mana kita hanya memiliki resistansi keluaran R2 dan sakelar, untuk menghentikan pengisian atau pemakaian kapasitor, tergantung pada posisinya. R1, seperti yang akan kita lihat adalah untuk dapat mengontrol waktu pengisian dan itu disebut tahanan beban.

Pengisian Muatan Kapasitor

Dengan meletakkan sakelar seperti pada posisi sirkuit di atas, kapasitor akan seri dengan R2 dan akan diisi daya.

Waktu pengisian akan tergantung pada kapasitas kapasitor dan resistansi yang telah kami berikan secara bersamanya. Yang dilakukan resistansi adalah mempersulit arus untuk melewati kapasitor, sehingga semakin tinggi arus, semakin lama waktu pengisian. Elektron yang beredar di sirkuit akan melambat ke arah kapasitor karena resistansi.

Lihat grafik waktu tergantung pada tegangan kapasitor, kapasitor mengisi hingga mencapai kapasitas maksimum setelah 5 x R1 x C detik.

t = 5 x R x C; Waktu pengisian kapasitor.

t = waktu pemuatan.

R = tahanan beban.

C = kapasitas kapasitor.

Apa yang akan terjadi jika kami tidak meletakkan resistansi beban R1? Menurut rumus, karena R1 = 0, kapasitor akan mengisi daya secara instan, tetapi ini tidak terjadi, karena kapasitor itu sendiri memiliki hambatan kecil, yang dianggap dapat diabaikan dibandingkan dengan R1 untuk perhitungan.

Dalam kasus apa pun, tidak disarankan untuk mengisi kapasitor secara langsung tanpa hambatan beban, karena arus pengisian bisa sangat tinggi dan merusak kapasitor.

Ingat I= V / R (hukum ohm). Jika R sangat kecil, I akan sangat besar. Dalam hal kapasitor, arus akan menjadi I = V / R kapasitor, karena I dari kapasitor sangat kecil maka kapasitor akan diisi dengan I. yang sangat besar. Ini dapat menyebabkan konduktor dari rangkaian dan kapasitor itu sendiri tidak mendukung dan terbakar.

Apa yang terjadi setelah kapasitor terisi penuh? Setelah kapasitor diisi daya, kapasitor tidak perlu lagi diisi baterai dan karenanya berperilaku seperti sakelar terbuka. Antara dua ujung kapasitor kita akan memiliki tegangan, yaitu V kapasitor, tetapi tidak akan ada aliran arus melaluinya, yaitu, I untuk kapasitor akan menjadi 0 amp, tetapi akan memiliki tegangan.

Dalam rangkaian di atas setelah beberapa waktu kapasitor akan diisi dan baterai tidak akan memasok arus lagi ke kapasitor, kapasitor akan diisi dan akan bertindak sebagai saklar terbuka. Hati-hati ketika kita mengubah posisi komutator, kapasitor akan melepaskan pada R2 dan jika arus akan mengalir melaluinya. Kita lihat di bawah ini.

Pengosongan Muatan Kapasitor

Seperti yang Anda lihat pada diagram, kami telah mengubah posisi komutator dan sekarang muatan kapasitor akan habis pada resistansi keluaran R2.

Seperti sebelumnya, pelepasan ini tidak akan instan, itu akan tergantung pada output R2 dan kapasitas kapasitor. Rumus untuk pengisian dan pemakaian kapasitor adalah sama. Semakin besar R2, semakin lama waktu pelepasan.

t = 5 x R x C; Waktu pelepasan kapasitor.

t = waktu pengunduhan.

R = resistansi keluaran. (perhatikan nilai ini, dalam hal ini, akan menjadi R2 bukan R1)

C = kapasitas kapasitor.

Jika selain R2 kita meletakkan receiver lain, misalnya lampu led atau lampu, kita bisa mengontrol waktu nyala. Apa yang akan terjadi kali ini? Ini akan menjadi waktu pengunduhan berlangsung melalui R2 dan Led atau lampu. Juga jika R2 adalah potensiometer (resistensi variabel), kita dapat memvariasikan waktu pengosongan dengan mengubah nilai resistansi potensiometer. Kami telah membangun timer !!! Inilah sirkuitnya:

Perhatian, dengan cara yang sama bahwa tidak direkomendasikan untuk mengisi kapasitor tanpa R1, juga tidak untuk melepaskannya langsung tanpa R2, kita akan menyebabkan korsleting, dengan debit I yang sangat besar dan oleh karena itu kita juga dapat membakar kapasitor.

Jenis Kapasitor

  • Kapasitor udara. menggunakan udara sebagai isolator. Kebanyakan kapasitor variabel adalah dari jenis ini. Kapasitor variabel yang paling sering dibuat dari dua set pelat aluminium paralel yang disisipkan. Satu set pelat adalah tetap, sementara yang lain bisa diputar. Rotasi akan mengubah luas efektif pelat, sehingga kapasitansinya akan bervariasi.
  • Kapasitor Minyak. atau dielektrik cair terdiri dari pelat logam kaku direndam dalam minyak atau beberapa isolator cairan lain. Seluruh unit disegel dalam wadah tahan bocor.
  • Kapasitor mika terdiri dari lapisan alternatif dari mika dan aluminium foil dalam kasus plastik. Kapasitor tersebut kompak, tahan lama, dan stabil, mereka digunakan dalam pekerjaan presisi.
  • Kapasitor keramik. Salah satu jenis adalah silinder berongga dari bahan keramik, membentuk isolator, lempeng film tipis logam diendapkan pada permukaan dalam dan luar silinder itu. Jenis lain adalah blok yang berisi banyak lempeng disisipkan dengan bahan keramik. Kedua jenis disegel dalam plastik untuk melindungi mereka dari kerusakan dan kelembaban. Kapasitor keramik yang banyak digunakan dalam situasi yang melibatkan frekuensi sangat tinggi, seperti di televisi.
  • Kapasitor kertas. Dua foil logam yang dipisahkan oleh lapisan kertas atau polyester film. Lapisan lain kertas atau film ditempatkan di bagian luar salah satu bagian dari foil. Kemudian ini digulung, diresapi dengan minyak, dan disegel dalam wadah air-ketat. Kapasitor kertas digunakan secara luas.
  • Kapasitor elektrolit. Salah satu konduktor terdiri dari logam-biasanya tantalum atau aluminium tertutup oleh oksida film tipis. Lapisan oksida berfungsi sebagai isolator memisahkan logam dari elektrolit atau konduktor non logam lainnya. Jenis yang paling umum dari kapasitor elektrolit adalah sebuah blok tantalum dengan banyak pori-pori yang saling berhubungan oksida berlapis yang mengandung konduktor non-logam. Kapasitor elektrolit memberikan jumlah yang relatif besar kapasitansi untuk ukuran mereka.

Tinggalkan Balasan

Alamat email Anda tidak akan dipublikasikan. Ruas yang wajib ditandai *