A.
Kapasitor dan Manfaatnya dalam Kehidupan Sehari-hari
Kapasitor adalah komponen
elektronika yang dapat menyimpan muatan listrik dengan cara
mengumpulkan ketidakseimbangan internal dari muatan listrik. Kondensator
memiliki satuan yang disebut Farad dari nama Michael Faraday. 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 negative 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. Zat dielektrik yang digunakan untuk menyekat kedua
penghantar dapat digunakan untuk membedakan jenis kapasitor. Beberapa
kapasitor menggunakan bahan dielektrik berupa kertas, mika, plastik cairan
dan lain sebagainya.
Kapasitor
terdiri dari beberapa tipe, tergantung dari bahan dielektriknya. Untuk lebih
sederhana dapat
dibagi menjadi 3 bagian, yaitu kapasitor electrostatic, electrolytic dan
electrochemical.
1. 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. Tersedia dari besaran pF sampai beberapa uF, yang biasanya untuk aplikasi
rangkaian yang berkenaan dengan frekuensi tinggi. Termasuk kelompok bahan dielektrik film
adalah bahan-bahan material seperti polyester (polyethylene terephthalate atau dikenal dengan
sebutan mylar), polystyrene, polyprophylene, polycarbonate,
metalized
paper dan lainnya. Mylar, MKM, MKT adalah beberapa contoh sebutan merek dagang
untuk kapasitor dengan bahan-bahan
dielektrik film. Umumnya kapasitor kelompok ini adalah non-polar.
2. Kapasitor Electrolytic
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. Telah lama diketahui beberapa metal seperti tantalum, aluminium, magnesium,
titanium, niobium,
zirconium dan seng (zinc) permukaannya dapat dioksidasi sehingga membentuk lapisan metal-oksida (oxide film).
Lapisan oksidasi ini terbentuk melalui proses elektrolisa, seperti pada proses penyepuhan emas.
Elektroda metal yang dicelup kedalam larutan electrolit (sodium borate) lalu diberi tegangan
positif (anoda) dan larutan electrolit diberi tegangan negatif (katoda).
Oksigen pada larutan electrolyte terlepas dan mengoksidai permukaan plat metal. Contohnya, jika digunakan Aluminium,
maka akan terbentuk lapisan Aluminium-oksida (Al2O3) pada permukaannya.
Dengan
demikian berturut-turut plat metal (anoda), lapisan-metal-oksida dan
electrolyte(katoda) membentuk
kapasitor. Dalam hal ini lapisan-metal-oksida sebagai dielektrik. Dari rumus
(2) diketahui
besar kapasitansi berbanding terbalik dengan tebal dielektrik. Lapisan
metal-oksida ini sangat
tipis, sehingga dengan demikian dapat dibuat kapasitor yang kapasitansinya
cukup besar.
Karena
alasan ekonomis dan praktis, umumnya bahan metal yang banyak digunakan adalah aluminium dan tantalum. Bahan yang
paling banyak dan murah adalah Aluminium. Untuk mendapatkan permukaan yang luas, bahan
plat Aluminium ini biasanya digulung radial. Sehingga dengan cara itu dapat diperoleh kapasitor yang
kapasitansinya besar. Sebagai contoh 100uF, 470uF, 4700uF dan lain-lain, yang sering juga disebut
kapasitor elco. Bahan electrolyte pada kapasitor
Tantalum ada yang cair tetapi ada juga yang padat. Disebut electrolyte padat, tetapi sebenarnya
bukan larutan electrolit yang menjadi elektroda negatif-nya, melainkan bahan lain yaitu manganese-dioksida.
Dengan demikian kapasitor jenis ini bisa
memiliki
kapasitansi yang besar namun menjadi lebih ramping dan mungil. Selain itu
karena seluruhnya
padat, maka waktu kerjanya (lifetime) menjadi lebih tahan lama. Kapasitor tipe
ini juga
memiliki arus bocor yang sangat kecil Jadi dapat dipahami mengapa kapasitor
Tantalum menjadi
relatif mahal.
3. Kapasitor Electrochemical
Satu jenis
kapasitor lain adalah kapasitor electrochemical. Termasuk 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.
Manfaat Kapasitor
1. Sebagai kopling antara rangkaian
yang satu dengan rangkaian yang lain (pada PS = Power Supply)
2. Sebagai filter dalam rangkaian PS
3. Sebagai pembangkit frekuensi dalam
rangkaian antenna
4. Untuk menghemat daya listrik pada lampu neon
5. Menghilangkan bouncing (loncatan api) bila
dipasang pada saklar
6. Memilih panjang gelombang pada radio penerima
7. Menyimpan muatan atau energi listrik dalam
rangkaian penyala elektronik
8. Untuk memilih frekuensi pada pesawat radio
penerima
9. Untuk menghasilkan arus sesaat yang besar pada
komponen blitz
Berikut adalah beberapa berbagai jenis kapasitor dan
bagaimana mereka digunakan:
- Air – Sering digunakan dalam rangkaian radio tuning
- Mylar – Paling sering digunakan untuk sirkuit waktu seperti jam, alarm dan penghitung
- Kaca – Baik untuk aplikasi tegangan tinggi
- Keramik – Digunakan untuk tujuan frekuensi tinggi seperti antena, X-ray dan mesin MRI
- Kapasitor super – Powers listrik dan mobil hibrida
oke min
BalasHapus