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.

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 dielektrik yang non-konduktif.
Muatan elektrik ini "tersimpan" selama tidak ada konduksi pada ujung-ujung
kakinya. Di alam bebas, phenomena kapasitor ini terjadi pada saat terkumpulnya
muatan-muatan positif dan negatif di awan.
prinsip dasar kapasitor

Gbr.1. Kapasitansi
Kapasitansi didefenisikan sebagai kemampuan dari suatu kapasitor untuk dapat
menampung muatan elektron. Coulombs pada abad 18 menghitung bahwa 1
coulomb = 6.25 x 1018 elektron. Kemudian Michael Faraday membuat postulat
bahwa sebuah kapasitor akan memiliki kapasitansi sebesar 1 farad jika dengan
tegangan 1 volt dapat memuat muatan elektron sebanyak 1 coulombs. Dengan
rumus dapat ditulis :
Q = CV …………….(1)
Q = muatan elektron dalam C (coulombs)
C = nilai kapasitansi dalam F (farads)
V = besar tegangan dalam V (volt)
Dalam praktek pembuatan kapasitor, kapasitansi dihitung dengan mengetahui
luas area plat metal (A), jarak (t) antara kedua plat metal (tebal dielektrik) dan
konstanta (k) bahan dielektrik. Dengan rumusan dapat ditulis sebagai berikut :
C = (8.85 x 10 ) (k A/t) ...(2) -12
Berikut adalah tabel contoh konstanta (k) dari beberapa bahan dielektrik yang
disederhanakan.
Udara vakum k = 1
Aluminium oksida k = 8
Keramik k = 100 - 1000
Gelas k = 8
Polyethylene k = 3
Untuk rangkain elektronik praktis, satuan farads adalah sangat besar sekali. Umumnya kapasitor yang ada
di pasar memiliki satuan uF (10 F) -6 , nF (10 F) -9 dan pF (10 F) -12 . Konversi satuan penting
diketahui untuk memudahkan membaca besaran sebuah kapasitor. Misalnya 0.047uF dapat juga dibaca sebagai 47nF, atau contoh lain 0.1nF sama dengan 100pF.
Tipe Kapasitor Kapasitor terdiri dari beberapa tipe, tergantung dari bahan dielektriknya. Untuk
lebih sederhana dapat dibagi menjadi 3 bagian, yaitu kapasitor :
 electrostatic,
Kapasitor electrostatic 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.
 electrolytic dan electrochemical.
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.
 Kapasitor Electrostatic
kapasitor
jenis ini adalah batere dan accu. Pada kenyataanya batere dan accu adalah
kapasitor yang sangat baik, karena memiliki kapasitansi yang besar dan arus
bocor (leakage current) yang sangat kecil. Tipe kapasitor jenis ini juga masih
dalam pengembangan untuk mendapatkan kapasitansi yang besar namun kecil
dan ringan, misalnya untuk applikasi mobil elektrik dan telepon selular.
Toleransi
Seperti komponen lainnya, besar kapasitansi nominal ada toleransinya. Tabel
diatas menyajikan nilai toleransi dengan kode-kode angka atau huruf tertentu.
Dengan table di atas pemakai dapat dengan mudah mengetahui toleransi
kapasitor yang biasanya tertera menyertai nilai nominal kapasitor. Misalnya jika
tertulis 104 X7R, maka kapasitasinya adalah 100nF dengan toleransi +/-15%.
Sekaligus dikethaui juga bahwa suhu kerja yang direkomendasikan adalah
antara -55Co sampai +125Co (lihat tabel kode karakteristik)
Dissipation Factor (DF) dan Impedansi (Z)
Dissipation Factor adalah besar persentasi rugi-rugi (losses) kapasitansi jika
kapasitor bekerja pada aplikasi frekuensi. Besaran ini menjadi faktor yang
diperhitungkan misalnya pada aplikasi motor phasa, rangkaian ballast, tuner dan
lain-lain. Dari model rangkaian kapasitor digambarkan adanya resistansi seri
(ESR) dan induktansi (L). Pabrik pembuat biasanya meyertakan data DF dalam
persen. Rugi-rugi (losses) itu didefenisikan sebagai ESR yang besarnya adalah
persentasi dari impedansi kapasitor Xc.