Fungsi Kapasitor (Kondensator), Karakteristik dan Aplikasinya

Dalam dunia kelistrikan kita pasti mengenal suatu komponen yang tidak asing lagi yaitu kondensator atau disebut juga kapasitor. Kapasitor adalah sebuah komponen yang berfungsi menyimpan energi di dalam medan listrik. Bisa dianalogikan bahwa sebagai komponen di rangkaian elektronik, kapasitor adalah sebuah baterai dengan kapasitas yang sangat kecil yang bisa diisi dan digunakan berulang kali dalam waktu yang sangat singkat.

Komponen dan Susunan Kapasitor

komponen kapasitor kondensator
Sumber gambar: https://id.wikipedia.org/wiki/Berkas:Capacitor_schematic_with_dielectric.svg

Kapasitor tersusun dari dua plat metal yang diantara keduanya diletakkan sebuah material dielektrik. Jika tegangan dialiri pada dua plat metal tersebut maka muatan positif akan terkumpul pada plat satu dan muatan negatif pada plat yang lain dan membentuk medan listrik sehingga kemudian energi akan tersimpan.

Prinsip Cara Kerja Kapasitor

Menggunakan analogi aliran air, maka kapasitor dapat diibaratkan sebagai sebuah tangki penampungan air yang menampung air dari pipa keran dan kemudian akan mengeluarkannya jika air sudah mencapai volume tertentu. Sehingga jika pipa air keran mengalami hambatan dalam alirannya saluran air dari penampungan tidak akan tersendat. Dalam rangkaian listrik, aliran air adalah arus listrik yang mengalir ke kapasitor sehingga jika arus tersebut mengalami hambatan, kapasitor mampu melepaskan muatan yang dimiliki sehingga tidak mengganggu rangkaian listrik secara keseluruhan.

Awal Mula Kapasitor

 

Sejarah Kapasitor
Sumber gambar: By W. Jerome Harrison – Downloaded 2010-07-18 from W. Jerome Harrison and Charles A.

Awalnya kapasitor ditemukan oleh Ewald Georg von Kleist dalam suatu eksperimen dimana sebuah toples kaca yang berisi air yang diberi muatan listrik dapat menghantarkan muatan listrik melalui kaca yang disentuh oleh tangannya. Benjamin Franklin kemudian menemukan bahwa yang menyimpan muatan listrik pada eksperimen tersebut bukanlah air melainkan kaca toples tersebut, sehingga dalam kasus tersebut tangan dan air adalah konduktornya.

baca juga: Pengertian Fiber Optik: Fungsi, Komponen, Aplikasi Dan Keunggulan

Karakteristik dan Bahan dari Kapasitor/Kondensator

jenis kapasitor
Sumber gambar: https://www.amateur-radio-wiki.net/capacitor/

Pada penjelasan mengenai kapasitor, bahan dielektrik adalah salah satu komponen utama yang menyusun sebuah kapasitor. Bahan ini sangat vital karena akan menentukan seberapa besar muatan yang dapat ditampung oleh sebuah kapasitor. Untuk mengukur hal tersebut digunakan istilah permitivitas yaitu kemampuan suatu bahan dalam mempengaruhi atau menyampaikan medan listrik.

Bahan Penyusun Kapasitor

Bahan Permitivitas Relatif Tingkat Kualitas Gambar
 Plastik 2.8  Sedang Kapasitor Plastik
 Kertas  3.6  Sedang Kapasitor Kertas
 Keramik  7  Cukup Kapasitor Keramik
 Polymer  12  Cukup Kapasitor Polymer
 Aluminium  25  Baik Kapasitor Aluminium
 Tantalum  35  Baik Kapasitor Tantalum

Dalam tabel terdapat nilai permitivitas relatif atau kadang disebut dengan konstanta dielektrik. Konstanta dielektrik adalah sebuah nilai yang didapat dari perbandingan permitivitas absolut dengan permitivitas pada ruang hampa (vacuum). Sehingga pada kapasitor nilai permitivitas relatif menentukan seberapa baik kapasitor tersebut menyimpan muatan listrik jika dibandingkan dengan kapasitor yang menggunakan ruang hampa sebagai bahan dielektrik.

Beberapa bahan bahan kapasitor yang umum ditemui saat ini adalah keramik, plastik, mika, dan beberapa bahan untuk kapasitor elektrolit yaitu aluminium atau tantalum. Kapasitor elektrolit memiliki keunggulan dari sisi kapasitansi yang besar. Akan tetapi kapasitor elektrolit memiliki toleransi yang rendah, mengalami pengurangan kapasitas jika terekspos panas, dan dapat berpotensi mengeluarkan cairan elektrolit yang dapat merusak sirkuit.

Kapasitor
Sumber gambar: https://www.pcboard.ca/100uf-50v-aluminum-electrolytic-capacitor.html

Karakteristik lain yang perlu diketahui dari sebuah kapasitor adalah bagaimana membaca nilai dari kapasitor tersebut. Pada contoh gambar di atas adalah kapasitor elektrolit (alumunium) yang paling mudah untuk dilihat nilainya yaitu kapasitasnya (dalam satuan micro/nano/pico Farad) dan juga tegangan maksimum yang dapat diterima oleh kapasitor tersebut. Sementara untuk kapasitor keramik yang berukuran lebih kecil, terdapat skema warna dan angka tersendiri.

9 Aplikasi dan Fungsi Kapasitor

Terdapat beberapa fungsi kondensator kapasitor di dalam rangkaian elektrik di antaranya adalah sebagai berikut:

1. Decoupling Capacitor

Dalam suatu rangkaian elektrik sering terjadi noise yang mengakibatkan tegangan menjadi tidak stabil. Kita bayangkan dalam sebuah rangkaian lampu, jika tegangan tidak stabil maka lampu tersebut akan berkedip-kedip karena noise pada tegangan, kapasitor berfungsi menstabilkan tegangan dengan memanfaatkan muatan listrik yang tersimpan di dalamnya.

2. Filter

Rangkaian Filter
Sumber gambar: http://www.learningaboutelectronics.com/Articles/Filter-capacitor.php

Kapasitor dapat berfungsi sebagai filter yang bertugas menyaring frekuensi yang sangat rendah. Dalam hal ini frekuensi tersebut mendekati 0Hz atau dikenal juga sebagai frekuensi DC. Ambil contoh dalam perannya sebagai filter di suatu rangkaian High Pass Filter, kapasitor berfungsi sebagai filter yang hanya meloloskan sinyal frekuensi tinggi (cth: Frekuensi AC). Fungsi kapasitor sebagai filter ini dalam aplikasi sehari-hari dapat kita temukan pada rangkaian amplifier dan speaker audio.

3. Penyimpanan Energi

Fungsi ini dapat diambil contoh yang sehari-hari kita lihat yaitu dalam rangkaian Flash pada kamera, kapasitor berfungsi cukup vital. Pada sebuah kamera, lampu flash diperlukan untuk menghasilkan cahaya sangat terang dan sangat cepat. Kapasitor berfungsi untuk menyimpan energi tersebut untuk kemudian melepaskannya kembali dalam waktu yang sangat singkat.

4. Tuning Circuit

Seperti yang dibahas pada poin sebelumnya mengenai penyimpanan dan pelepasan energi, dengan konsep yang sama, kapasitor dapat melakukan penyimpanan dan pelepasan dalam waktu yang regular sehingga akan memunculkan medan elektromagnetik dengan frekuensi tertentu. Jika frekuensi ini diatur agar sama dengan frekuensi sinyal radio dari suatu sumber maka tuning circuit ini akan menjadi amplifier dari sinyal radio tersebut.

5. Motor Capacitor

Kapasitor Motor adalah kapasitor yang secara spesifik digunakan dalam rangkaian motor listrik. Ada dua jenis kapasitor motor yang digunakan yaitu start dan running.

Motor Capacitor
Sumber gambar: https://en.wikipedia.org/wiki/Motor_capacitor

#Kapasitor Start

Sesuai namanya, kapasitor start adalah kapasitor yang berfungsi saat motor akan dijalankan pertama kali dari kondisi mati. Saat motor pertama kali dijalankan, dibutuhkan torsi yang cukup besar sehingga dibutuhkan bantuan untuk menggerakkan motor tersebut. Kapasitor start akan melepaskan muatan dan mengalirkannya pada kumparan bantu motor sehingga proses start dari motor tersebut menjadi lebih mudah dan soft. Fungsi kapasitor start ini sesuai dengan fungsinya sebagai penyimpanan muatan listrik. Seperti pada gambar, dikarenakan kebutuhan muatan listrik yang besar maka kapasitor start biasanya berukuran lebih dari kapasitor pada umumnya.

#Kapasitor Running

Kapasitor running berfungsi dalam peranannya sebagai pengatur stabilitas rangkaian motor. Sehingga dengan adanya kapasitor running motor akan bergerak lebih mulus, dan tidak menghasilkan suara yang bising. Pergerakan motor yang stabil juga dapat menghemat daya listrik yang digunakan.

6. Sensor

Karena kapasitor memiliki kapasitas yang sangat tergantung pada bahan yang menyusunnya maka salah satu aplikasi dari kapasitor adalah untuk menjadi sensor. Perubahan kapasitas dapat  diakibatkan bahan dielektrik yang terpengaruh elemen luar seperti kelembapan dan gaya mekanis.

Capacitive Touchscreen
Sumber gambar: https://www.embedded.com/getting-in-touch-with-capacitance-sensor-algorithms/

Saat kita menggunakan layar smartphone kita, di layar itu juga terdapat jutaan kapasitor mini yang menjadi sensor dari layar smartphone. Tekanan mekanis dari jari kita adalah faktor yang mempengaruhi kapasitas dari kapasitor.

7. Elemen Timing / Clocking

Kapasitor memiliki sifat dimana ia melepaskan dan mengisi muatan listrik dalam jangka waktu yang dapat diukur. Sehingga kapasitor terkadang dapat dimanfaatkan sebagai counter/clock dalam sebuah rangkaian listrik. Beberapa lampu sirine, dan lampu LED yang berkedip adalah contoh dari penggunaan kapasitor sebagai elemen timing/clock.

8. Penghasil Cahaya

Kapasitor yang dapat memancarkan menggunakan bahan dielektrik phosphorescence. Jika salah satu plat konduktif dibuat dengan bahan transparan, maka cahaya dari bahan dielektrik tersebut dapat terlihat. Salah satu penerapan yang dapat kita lihat adalah lampu background pada layar laptop.

9. Penyimpanan Memori

DRAM atau dynamic random access memory menggunakan jutaan kapasitor mini untuk menyimpan data. Setiap bit data yang tersimpan pada DRAM membutuhkan kapasitor sehingga saat kita sedang mengakses situs ini maka ada jutaan kapasitor yang sedang menjalankan tugasnya.

Secara kesimpulan kita dapat melihat bagaimana peran penting kapasitor dalam berbagai aplikasinya baik di dunia ilmu elektronika ataupun aplikasi yang secara langsung kita rasakan walaupun kita tidak melihat kapasitor tersebut.

Tinggalkan komentar