Rumus Kapasitor, Cara Kerja, Prinsip, Rangkaian & Kapasitas – Kapasitor yaitu salah satu jenis komponen listrik yang mempunyai kemampuan dalam menyimpan muatan arus listrik dalam medan listrik dalam jangka waktu tertentu dengan jalan mengumpulkan ketidakseimbangan internal muatan arus listrik.
Rumus Kapasitor, Cara Kerja, Prinsip, Rangkaian & Kapasitas
Berikut penjelasannya.
Cara Kerja Kapasitor
Kapasitor dalam suatu rangkaian bekerja dengan cara mengalirkan elektor menuju kapasitor. Ketika elektron memenuhi kapsitor, maka tegangan akan berubah dan melepaskan elektron melalui kapasitor menuju rangkaian yang memerlukan elektron sehingga kapasitor mampu membangkitkan rekasi rangkaian tersebut.
Meskipun komponen kapasitor mempunyai ukuran dan bentuk yang beragam, namun kapasitor tetap dibutuhkan dalam sebuah komponen atau rangkaian elektronik. Kepngan atau piringan di kapasitor terpisah oleh isolator sehingga elektron tidak mampu menyebrani celah di kedua kepingan.
Ketika baterai belum dihubungkan, kepingan akan netral (belum ada muatan). Kemudian, ketika baterai sudah terhubung, ujung kutub negatif menolak elektron dan ujung kutub positif menarik eletron. Elektron-elektron itu akan menyebar ke semua kepingan kapasitor.
Elektron mengalir ke dalam kepingan kanan dan keluar dari kepingan kiri dalam sekejap. Dalam kondisi tersebut, arus mengalir melewati kapasitor meskipun kenyataannya tidak terdapat aliran elektron melalui celah antara kedua kepingan.
Kemudian, bagian luar keping yang memiliki muatan akan menolak muatan baru pelahan-lahan dari baterai sebab arus di kepngan akan berkurang sampai kedua kepingan mencapai tegangan yang di baterai. Kepingan kanan mempunyai kelebihan elektron diukur dengan muatan –Q dan kepingan kiri muatannya sebesar +Q.
Prinsip Pembentukan Kapasitor
Prinsip pembentukan kapasitor sebagai berikut.
- Apabila dua buah kepingan atau lebih yang saling berhadapan dan dibatasi isolator (dielektrikum) dialiri listrik maka akan ada kapasitor.
- Bahan yang digunakan untuk membuat dielektrikum beragam sehingga kapasitor dinamakan menurut bahan pembuatnya. Luas plat yang berhadapan dengan dielektrikum dan jarak dua kepingan memberikan pengaruh terhadap nilai kapasitansinya.
- Dalam sebuah rangkaian yang tidak ada kapasitor luar sifatnya kapasitansi parasitik yang disebabkan oleh komponen-komponen yang letaknya berdekatan di jalur penghantar listrik dengan gulungan-gulungan kawat yang berdekatan.
Besaran Kapasitansi
Kapasitas suatu kapasitor dapat diketahui dari perbandingan jumlah muatan listrik dan tegangan kapasitor atau dituliskan dengan rumus berikut ini.
Keterangan :
C = Kapasitas
Q = Muatan listrik
V = Tegangan
Apabila dihitung dengan rumus C = 0,0885 D/d dan kapasitasnya dinyatakan dalam satuan piko farad D sama dengan luas bidang kepingan yang bergadapan satu sama lain serta saling memengaruhi di dalam satuan cm2. d adalah jarak kedua kepingan yang dinyatakan dalam satuan cm.
Jika tegangan kepingan 1 V dan muatan listrik di kepingan 1 coulomb, maka diketahui kapasitasnya 1 Farad. Pada kenyataannya, kapasitor dibuat satuannya ada di bawah 1 Farad. Kapasitor elektroit umumnya dibuat mulai dari 1 mikroFarad.
Rumus Kapasitor
Ada beberapa rumus kapasitor dalam menghitung besarnya muatan listrik dari kapasitor atau muatan listrik yang masuk. Rumus kapasitor akan berbeda dalam rangkaian paralel, rangkaian seri dan rangkaian campuran. Rumus kapasitor secara umum sebagai berikut.
|
Keterangan :
Q = Muatan listrik (Coulomb)
C = Kapasitas (Farad)
V = Tegangan (Volt)
Kapasitor dapat berfungsi menjadi baterai sebab tegangan tetap ada di dalam kapasitor walaupun sudah tidak dihubungkan. Durasi tegangan yang tersisa bergantung pada kapasitas dari kapasitor. Berikut ini rumus kapasitor dalam masing-masing rangkaian.
Rumus Kapasitor Rangkaian Paralel
Ctotal = C1 + C2 + C3 + … + Cn
Dari rumusan di atas bisa diketahui bahwa dalam rangkaian kapasitor paralel tidak ada pembagian muatan atau muatan listrik. Seluruh muatan atau tegangan mempunyai nilai yang sama di tiap titik daam rangkaian ini.
Rumus Kapasitor Rangkaian Seri
Jika melihat rumus di atas, maka bisa ditarik suatu kesimpulan bahwa dalam setiap pengukuran kapasitor seri akan terjadi pembagian tegangan di masing-masing titik yang apabila digabungkan atau dijumlahkan maka hasilnya akan sama dengan jumlah tegangan yang ada di sumber tegangan.
Rumus Kapasitor Seri dan Paralel
Berdasarkan rumusan di atas, maka kesimpulan yangn dapat diatrik yaitu rangkaian campuran ini bisa dihitung dengan menyatukan persamaan kedua rumus masing-masing rangkaian sehingga total keseluruhan gabungan kapasitor bisa diketahui.
Rangkaian Kapasitor
Terdapat dua macam rangkaian kapasitor yaitu rangkaian seri dan paralel.
Rangkaian Seri
Rangkaian seri dalam kapasitor adalah rangkaian kapasitor yang menjadi penghubung kutub tak sejenis yang memiliki rumusan berikut ini :
1 Ctot = 1C1 + 1C2 + 1C3
Qtot = Q1 = Q2 = Q3
Vtot = V1 + V2 + V3
Rangkaian seri di kapasitor adalah kapasitor yang disusun dalam sebuah garis hubung yang tidak mempunyai cabang. Apabila kapasitor disusun seri maka bisa diketahui kapasitor pengganti total dari semua kapasitor di dalam susunan tersebut. Terdapat aturan yang berlaku dalam rangkaian seri, yakni :
1. Muatan dalam tiap kapasitor jumlahnya sama dengan muatan kapasitor pengganti.
Qs = Q1 = Q2 = Q3 = Q4
2. Beda potensial (V) di masing-masing ujung kapasitor pengganti sama besarnya dengan beda potensial yang ada pada tiap-tiap kapasitor.
Vs = V1 + V2 + V3 + V4
3. Kapasitas kapasitor pengganti bisa diketahui dengan menggunakan rumus berikut.
4. Bagi n buah kapasitor yang nilai kapasitasnya sama bisa dicari dengan rumus berikut.
Hal yang wajib diingat yaitu kapasitas pengganti dalam rangkaian seri beberapa kapasitor akan selalu lebih kecil dibandingkan masing-masing kapasitas. Kapasitor yang dirangkai secara seri bisa dimanfaatkan untuk memperkecil kapasitas suatu kapasitor.
Rangkaian Paralel
Rangkaian paralel yaitu susunan kapasitor yang menjadi penghubung kutub-kutub sejenis. Rumus kapasitas pengganti dalam rangkaian paralel yakni :
Ctot = C1 + C2 + C3
Qtot = Q1 + Q2 + Q3
Vtot = V1 = V2 = V3
Dalam susunan paralel, terdapat beberapa aturan, yakni :
1. Muatan kapasitor pengganti memiliki jumlah yang sama jika masing-masing kapasitor dijumlahkan.
Qp = Q + Q2 + Q3 + … + Qn
2. Beda potensial di tiap-tiap kapasitor memiliki nilai yan sama dengan semua beda potensial di sumber asal.
Vp = V1 + V2 + V3 + … + Vn
3. Kapasitas kapasitor pengganti dalam rangkaian paralel akan selalu lebih besar dibandingkan tiap-tiap kapasitor dalam rangkaian sehingga dapat dimanfaatkan untuk memperbesar kapasitas dari kapasitor.
Cp = C1 + C2 + C3 + … = Cn
Rangkaian Gabungan
Rangkaian ini adalah gabungan rangkaian seri dan paralel di mana rumus yang digunakan adalah gabungan rumusan kedua rangkaian.
Energi Kapasitor
Elektron mengakibatkan potensial listrik dan bisa dipindahkan dengan melakukan usaha. Dibutuhkan usaha listrik untuk memberi muatan kapasitor dan usaha listrik disimpan dalam bentuk energi dalam kapasitor. Muatan diberi mulai dari nol hingga Q Coulomb dengan persamaan sebagai berikut.
W = 12CV2 = 12 QV = 12 Q2C
Keterangan :
W = Energi kapasitor
Q = Muatan listrik (C)
V = Potensial listrik
Itulah tadi penjelasan materi Rumus Kapasitor, Cara Kerja, Prinsip, Rangkaian & Kapasitas. Semoga para pembaca dapat lebih memahami hal-hal seputar kapasitor. Terima kasih 🙂