DEFINISI KAPASITOR Kapasitor juga dikenali sebagai “pemuat”. Kapasitor ialah suatu alat penyimpanan tenaga elektrik yang boleh mengecas dan menyahcas. Kapasitor boleh menyimpan cas elektrik tetapi tidak boleh mengalirkan arus elektrik dan melepaskan arus apabila diperlukan. Kapasitor digunakan dalam peralatan elektronik seperti radio, televisyen dan perakam radio. Kaki kapasitor boleh dibentukkan dengan playar muncung tirus. Seperti perintang, pemuat juga salah satu daripada komponen elektronik penting yang terdiri daripada dua pengalir yang diasingkan oleh satu penebat yang dinamakan dielektrik. Dielektrik ini boleh terdiri daripada udara, wax terpadat seramik, mika atau kertas terpadat dengan elektrolitik yang berkimia. BINAAN KAPASITOR Apabila voltan dibekalkan kepada satu kapasitor melalui suatu litar yang lengkap, maka elektron akan mengalir dari terminal negatif bekalan untuk memberi elektron yang berlebihan kepada satu plat. Elektron tersebut terus mengalir ke plat yang bertentangan dengannya dan terus ke terminal positif bekalan dengan meninggalkan plat tersebut sebagai kekurangan elektron. Oleh itu, arus mengalir di dalam wayar litar tetapi ada arus yang mengalir menembusi dielektrik kapasitor. Setelah pemuat mengecas sepenuhnya, arus tidak akan mengalir lagi.
UNIT BAGI KAPASITOR Unit asas bagi kapasitor ialah farad (F). Kapasitor mempunyai kemuatan satu farad apabila arus pengecas satu ampere atau cas satu Coulomb per saat menyebabkan cas voltan bagi satu volt antara kedua-dua plat. Unit farad adalah terlalu besar untuk kegunaan pratik. Oleh itu unit ini dibahagi-bahagikan kepada unit-unit yang kecil seperti microfarad (µF) dan pikofarad (pF).
1
KEMUATAN Kemuatan ialah suatu sifat litar yang membolehkan tenaga disimpan dalam bentuk medan elektrik antara dua pengalir atau plat yang diasingkan oleh dielektrik. Kemuatan juga mempunyai sifat litar elektrik yang sentiasa menentang perubahan voltan. FAKTOR-FAKTOR YANG MEMPENGARUHI KEMUATAN Faktor-faktor yang mempengaruhi kemuatan dalam satu pemuat ialah luas permukaan plat, jarak antara plat dan pemalar dielektrik. (a)
Luas permukaan plat
Luas Permukaan
A
Rajah (a) Apabila luas permukaan (A) bagi suatu plat bertambah, kemuatan akan meningkat. Peningkatan ini berlaku kerana plat yanglebih besar boleh menyimpan lebih banyak electron. Hasilnya cas yang lebih besar boleh disimpan. Rajah (a) menunjukkan pengaruh luas permukaan terhadap kemuatan.
2
(b) Jarak antara plat
d
Rajah (b) Pengaruh jarak plat terhadap kemuatan
Apabila jarak (d) antara kedua-dua plat meningkat, kemuatan akan menurun. Penurunan ini disebabkan oleh daya elektrik yang menarik telah menjadi lemah.Rajah (b) menunjukkan pengaruh jarak plat terhadap kemuatan. c)
Pemalar dielektrik
Kemuatan juga bergantung kepada bahan dielektrik yang digunakan. Sebagai contoh, jika satu kertas wax dielektrik digunakan kemuatannya hendaklah didarab dengan 3. Angka 3 adalah nilai pemalar dielektrik bagi kertas wax. Beberapa contoh pemalar dielektrik bagi bahan-bahan lain disenaraikan dalam jadual. Jadual (c) BAHAN
PEMALAR
Udara atau vakum
DIELEKTRIK (K) 1
Mika
3-8
Kertas
2-6
Seramik
80-81
Polistirena
2-3
3
SIMBOL KAEDAH BAGI PEMUAT Simbol kaedah sesuatu pemuat dilukis mengikut jenisnya. Dalam rajah di bawah ditunjukkan simbol kaedah untuk beberapa jenis pemuat :
Pemuat tetap
Pemuat berubah
Elektrolitik
Pemuat Dwigang
4
JENIS-JENIS DAN CIRI-CIRI KAPASITOR Kapasitor itu dikelaskan mengikut bahan dielektrik yang digunakan seperti udara, kertas, mika, polister, polisterina dan elektrolitik. Amnya, terdapat 2 jenis pemuat iaitu kapasitor tetap dan kapasitor boleh ubah. KAPASITOR TETAP (Kapasitor Tidak Berkutub / Bukan Elektrolit)
SIMBOL
Kapasitor tetap juga dikenali sebagai kapasitor tidak berkutub. Kapasitor tidak berkutub mempunyai dua kaki sama panjang dan tidak perlu disambung mengikut kekutuban. Kebiasaannya kapasitor tidak berkutub menyimpan cas yang lebih sedikit berbanding kapasitor berkutub. Kapasitor tidak berkutub mempunyai saiz badan yang lebih kecil. a) Jenis Kertas Kapasitor jenis kertas adalah jenis biasa dan ringkas. Platnya terdiri daripada 2 bilah keranjang aluminium panjang yang diasingkan oleh bilah-bilah kertas wax yang bertindak sebagai dielektrik. Gabungan ini dilipat ke dalam satu tiub yang kemudiannya dimasukkan dengan wax dan dipateri ke dalam satu bekas logam atau kotak kertas. Nilai kemuatan kertas ini adalah di antara 250pF hingga 10ηF, pada voltan kendalian sehingga 150kV A.T. Untuk kadaran yang melebihi 600V, bekasnya dibuat daripada logam yang diisikan dengan minyak. Pemuat jenis ini yang lebih sofisikated menggunakan plastik dan tidak lagi menggunakan kertas. Ini boleh memberikan ketahanan yang lebih baik walaupun saiznya lebih kecil. 5
Kapasitor Kertas b) Jenis Mika Kapasitor ini berkualiti tinggi. Komponennya terdiri daripada beberapa plat keranjang logam yang dibentuk berlapis-lapis serta diselang-seli oleh mika sebagai dielektrik. Susunan ini diletakkan di dalam bekas plastik atau logam. Nilai kemuatannya adalah antara 25pF-0.25ηF pada voltan kendalian sehingga 2kV A.T.
Kapasitor Mika c) Jenis seramik Kapasitor jenis ini menyediakan nilai kemuatan yang rendah. Komponennya terdiri daripada satu cakera atau rod seramik sebagai plat. Nilai kemuatannya adalah antara 0.5pF-0.1ηF pada voltan kendalian hingga kepada 500V A.T.
Kapasitor Seramik
6
d) Jenis Elektrolitik Kapasitor jenis ini digunakan untuk mendapatkan nilai kemuatan yang tinggi, iaitu lebih besar daripada 1ηF. Nilai kemuatannya adalah antara 1ηF-1000ηF dan secara am voltan kendaliannya menurun daripada 600V A.T sebaik sahaja kemuatannya meningkat. Pemuat jenis ini menggunakan elektrolit sebagai dielektrik. Elektrolit yang digunakan terdiri daripada jenis borax, fostat atau karbonat. Semasa pembuatan pemuat ini voltan A.T dibekalkan kepada plat dan proses elektrolisis berlaku. Satu bilah oksida bertindak sebagai dielektrik antara elektrod positif dan kasa. Nilai kemuatan yang tinggi ini disebabkan oleh lapisan oksida yang terlalu nipis. Oleh sebab binaannya begitu rupa, maka pemuat elektrolitik mesti disambung dengan betul. Terminal positif ditanda dengan +ve atau tanda merah.
Kapasitor Elektrolitik
7
KAPASITOR BOLEH UBAH (Kapasitor Berkutub / Elektrolik) Kapasitor boleh ubah juga dikenali sebagai kapasitor berkutub. Kapasitor berkutub mempunyai dua kaki yang berlainan kutub. Kaki yang lebih panjang adalah kaki positif dan kaki yang pendek adalah kaki negatif. Kaki yang berhampiran dengan tanda ( - ) pada kapasitor adalah kaki negatif. Kaki ini mesti disambung mengikut kekutuban kaki.
-
+
SIMBOL
a) Kapasitor Dwigang Lazimnya kapasitor jenis ini terdiri daripada 2 set plat logam yang disusun secara berselang-seli dengan udara sebagai dielektriknya. Kapasitor boleh laras ini digunakan untuk menala penerima radio dari stesen yang tertentu. Variasi ini boleh diperolehi melalui pergerakkan plat yang berhubung antara satu sama lain supaya bahagian yang tertinggal dapat dilaraskan.
Kapasitor Dwigang
8
b) Pemuat Trimmer atau Preset Kapasitor boleh laras jenis ini hanya membenarkan variasi kemuatan yang kecil. Ia dibuat dengan beberapa cara, antaranya ialah : i. Serupa dengan pemuat boleh laras dwigang tetapi saiznya lebih kecil. ii. Dua plat logam dengan satu bilah mika diantaranya. Jarak antara plat boleh dilaras dengan satu skru pelaras.
Kapasitor Trimmer atau preset
9
PENGECASAN DAN PENYAHCASAN Apabila elektron bergerak dari satu plat pemuat kepada pemuat yang lain, maka kedua-dua plat tersebut dikira telah disambungkan melintangi satu bateri (beza upaya). Pergerakan elektron ini disebut arus mengecas. Apabila voltan bekalan dibekalkan melintangi plat pemuat, iaitu dari terminal positif bekalan yang sentiasa kekurangan elektron bebas ia akan membuang elektron dari plat B dan sebaliknya. Oleh yang demikian, terminal negatif membekal suatu bilangan elektron bebas yang sama ke plat A, yang seterusnya menjadikan plat B bercas positif dan plat A bercas negatif. Pergerakan elektron atau arus yang mengecas adalah seketika sahaja kerana pemuat itu mengecas sepenuhnya dengan cepat. Apabila nilai voltan yang melintangi pemuat bersamaan dengan nilai voltan bekalan, pemuat tersebut disifatkan sebagai bercas penuh. Apabila pemuat itu sudah dicas sepenuhnya, tenaga elektrik yang disimpan di dalam pemuat adalah dalam bentuk medan elektrik antara 2 plat. Dalam kerja-kerja praktik, tidak ada pemuat yang betulbetul dikira sebagai yang terbaik. Arus bocor sentiasa wujud dan arus bocor ini berkeupayaan untuk menyahcas pemuat dalam tempoh yang lama. Jika pemuat yang telah dicas dipintaskan, pemuat tersebut akan menyahcas dengan serta-merta pada ketika itu juga dan sekali lagi arus akan mengalir dengan sertamerta.
10
SUSUNAN PEMUAT (a)
SUSUNAN SIRI
Apabila beberapa pemuat disambungkan secara siri, jumlah kemuatan akan menurun kerana gabungan pemuat itu bertindak seperti satu pemuat dengan pengasingan plat yang luas.
C1
C2 C3
Vs
1
=
CT
1
+
C1
1
+ 1
C2
C3
Cas bagi kapasitor sesiri adalah sama. QT = Q1 = Q2 = Q3 Manakala voltan bagi kapasitor sesiri tidak sama. E = V1 + V2 + V3
11
(b)
SUSUNAN SELARI
Apabila beberapa pemuat disambung secara selari, jumlah kemuatan akan meningkat kerana gabungannya bertindak seperti satu pemuat yang mempunyai luas plat yang besar.
VS
C1
C2
C3
CT = C1 + C2 + C3
Cas bagi kapasitor selari tidak sama. QT = Q1+ Q2 + Q3
Manakala voltan bagi kapasitor selari adalah sama. E = V1 = V2 = V3
12
KEROSAKAN KAPASITOR Terdapat 3 jenis kerosakan yang sering berlaku ke atas kapasitor. Kerosakankerosakan itu ialah litar buka, litar pintas dan kebocoran yang berlebihan. (i)
Litar Buka
Litar buka biasanya disebabkan oleh bahagian dalam terminal yang telah tertanggal dari plat pemuat. Kerosakan ini boleh dikesan dengan menggunakan meter upaya untuk mengukur kemuatan. (ii)
Litar Pintas
Litar pintas mungkin disebabkan oleh kerosakan pada penebat dielektrik kerana voltan yang berlebihan atau terlampau panas. Kerosakan ini boleh dikesan dengan melakukan ujian penerusan melalui penggunaan meter pelbagai atau meter ohm. (iii)
Pemuat bocor
Pemuat disifatkan telah bocor apabila casnya bocor secara terus-menerus melintangi dielektrik. Kebocoran ini boleh diuji dengan ujian penerusan melalui meter pelbagai. Apabila satu pemuat yang baik disambungkan pada satu meter pelbagai, mula-mula jarumnya akan bergerak ke arah bacaan yang rendah, seterusnya akan bergerak kepada bacaan yang tinggi secara perlahan-lahan mengikut pengaliran arus yang mengecas sebaik-baik sahaja arus mengecas hilang.
13
KOD WARNA PEMUAT Jadual menunjukkan skim kod warna bagi pemuat seperti yang digunakan dalam Siri Mallard C280. Warna Hitam
Sepuluh & unit 0
Coklat
1
Merah
2
Jingga
3
Kuning
4
Hijau
5
Biru
6
Ungu
7
Kelabu
8
Putih
9
14
KESELAMATAN KAPASITOR 1. Pastikan jenis kapasitor yang digunakan itu betul untuk sesuatu projek 2. Pastikan keadaan voltan kapasitor yang digunakan mestilah melebihi voltan di mana ia digunakan untuk memastikan kapasitor masih kekal dan tidak rosak 3. Kapasitor berkutub mesti disambungkan mengikut kutubnya iaitu kaki positifnya dihubungkan kepada bekalan punca positif dan kaki negatifnya dihubungkan kepada bekalan punca negatif 4. Kapasitor tidak berkutub boleh disambungkan kepada litar tanpa mengira mana-mana tamatan kakinya
15
16
