Kapasitor adalah komponen fundamental dalam bidang elektronika dan memainkan peran penting dalam berbagai sirkuit elektronik. Memahami konsep kapasitansi dan muatan sangat penting bagi siapa saja yang ingin mendalami bidang teknik kelistrikan. Pada artikel ini, kita akan memiliki pengantar singkat tentang kapasitor, menjelaskan kapasitansi, dan mempelajari persamaan yang mengatur perilakunya.
Apa itu Kapasitor
Kapasitor adalah komponen elektronik dua terminal pasif yang menyimpan energi listrik dalam medan listrik. Struktur kapasitor terdiri dari dua pelat konduktif, biasanya terdiri dari logam, yang diposisikan terpisah dengan bahan dielektrik di antaranya. Ketika perbedaan tegangan diterapkan di terminal kapasitor, ia mengakumulasi muatan pada pelatnya, menciptakan medan listrik di antara keduanya.
Apa itu Kapasitansi
Kapasitansi adalah ukuran berapa banyak energi listrik yang dapat disimpan per satuan voltase di seluruh perangkat atau komponen. Satuan kapasitansi adalah Farad.
Apa itu Biaya
Muatan digambarkan sebagai adanya energi listrik. Simbolnya Q dan satuannya Coulomb.
Kerja Kapasitor
Ketika tegangan listrik diperkenalkan melintasi terminal kapasitor, medan listrik yang terbentuk di antara pelat memulai gerakan elektron. Pelat negatif kapasitor menjadi tempat berkumpulnya elektron yang berpindah dari terminal negatif sumber tegangan.
Secara bersamaan, jumlah elektron yang sama meninggalkan pelat positif kapasitor dan kembali ke terminal positif sumber tegangan.
Akumulasi dan redistribusi muatan ini berlanjut hingga kapasitor terisi penuh, di mana aliran elektron berhenti, muatan yang tersimpan dalam kapasitor dapat ditentukan dengan menggunakan persamaan:
Dalam persamaan yang diberikan, 'Q' melambangkan mengenakan biaya terakumulasi dalam kapasitor , 'C' menunjukkan kapasitansi , dan 'V' mewakili tegangan yang diberikan melintasi kapasitor.
Persamaan ini menampilkan hubungan proporsional antara kapasitansi dan tegangan yang diberikan, yang menunjukkan bahwa jumlah muatan yang ditahan dalam kapasitor berhubungan langsung dengan kedua variabel ini. Oleh karena itu, meningkatkan kapasitansi atau voltase akan menghasilkan akumulasi muatan yang lebih tinggi.
Kapasitansi Kapasitor Pelat Paralel
Kapasitansi kapasitor ditentukan oleh luas permukaan pelat (A) dan jarak pemisah (d) di antara keduanya, dengan kedua faktor tersebut memengaruhi kapasitansi keseluruhannya. Semakin besar luas pelat, semakin besar kapasitansi, sedangkan jarak yang lebih kecil antara pelat menyebabkan peningkatan kapasitansi. Hubungan ini dijelaskan oleh persamaan:
Kapasitor memiliki kemampuan untuk menyimpan energi listrik, dimana jumlah energi yang tersimpan (U) berbanding lurus dengan kuadrat tegangan yang diberikan (V) dan kapasitansi (C) kapasitor. Persamaan untuk energi yang tersimpan dalam kapasitor diberikan oleh:
Mengetahui energi yang tersimpan dalam kapasitor sangat penting untuk merancang sirkuit, terutama dalam aplikasi di mana pelepasan energi atau kebutuhan daya sesaat penting.
Kapasitansi Kapasitor Bulat
Untuk menghitung kapasitansi kapasitor bola, Anda perlu mengetahui jari-jari bola konduktif dalam dan luar. Bentuk kapasitor dan permitivitas material yang ditempatkan di antara bola mengontrol kapasitansi. Rumus untuk menghitung kapasitansi kapasitor bola adalah:
Di sisi lain, simbol 'εᵣ' digunakan untuk mewakili permitivitas relatif atau konstanta dielektrik dari material yang terletak di antara bola. Selain itu, 'r₁' menunjukkan jari-jari bola bagian dalam, sedangkan 'r₂' berarti jari-jari bola bagian luar.
Dengan mengganti nilai jari-jari dan permitivitas material, Anda dapat menghitung kapasitansi kapasitor bola. Perlu dicatat bahwa jika bola bagian dalam memiliki jari-jari yang dapat diabaikan atau dianggap sebagai muatan titik, rumus kapasitansi disederhanakan menjadi:
Dalam hal ini, kapasitansi semata-mata ditentukan oleh jari-jari bola luar dan permitivitas material.
Kapasitansi Kapasitor Silinder
Untuk menghitung kapasitansi kapasitor silinder, Anda perlu mengetahui panjang kapasitor (L), jari-jari konduktor dalam (r₁), dan jari-jari konduktor luar (r₂). Bentuk kapasitor dan permitivitas material yang ditempatkan di antara bola mengontrol kapasitansi. Rumus untuk menghitung kapasitansi kapasitor silinder adalah:
Di sisi lain, simbol 'εᵣ' digunakan untuk mewakili permitivitas relatif atau konstanta dielektrik dari material yang terletak di antara bola. Selain itu, 'r₁' menunjukkan jari-jari bola bagian dalam, sedangkan 'r₂' berarti jari-jari bola bagian luar.
Kesimpulan
Kapasitor adalah komponen penting dalam elektronik, memungkinkan penyimpanan energi dan pengaturan voltase. Kapasitansi, diukur dalam farad (F), mengukur kemampuan kapasitor untuk menyimpan muatan. Ini berbanding lurus dengan muatan yang disimpan (Q) dan berbanding terbalik dengan tegangan (V) di terminal kapasitor.