Home >Documents >BAB II TINJAUAN PUSTAKA 2.1 Kapasitor Kapasitor adalah

BAB II TINJAUAN PUSTAKA 2.1 Kapasitor Kapasitor adalah

Date post:13-Jan-2017
Category:
View:256 times
Download:10 times
Share this document with a friend
Transcript:
  • 5

    BAB II

    TINJAUAN PUSTAKA

    2.1 Kapasitor

    Kapasitor adalah komponen elektronika yang dapat menyimpan muatan listrik.

    Struktur sebuah kapasitor terbuat dari 2 buah plat metal yang dipisahkan oleh suatu bahan

    dielektrik.Gambar 2.1 merupakan gambar sederhana struktur kapasitor. Bahan-bahan

    dielektrik yang umum dikenal misalnya udara vakum, keramik, gelas dan lain-lain. Jika

    kedua ujung plat metal diberi tegangan listrik, maka muatan-muatan positif akan

    mengumpul pada salah satu kaki elektroda metalnya dan pada saat yang sama muatan-

    muatan negatif terkumpul pada ujung metal yang satu lagi. Muatan positif tidak dapat

    mengalir menuju ujung kutup negatif dan sebaliknya muatan negatif tidak bisa menuju ke

    ujung kutup positif karena terpisah oleh bahan elektrik yang nonkonduktif. Muatan elektrik

    ini tersimpan selama tidak ada konduktif pada ujung- ujung kakinya.

    Gambar 2.1 Struktur kapasitor

    Kapasitor merupakan komponen pasif elektronika yang sering dipakai didalam

    merancang suatu sistem yang berfungsi untuk mengeblok arus DC, Filter, dan penyimpan

    energi listrik. Didalamnya 2 buah pelat elektroda yang saling berhadapan dan dipisahkan

    oleh sebuah insulator. Sedangkan bahan yang digunakan sebagai insulator dinamakan

    dielektrik. Ketika kapasitor diberikan tegangan DC maka energi listrik disimpan pada tiap

    Universitas Sumatera Utara

  • 6

    elektrodanya. Selama kapasitor melakukan pengisian, arus mengalir. Aliran arus tersebut

    akan berhenti bila kapasitor telah penuh[2].

    2.1.1 Kapasitansi

    Muatan (Q) diukur dengan satuan coulomb dan kapasitor yang memperoleh muatan

    listrik akan mempunyai tegangan antar terminal sebesar V volt.

    Kemampuan kapasitor dalam menyimpan muatan disebut kapasitansi (C) .

    Kapasitansi ini diukur berdasarkan besar muatan yang dapat disimpan pada suatu kenaikan

    tegangan, persamaannya dinyatakan oleh Persamaan 2.1 [2].

    , = , ,

    (2.1)

    Atau persamaan diatas disederhanakan menjadi Persamaan 2.2.

    = (2.2)

    2.1.2 Energi Pada Kapasitor

    Kapasitor dapat digunakan untuk menyimpan energy listrik dalam bentuk muatan

    listrik. Banyaknya energi yang tersimpan di dalam sebuah kapasitor sama besarnya dengan

    kerja yang dilakukan oleh muatan listrik. Selama proses pengisian kapasitor, sebuah

    sumber arus searah seperti baterai melakukan kerja dengan memindahkan muatan listrik

    dari satu lempeng konduktor dan menimbunnya kelempeng konduktorlainnya. Energi yang

    tersimpan dalam kapasitor dapat dihitung dengan Persamaan 2.3 [2].

    = 1 2 2 (2.3)

    Universitas Sumatera Utara

  • 7

    2.1.3 Pengisian dan Pengosongan Muatan Pada Kapasitor

    Saat pengisian dan pengosongan muatan pada kapasitor, waktu lamanya pengisian

    dan pengosongan muatannya tergantung dari besarnya dari resistansi dan kapasitansi yang

    digunakan pada rangkaian. Pada saat saklar menghubungkan ke titik 1 arus listrik mengalir

    dari sumber-sumber tegangan melalui komponen R menuju komponen C. tegangan pada

    kapasitor meningkat dari 0 volt sampai sebesar tegangan sumber, kemudian tak terjadi

    aliran, saklar dipindahkan posisinya ke saklar 2 maka terjadi proses pengosongan. Seperti

    ditunjukkan oleh Gambar 2.2[2].

    Gambar 2.2 Rangkaian RC hubungan seri dicatu oleh tegangan dc

    Tegangan kapasitor menurun, arah arus berlawanan dari arah pengisian. Tegangan pada R

    menjadi negative dan berangsur-angsur tegangan nya menjadi 0 volt

    2.1.4 Hubungan Seri dan Paralel Kapasitor

    Hubungan seri

    Kapasitor yang dihubungkan seri, kemampuan menahan listrik akan menjadi lebih

    tinggi, kapasitansi totalnya menjadi lebih rendah dan bahan dielektrikum seolah-olah

    menjadi lebih tebal. Jumlah muatan listrik pada setiap kapasitor menjadi sama besar. Jika

    perbedaan potensial tiap-tiap kapasitor sama dengan pemberian tegangan pada rangkaian

    yang ditunjukkan pada Gambar 2.3[2].

    Universitas Sumatera Utara

  • 8

    Gambar 2.3 Rangkaian seri kapasitor

    Berdasarkan Gambar 2.3, maka diperoleh Persamaan 2.4.

    1

    = 11

    + 12

    + 13

    (2.4)

    Hubungan Paralel

    Beberapa kapasitor dihubungkan parallel yang diberi tegangan V seperti Gambar

    2.4, memiliki tegangan pada tiap-tiap kapasitor sama dengan tegangan sumber yang

    dicantumkan.

    Gambar 2.4 Rangkaian paralel kapasitor

    Berdasarkan Gambar 2.4, maka diperoleh Persamaan 2.5[2].

    CT = C1 + C2 + C3 (2.5)

    Universitas Sumatera Utara

  • 9

    2.1.5 Tipe Kapasitor

    Kapasitor yang dipelajari dan digunakan dalam rangkaian elektronika ada beberapa

    jenis. Cara membedakan kapasitor juga ada beberapa sudut pandang yang digunakan,

    kapasitor dapat dibedakan berdasarkan kapasitasnya, berdasarkan dielektrikum yang

    digunakan dan polaritas kapasitor. Berdasarkan kapasitas dari suatu kapasitor, maka

    kapasitor dapat dibedakan dalam 2 jenis.

    1. Kapasitor tetap

    Kapasitor tetap adalah kapasitor yang memiliki kapasitansi tetap dan tidak dapat

    diubah-ubah. Pada kategori kapasitor tetap, terdapat 2 jenis kapasitor yang dapat dibedakan

    berdasarkan polaritas elektrodanya[3].

    a. Kapasitor polar

    Kelompok kapasitor electrolytic terdiri dari kapasitor-kapasitor yang bahan

    dielektriknya adalah lapisan metal-oksida. Umumnya kapasitor yang termasuk

    kelompok ini adalah kapasitor polar dengan tanda + dan di badannya.

    Mengapa kapasitor ini dapat memiliki polaritas, adalah karena proses

    pembuatannya menggunakan elektrolisa sehingga terbentuk kutup positif anoda

    dan kutup negatif katoda. Telah lama diketahui beberapa metal seperti tantalum,

    aluminium, magnesium, titanium, niobium, zirconium dan seng (zinc)

    permukaannya dapat dioksidasi sehingga membentuk lapisan metal-oksida

    (oxide film). Lapisan oksidasi ini terbentuk melalui proses elektrolisa, seperti

    pada proses penyepuhan emas. Elektroda metal yang dicelup kedalam larutan

    electrolit (sodium borate) lalu diberi tegangan positif (anoda) dan larutan

    electrolit diberi tegangan negatif (katoda). Oksigen pada larutan electrolyte

    terlepas dan mengoksidai permukaan plat metal. Contohnya, jika digunakan

    Universitas Sumatera Utara

  • 10

    Aluminium, maka akan terbentuk lapisan Aluminium-oksida (Al2O3) pada

    permukaannya.

    Gambar 2.5 Kapasitor polar

    Dengan demikian berturut-turut plat metal (anoda). Lapisan metal-oksida

    dan electrolyte (katoda) membentuk kapasitor. Dalam hal ini lapisan metal-

    oksida sebagai dilektrik. Besar kapasitansi berbanding terbalik dengan tebal

    dielektrik. Lapisan metal-oksida ini sangat tipis, sehingga dengan demikian

    dapat dibuat kapasitor yang kapasitansinya cukup besar. Karena alasan

    ekonomis dan praktis, umumnya bahan metal yang banyak digunakan adalah

    aluminium dan tantalum. Bahan yang paling banyak dan murah adalah

    aluminium. Untuk mendapatkan permukaan yang luas, bahan plat aluminium ini

    biasanya digulung radial. Sehingga dengan cara itu dapat diperoleh kapasitor

    yang kapasitansinya besar. Sebagai contoh 100uF, 470uF, 4700uF, dan lain-lain,

    yang sering juga disebut kapasitor elco. Bahan electrolyte pada kapasitor

    tantalum ada yang cair tetapi ada pula yang padat. Disebut electrolyte padat,

    tetapi sebenarnya bukan larutan electrolyte yang menjadi elektroda negatifnya,

    melainkan bahan lain yaitu manganese-dioksida. Dengan demikian kapasitor

    jenis ini bisa memiliki kapasitansi yang besar namun menjadi lebih ramping dan

    mungil. Selain itu karena seluruhnya padat, maka waktu kerjanya menjadi tahan

    Universitas Sumatera Utara

  • 11

    lama. Kapasitor ini juga memiliki arus bocor yang sangat kecil, jadi dapat

    dipahami mengapa kapasitor tantalum menjadi relatif mahal.

    b. Kapasitor non-polar

    Kapasitor non polar adalah kelompok kapasitor yang dibuat dengan bahan

    dielektrik dari keramik, film dan mika. Keramik dan mika adalah bahan yang

    popular serta murah untuk membuat kapasitor yang kapasitansinya kecil.

    Tersedia dari besaran pF sampai beberapa uF, yang biasanya untuk aplikasi

    rangkaian yang berkenaan dengan frekuensi tinggi. Termasuk kelompok bahan

    dielektrik film adalah bahan-bahan material seperti polyester (polyethylene

    terephthalate atau dikenal dengan sebutan mylar), polystyrene, polyprophylene,

    polycarbonate, metalized paper dan lainnya.

    2. Kapasitor tidak tetap/kapasitor variabel

    Kapasitor tidak tetap atau kapasitor variabel adalah kapasitor yang nilai

    kapasitansinya dapat diubah atau kapasitansinya dapat diatur sesuai keinginan dengan

    batas maksimal sesuai yang tertera pada kapasitor tersebut. Contoh suatu kapasitor variabel

    (Varco/trimer kapasitor) tertulis 100pF maka kapasitansi kapasitor tersebut dapat diatur

    maksimal 100pF sampai mendekati 0 pF. Gambar 2.6 merupakan kapasitor tidak tetap

    Gambar 2.6 Kapasitor tidak tetap

    Universitas Sumatera Utara

  • 12

    2.2 Super Kapasitor

    Superkapasitor adalah kapasitor double layer, energi disimpan oleh transfer

    muatan pada batas antara elektroda dan elektrolit. Ketika komposit logam oksida

    dan karbon digunakan sebagai elektroda untuk superkapasitor, mekanisme

    penyimpanan termasuk kapasitansi lapisan ganda ( double layer c

Click here to load reader

Embed Size (px)
Recommended