KAPASITOR Makalah ini disusun guna memenuhi tugas mata kuliah Komponen Elektronika
.
Disusun oleh : Nur Afni Afni Jihan Nabilah Nabilah
3.32.1.!.1" #Kelas #Kelas EK 1 A$ A$
PROGRAM STUDI TEKNIK ELEKTRONIKA JURUSAN TEKNIK ELEKTRO POLITEKNIK NEGERI SEMARANG 2016/2017
1
BAB 1 PENDAHULUAN
1.1 Latar Belaa!"
%erkembangan teknologi telah mengalami kema&uan 'ang sangat signifikan sehingga ban'ak berpengaruh pada berbagai bidang kehidupan manusia. Alat(alat elektronik semakin lama men&adi semakin )anggih dan berukuran ke)il. Masing(masing alat elektronik didukung oleh komponen(komponen 'ang melengkapi fungsi komponen lainn'a. *alah satu komponen 'ang amat dibutuhkan 'aitu kapasitor. Komponen ini sangat penting dalam dunia elektronika karena kapasitor berfungsi sebagai pen'aring atau filtrasi tegangan 'ang masuk kedalam rangkaian. 1.2 R#$#%a! $a%ala& 1$Apa itu Kapasitor+ 2$Apa itu Kapasitansi+ 3$,agaimana -u&ud dan Ma)am Kapasitor+ $ ,agaimana /angkaian Kapasitor+ 0$ Ada berapa ipe Kapasitor + $ Ada berapa Jenis Kapasitor+ "$ Apa ungsi Kapasitor+
1.' T#(#a!
Makalah ini di buat bertu&uan untuk membahas tentang kapasitor 'ang bertu&uan agar kita bisa lebih memahami dan mengetahui lebih spesifik tentang kapasitor dan menambah pengetahuan kita tentang kegunaan kapasitor serta dapat mengaplikasikan kapasitor dengan benar dalam kehidupan sehari(hari.
2
BAB 2 ISI A. Ka)a%*t+r
Kapasitor #Kondensator$ 'ang dalam rangkaian elektronika dilambangkan dengan huruf 4,4 adalah suatu alat 'ang dapat men'impan energi5muatan listrik di dalam medan listrik dengan )ara mengumpulkan ketidakseimbangan internal dari muatan listrik. Kapasitor ditemukan oleh M*-&ael araa #1"61(17"$. *atuan kapasitor disebut ara . *atu arad 8 6 9 1!11 )m2 'ang artin'a luas permukaan kepingan tersebut. Kondensator diidentikkan mempun'ai dua kaki dan dua kutub 'aitu positif dan negatif serta memiliki )airan elektrolit dan biasan'a berbentuk tabung.
Lambang kondensator (mempunyai kutub) pada skema elektronika. *edangkan &enis 'ang satun'a lagi keban'akan nilai kapasitasn'a lebih rendah tidak mempun'ai kutub positif atau negatif pada kakin'a keban'akan berbentuk bulat pipih berarna )oklat merah hi&au dan lainn'a seperti tablet atau kan)ing ba&u.
Lambang kapasitor (tidak mempunyai kutub) pada skema elektronika. %ada masa kini kondensator sering disebut kap asitor #capacitor $ ataupun sebalikn'a 'ang pada ilmu elektronika disingkat dengan huruf #,$
. *truktur sebuah kapasitor terbuat dari 2 buah plat metal 'ang dipisahkan oleh suatu bahan dielektrik. ,ahan(bahan dielektrik
'ang umum dikenal misaln'a #ara 3a#$4
era$*4 "ela% a! la*!5la*! . Jika kedua u&ung plat metal diberi tegangan listrik maka 3
muatan(muatan positif akan mengumpul pada salah satu kaki #elektroda$ metaln'a dan pada saat 'ang sama muatan(muatan negatif terkumpul pada u&ung metal 'ang satu lagi. Muatan positif tidak dapat mengalir menu&u u&ung kutub negatif dan sebalikn'a muatan negatif tidak bisa menu&u ke u&ung kutub positif karena terpisah oleh bahan dielektrik
'ang non(
konduktif. Muatan elektrik ini tersimpan selama tidak ada konduksi pada u&ung(u&ung kakin'a. Di alam bebas phenomena kapasitor ini ter&adi pada saat terkumpuln'a muatan( muatan positif dan negatif di aan.
B. Ka)a%*ta!%*
Kapasitansi didefinisikan sebagai kemampuan dari suatu kapasitor untuk dapat menampung muatan elektron. ;oulombs pada abad 17 menghitung baha 1 )oulomb 8 .20 9 1!17elektron. Kemudian Mi)hael arada' membuat postulat baha sebuah kapasitor akan memiliki kapasitansi sebesar 1 farad &ika dengan tegangan 1
=8;?>
= 8 muatan elektron dalam ; #)oulombs$ ; 8 nilai kapasitansi dalam #farad$ > 8 besar tegangan dalam > #
4
,erikut adalah tabel )ontoh konstanta #k$ dari beberapa bahan dielektrik 'ang disederhanakan. abel 2.1 Konstanta bahan #k$ @dara
k81
Aluminium oksida
k87
Keramik
k 8 1!! ( 1!!!
elas
k87
%ol'eth'lene
k83
@ntuk rangkaian elektronik praktis satuan farad adalah sangat besar sekali. @mumn'a kapasitor 'ang ada di pasaran memiliki satuan : B n dan p. 1 arad 8 1.!!!.!!! B #mikro arad$ 1 B
8 1.!!!.!!! p #piko arad$
1 B
8 1.!!!
n #nano arad$
1 n
8 1.!!!
p #piko arad$
1 p
8 1.!!!
BB #mikro(mikro arad$
1 B
8 1!(
1 n
8 1!(6
1 p
8 1!(12
,. #(# a! Ma-a$ Ka)a%*t+r
,erdasarkan kegunaann'a kondensator di bagi men&adi : 1. Kapasitor tetap #nilai kapasitasn'a tetap tidak dapat diubah$ 2. Kapasitor elektrolit #Ele)trolit ;ondenser 8 El)o$ 3. Kapasitor
%ada kapasitor 'ang berukuran besar nilai kapasitansi umumn'a ditulis dengan angka 'ang &elas. Cengkap dengan nilai tegangan maksimum dan polaritasn'a. Misaln'a pada
5
kapasitor el)o dengan &elas tertulis kapasitansin'a sebesar 1!!B20< 'ang artin'a kapasitor5 kondensatortersebut memiliki nilai kapasitansi 1!! B dengan tegangan ker&a maksimal 'ang diperbolehkan sebesar 20
108
10 9 10 : 10.000 9 100.000 ) 9 100 !
222
108 9 10 : 100.000 9 1.000.000 ) 9 1.000 ! 9 1 ;
222 9 22 : 100 9 2.200 ) 9 242 ! ata# 9 2!2
Karakteristik kapasitor
Tipe
Tega
Tega
ngan AC la
ngan DC la
zim (V)
zim (V)
± 10%
500 V
600 V
± 0,5%
-
400 V
Jangk
Tolera
auan
nsi(%)
Kertas
10 nF 10 uF
ika
5 pF - 10
perak
nF
Koefisi en suhu(p pm/C)
300 ppm/C
100 ppm/C
Frekue nsi pancu ng (!z)
"u# ut rugi ( )
$esis tansi oco ran ( )
0,1 MHz
0,01
109
10 MHz
0,0005
1011
"tai litas
lumayan
Baik sekali
6
Karakteristik kapasitor
Tipe
Keramik
Jangk auan
5 pF - 1 uF
&ol'st'r
50 pF -
ene
500 nF
&ol'este 100 pF r
uF
&ol'prop 'lene
1 nF 100 uF
lektrolit aluminiu m
1 uF - 1 F
lektrolit 1 uF tantalum 000 uF
Tega ngan
Tega ngan
AC la zim
DC la zim
(V)
(V)
± 10%
50 V
400 V
± 1%
150 V
500 V
± 5%
400 V
400 V
± 5%
600 V
900 V
Tolera nsi(%)
± 50%
± 10%
#e$pla$i sasi
#e$pla$i sasi
400 V
60 V
Koefisi en suhu(p pm/C)
30 ppm/C
-150 ppm/C
400 ppm/C
1"0 ppm/C
1500 ppm/C
500 ppm/C
Frekue nsi pancu ng (!z)
"u# ut rugi ( )
$esis tansi oco ran (
"tai litas
)
10 MHz
0,01
10!
10 MHz
0,0005
101
1 MHz
0,001
1011
Cukup
1 MHz
0,0005
1010
Cukup
0,05 MHz
0,05
10!
Cukup
0,1 MHz
0,005
10!
Baik
Baik
Baik sekali
7
D. Ra!"a*a! Ka)a%*t+r
/angkaian kapasitor se)ara seri akan mengakibatkan nilai kapasitansi total semakin ke)il. Di baah ini )ontoh kapasitor 'ang dirangkai se)ara seri.
/angkaian kapasitor se)ara paralel akan mengakibatkan nilai kapasitansi pengganti semakin besar. Di baah ini )ontoh kapasitor 'ang dirangkai se)ara p aralel.
E. T*)e Ka)a%*t+r
Kapasitor terdiri dari beberapa tipe tergantung dari bahan dielektrikn'a. @ntuk lebih sederhana dapat dibagi men&adi 3 bagian 'aitu kapasitor ele)trostati) ele)trol'ti) dan ele)tro)hemi)al. 1. Kapasitor Ele)trostati) Kapasitor
ele)trostati)
adalah
kelompok kapasitor 'ang dibuat dengan
bahan
dielektrik dari keramik film dan mika. Keramik dan mika adalah bahan 'ang popular serta murah untuk membuat kapasitor 'ang kapasitansin'a ke)il. ersedia
dari besaran
psampai beberapa B 'ang biasan'a untuk aplikasi rangkaian 'angberkenaan dengan frekuensi tinggi. ermasuk kelompok bahan dielektrik film adalah bahan(bahan material 8
seperti
pol'ester #pol'eth'lene terephthalate atau dikenal dengan sebutan m'lar$
pol'st'rene pol'proph'lene pol')arbonate metalied paper danlainn'a. M'lar MKM MK adalah beberapa )ontoh sebutan merek dagang untuk kapasitor dengan bahan(bahan dielektrik film. @mumn'a kapasitor kelompok ini adalah non(polar. 2. Kapasitor Ele)trol'ti) Kelompok
kapasitor
ele)trol'ti)
terdiri
dari
kapasitor(kapasitor
'ang
bahan
dielektrikn'a adalah lapisan metal(oksida. @mumn'a kapasitor 'ang termasuk kelompok ini adalah kapasitor polar dengan tanda dan ( di badann'a. Mengapa kapasitor ini dapat memilikipolaritas adalah karena proses pembuatann'a menggunakan elektrolisa sehingga terbentuk kutub positif anoda dan kutub negatif katoda.
elah lama diketahui beberapa metal seperti tantalum aluminium magnesium titanium niobium ir)onium dan seng #in)$ permukaann'a dapat dioksidasi sehingga membentuk lapisan metaloksida #o9ide film$. Capisan oksidasi ini terbentuk melalui proses elektrolisa seperti pada proses pen'epuhan emas. Elektroda metal 'ang di)elup ke dalam larutan elektrolit #sodium borate$ lalu diberi tegangan positif #anoda$ dan larutan ele)trolit diberi tegangan negatif #katoda$. Fksigen pada larutan
ele)trol'te terlepas dan mengoksidasi
permukaan plat metal. ;ontohn'a &ika digunakan Aluminium maka akan terbentuk lapisan Aluminium(oksida #Al2F3$ pada permukaann'a. Dengan demikian berturut(turut plat metal #anoda$ lapisanmetal(oksida dan ele)trol'te #katoda$ membentuk kapasitor. Dalam hal ini lapisan(metal(oksida sebagai dielektrik. Dari rumus #2$ diketahui besar kapasitansi berbanding terbalik dengan tebal dielektrik. Capisan metal(oksida ini sangat tipis sehingga dengan demikian dapat dibuat kapasitor 'ang 9
kapasitansin'a )ukup besar. Karena alasan ekonomis dan praktis umumn'a bahan metal 'ang ban'ak digunakan adalah aluminium dan tantalum. ,ahan 'angpaling ban'ak dan murah adalah aluminium. @ntuk mendapatkan permukaan 'ang luas bahan plat Aluminium ini biasan'a
digulungradial.
*ehingga
dengan
)ara
itu
dapat
diperoleh
kapasitor
'angkapasitansin'a besar. *ebagai )ontoh 1!!u "!u "!!u dan lain(lain 'ang sering &uga disebut kapasitor el)o. ,ahan ele)trol'te pada k apasitor tantalum ada 'ang )air tetapi ada &uga 'ang padat. Disebut ele)trol'te padat tetapi sebenarn'a bukan larutan ele)trolit 'ang men&adi elektroda negatif(n'a melainkan bahan lain 'aitu manganese(dioksida. Dengan demikian kapasitor &enis ini bisa memiliki kapasitansi 'ang besar namun men&adi lebih ramping dan mungil. *elain itu karena seluruhn'a padat maka aktu ker&an'a #lifetime$ men&adi lebih tahan lama. Kapasitor tipe ini &uga memiliki arus bo)or 'ang sangat ke)il. Jadi dapat dipahami mengapa kapasitor antalum men&adi relatif mahal. 3. Kapasitor Ele)tro)hemi)al
*atu &enis kapasitor lain adalah kapasitor ele)tro)hemi)al. ermasuk kapasitor &enis ini adalah batter' dan a))u. %ada ken'ataann'a batter' dan a))u adalah kapasitor 'ang sangat baik karena memiliki kapasitansi 'ang besar dan arus bo)or #leakage )urrent$ 'ang sangat ke)il. ipe kapasitor &enis ini &uga masih dalam pengembangan untuk mendapatkan kapasitansi 'ang besar namun ke)il dan ringan misaln'a untuk aplikasi mobil elektrik dan telepon selular. . Je!*% Ka)a%*t+r
1. Ele)trol'ti) ;apa)itor
10
Elektroda dari kapasitor ini terbuat dari alumunium 'ang menggunakan membran oksidasi 'ang tipis. Karakteristik utama dari Ele)trol'ti) ;apa)itor adalah perbedaan polaritas pada kedua kakin'a. Dari karakteristik tersebut kita harus berhati G hati di dalam pemasangann'a pada rangkaian &angan sampai terbalik. ,ila polaritasn'a terbalik maka akan men&adi rusak bahkan HMECEDAKI. ,iasan'a &enis kapasitor ini digunakan pada rangkaian poer suppl' lo pass filter rangkaian peaktu. Kapasitor ini tidak bisa digunakan pada rangkaian frekuensi tinggi. ,iasan'a tegangan ker&a dari kapasitor dihitung dengan )ara mengalikan tegangan )atu da'a dengan 2. Misaln'a
kapasitor akan diberikan )atu da'a
dengan tegangan 0 >olt berarti kapasitor 'ang dipilih harus memiliki tegangan ker&a minimum 2 9 0 8 1! >olt. 2. antalum ;apa)itor
Merupakan &enis
ele)trol'ti) )apa)itor 'ang elektrodan'a terbuat dari material
tantalum. Komponen ini memiliki polaritas )ara membedakann'a dengan men)ari tanda 'ang ada pada tubuh kapasitor tanda ini men'atakan baha pin dibaahn'a memiliki polaritas positif. Diharapkan berhati G hati di dalam pemasangan komponen karena tidak boleh terbalik. Karakteristik temperatur dan frekuensi lebih bagus daripada
ele)trol'ti)
)apa)itor 'ang terbuat dari bahan alumunium dan keban'akan digunakan untuk sistem 'ang menggunakan sin'al analog. ;ontoh aplikasi 'ang menggunakan kapasitor &enis ini adalah noise limiter )oupling )apa)itor dan rangkaian filter.
11
3. ;erami) ;apa)itor
Kapasitor menggunakan bahan titanium a)id barium untuk dielektrikn'a. Karena tidak dikonstruksi seperti koil maka komponen ini dapat digunakan pada rangkaian frekuensi tinggi. ,iasan'a digunakan untuk meleatkan sin'al frekuensi tinggi menu&u ke ground. Kapasitor ini tidak baik digunakan untuk rangkaian analog karena dapat mengubah bentuk sin'al. Jenis ini tidak mempun'ai polaritas dan han'a tersedia dengan nilai kapasitor 'ang sangat ke)il dibandingkan dengan kedua kapasitor diatas. . Multila'er ;erami) ;apa)itor
,ahan material untuk kapasitor ini sama dengan &enis kapasitor keramik bedan'a terdapat pada ¨ah lapisan 'ang men'usun dielektrikn'a. %ada &enis ini dielektrikn'a disusun dengan ban'ak lapisan atau biasan'a disebut dengan la'er dengan ketebalan 1! s5d 2! Bm dan pelat elektrodan'a dibuat dari logam 'ang murni. *elain itu ukurann'a ke)il dan memiliki karakteristik suhu 'ang lebih bagus daripada kapasitor keramik. ,iasan'a &enis ini baik digunakan untuk aplikasi atau meleatkan frekuensi tinggi menu&u tanah.
12
0. %ol'ester ilm ;apa)itor
Dielektrik dari kapasitor ini terbuat dari pol'ester film. Mempun'ai karakteristik suhu 'ang lebih bagus dari semua &enis kapasitor di atas. Dapat digunakan untuk frekuensi tinggi. ,iasan'a &enis ini digunakan untuk rangkaian 'ang menggunakan frekuensi tinggi dan rangkaian analog. Kapasitor ini biasan'a disebut m'lar dan mempun'ai toleransi sebesar 0 sampai 1!. . %ol'prop'lene ;apa)itor
Kapasitor ini memiliki nilai toleransi 'ang lebih tinggi dari pol'ester film )apa)itor. %ada umumn'a nilai kapasitansi dari komponen ini tidak akan berubah apabila diran)ang disuatu sistem dimana frekuensi 'ang melaluin'a lebih ke)il atau sama dengan 1!!KL. %ada gambar disamping ditun&ukkan kapasitor pol'prop'lenedengan toleransi 1. G. #!"%* Ka)a%*t+r
ungsi penggunaan kapasitor dalam suatu rangkaian : 1. sebagai penghubung #)oupling$ 'ang menghubungkan masing(masing bagian dalam suatu rangkaian 2. *ebagai filter 'ang di pakai pada rangkaian satu da'a 3. *ebagai pembangkit frekuensi dalam rangkaian peman)ar . @ntuk menghemat da'a listrik pada lampu neon
13
0. Menghilangkan boun)ing #lon)atan api$ bila dipasang pada saklar . Memisahkan arus bolak balik dari arus searah
14
BAB III PEMBAHASAN
*etelah mengetahui tentang kapasitor sekarang mari mempela&ari )r*!%*) )e$
DECEK/@M #%/N*% %EM,EN@KAN KA%A*F/$ ambar diatas menun&ukan baha ada dua buah plat 'ang dibatasi udara. Jarak kedua plat din'atakan sebagai d dan tegangan listrik 'ang masuk. *uatu a)a%*t+r memiliki nilai kapasitansi. N*la* a)a%*ta!%* ini berfungsi sebagai kemampuan kapasitor untuk dapat menampung muatan elektron. Kemudian Mi)hael arada' membuat postulat baha sebuah kapasitor akan memiliki kapasitansi sebesar 1 farad &ika dengan tegangan 1
,erikut adalah tabel )ontoh konstanta #k$ dari beberapa bahan dielektrik 'ang disederhanakan. Daftar konstanta bahan dielektrik : • • • • •
@dara
DATAR PUSTAKA
http:55dokumen.tips5donload5link5makalah(kapasitor(bas
https://id.wikipedia.org/wiki/Kondensator
16
