Kapasitor

Pengantar

Kapasitor adalah komponen listrik yang digunakan untuk menyimpan muatan listrik, dan secara sederhana terdiri dari dua konduktor yang dipisahkan oleh bahan penyekat (bahan dielektrik).  Tiap-tiap koduktor disebut keping.  Simbol yang digunakan untuk menampilkan sebuah kapastior dalam suatu rangkaian listrik adalah      
Dalam pemakaian normal, satu keping diberi muatan positif dan keping lainnya diberi muatan negatif yang besarnya sama.  Antara kedua keping tercipta suatu medan listrik yang berarah dari keping positif menuju keping negatif. Dalam rangkaian listrik, kapasitor digunakan antara lain : (1). memilih frekuensi pada radio penerima, (2) filter dalam catudaya, )3). memadamkan bunga api pada sistem pengapian mobil, dan (4). menyimpan energi dalam rangkaian penyala elektronik.  Sesuai penggunaannya, dalam praktek terdapat berbagai jenis kapasitor, antara lain : kapasitor kertas, kapasitor elektrolit, dan kapasitor variabel.

Kapasitas Kapasitor

Kemampuan kapasitor dalam menyimpan muatan listrik dinyatakan oleh besaran kapasitas atau kapasitansi (C), dan didefinisikan sebagai perbandingan anta muatan listrik q yang tersimpan dalam kapasitor dan beda potensial V antara kedua keping.



Satuan kapasitas dalam SI adalah farad dan dari persamaan di atas diperoleh hubungan :

Kapasitas Kapasitor Keping Sejajar

Kapasitas kapasitor keping sejajar adalah : (1) sebanding dengan luas keping, (2) sebanding dengan permitivitas bahan penyekat ε, dan (3) berbanding terbalik dengan jarak pisah antarkeping d.  Secara matematis kapasitas kapasitor keping sejajar dinyatakan dengan persamaan :



dengan εr adalah permitivitas relatif bahan penyekat, dan εo adalah permitivitas vakum atau udara. Jika antara kedua keping hanya terdapat udara atau vakum (tidak terdapat bahan penyekat), maka kapasitas kapasitor dalam vakum atau udara ( diberi lambang Co) adalah

Permitivitas Relatif

Permitivitas relatif εo adalah perbandingan antara kapasitas dalam bahan penyekat Cb dan kapasitas dalam vakum atau udara (Co).

Beda Potensial Kedua Keping

Jika pada suatu kapasitor keping sejajar beda potensial antar kepingnya diijinkan berubah, maka prinsip kita pegang : muatan adalah kekal.  Jadi, muatan kapasitor sebelum disisipkan bahan penyekat (qo) sama dengan muatan kapasitor sesudah disisipkan bahan penyekat (qb).

Muatan yang disimpan dalam kapasitor

Misalkan keping yang satu dihubungkan dengan kutub positif batrai dan keping lainnya dihubungkan dengan kutub negatif baterai secara tetap, sehingga beda potensial antarkeping selalu sama dengan beda potensial antar kutub-kutub baterai. Jadi, beda potensial antar keping adalah tetap, sehingga muatan yang harus berubah.



Dari persamaan di atas tampak bahwa muatan kapasitor setelah disisipkan bahan penyekat bertambah dibandingkan dengan muatan kapasitor dalam vakum atau udara (qo).

Energi Yang Tersimpan dalam Kapasitor

Kapasitor menyimpan energi dalam bentuk medan listrik.  Energi yang tersimpan dalam kapasitor (W) dinyatakan oleh :

Susunan Kapasitor Seri dan Paralel

Susunan Seri :



Dalam susunan seri, muatan tiap kapasitor adalah sama, yaitu sama dengan muatan kapasitor penggantinya (q1=q2=q3=qek).  Beda potensial tiap kapasitor dapat dihitung dengan persamaan :



Susunan Paralel


Dalam susunan paralel beda potensial tiap kapasitor adalah sama, yaitu sama dengan beda potensial kapasitor penggantinya (V1=V2=V3=Vek ).  Muatan tiap kapasitor dihitung dengan persamaan :



Dari persamaan di atas tampak, jika salah satu muatan atau beda potensial tidak sama, maka kapasitor tidak disusun seri maupun paralel.
Kapasitor – kapasitor yang disusun seri ataupun paralel dapat diganti dengan sebuah kapasitor tunggal, yang disebut dengan kapasitor pengganti, dengan kapasitas sebesar C ekivalen sedemikian sehingga muatan yang disimpan sama dengan muatan total yang disimpan oleh susunan kapasitor ketika beda potensial sama dengan beda potensial antar ujung-ujung susunan kapasitor.