1

MENGIDENTIFIKASI KAPASITOR/KONDENSATOR

TUJUAN KEGIATAN PEMBELAJARAN

Setelah selesai melaksanakan kegiatan pembelajaran, siswa diharapkan dapat:

1. Memahami pengertian, prinsip pembentukan dan peristilahan dalam kapasitor;

2. Mengidentifikasi dan membaca nilai kapasitansi Kondensator/Capasitor serta membedakan

tipenya berdasarkan tulisannya atau kode warna-nya;

3. Menjelaskan setiap jenis Kodensator/Capasitor kegunaannya masing-masing;

4. Menjelaskan proses charge (pengisian) dan discharge (pembuangan) pada Kondensator/Capasitor

dan dikaitkan dengan hukum Coulomb;

5. Menghitung nilai kapasitansi Kondensator/Capasitor dirangkai seri, paralel dan campuran.

A. Pengertian Kapasitor

Kondensator/Capasitor adalah komponen pasif yang berfungsi untuk menyimpan energi listrik

dalam bentuk muatan listrik.

Banyaknya muatan listrik per detik dalam satuan Qoulomb (Q).

Notasi Kondensator dituliskan dengan huruf C.

Kemampuan Kondensator/Capasitor dalam menyimpan muatan disebut kapasitansi yang

satuannya adalah Farad (F).

1 Farad = 1.000.000 F baca (mikro farad),

1 F = 1.000 nF baca (nano Farad), dan

1 nF = 1.000 pF baca (piko Farad).

Kapasitansi didefinisikan sebagai kemampuan dari suatu kapasitor untuk dapat menampung

muatan elektron. Coulumbs pada abad ke-18 menghitung bahwa 1 coulumb = 6,25 x 1018 elektron.

Kemudian Michael Faraday membuat postulat bahwa sebuah kapasitor akan memiliki kapasitansi

sebesar 1 farad jika dengan tegangan 1 volt dapat memuat elektron sebanyak 1 coulombs. Dengan

rumus dapat di tulis:

dimana: Q = muatan elektron dalam C (coulombs)

Q = C V C = nilai kapasitansi dalam F (farad)

V = besar tegangan dalam V (volt)

Dalam praktik pembuatan kapasitor, kapasitansi dihitung dengan mengetahui luas area plat metal

(A), jarak (t) antara kedua plat metal (tebal dielektrik) dan konstanta (k) bahan dielektrik. Dengan

rumus dapat ditulis sebagai berikut:

C = (8,85 x 10–12) (k A / t)

Berikut ini tabel contoh konstanta (k) dari beberapa bahan dielektrik yang disederhanakan.

Tabel 1. Konstanta Bahan (k)

Udara Vakum k = 1

Aluminium Oksida k = 8

Keramik k = 100 – 1000

Gelas k = 8

Polyethylene k = 3

2

B. Prinsip Pembentukan Kapasitor

Pada prinsipnya Kondensator/Capasitor

terdiri dari dua keping konduktor yang

dipisahkan oleh bahan penyekat yang

disebut bahan dielektrik.

Fungsi zat dielektrik adalah untuk

memperbesar kapasitansi

Kondensator/Capasitor diantaranya adalah:

keramik; kertas; kaca; mika; polyister dan

elektrolit tertentu.

Gambar 1. Prinsip Pembentukan Kapasitor

Kapasitor disamping memiliki nilai kapasitas menyimpan muatan listrik, juga memiliki batas

tegangan kerja (working Voltage) maksimum yang dicantumkan nilainya pada komponen, yaitu:

Tegangan kerja Kondensator/Capasitor AC untuk non polar : 25 Volt; 50 Volt; 100 Volt; 250

Volt 500 Volt, ...

Tegangan kerja DC untuk polar: 10 Volt; 16 Volt; 25 Volt; 35 Volt; 50 Volt; 100 Volt; 250 Volt.

C. Peristilahan dalam Kapasitor

Ada beberapa istilah pada kapasitor yang menunjukkan performance dari kapasitor tersebut,

yaitu:

• Kapasitas (kapasitansi)

• Suhu Lingkungan

• Toleransi

• Koefisien Suhu

• Tegangan Kerja

• Tegangan Dadal (breakdown voltage)

• Bocoran DC

• Perlawanan Sekatan (resistansi isolasi)

• Faktor Daya

Penjelasan dari istilah-istilah di atas sebagai berikut:

• Kapasitas (kapasitansi), adalah: kemampuan kapasitor dalam menampung muatan elektron.

Satuan dasar kapasitas adalah Farad. Dalam praktik digunakan: µF (1.10-6 F), nF (1.10-9 F), dan

pF (1.10-12 F).

• Suhu Lingkungan: Harga kapasitas yang sebenarnya ditentukan oleh suhu lingkungan. Dalam

praktik, sebagai patokan penentuan harga kapasitas adalah suhu ruang 250 C.

• Toleransi: Perubahan kapasitansi dalam persen dari harga kapasitansi dalam suhu 250 C.

• Koefisien Suhu: Ubahan kapasitansi bersama ubahan suhu per 0C. Lazimnya dinyatakan dalam

ppm/ 0C (parts per million per 0C). Koefisien suhu dapat berharga positif (PTC) atau negatif

(NTC). NPO menyatakan kondensator dengan koefisien suhu nol.

• Tegangan kerja: tegangan yang dapat dikenakan pada kondensator untuk operasi terus

menerus. Tarif tegangan ini perlu dinyatakan untuk Dc ataukah AC.

• Tegangan Dadal (breakdown voltage): Tegangan maksimum pada kondensator yang merusak

dielektrikumnya. Disebut juga sebagai tegangan sentak (surge voltage) atau tegangan uji (test

voltage).

3

• Bocoran DC: menyatakan arus searah kecil yang mengalir dalam kondensator jika sedang

dikenai tegangan seharga tertentu. Kondensator yang bermuatan tidak akan menyimpan

muatan untuk selama-lamanya, sebab muatan membocor lewat dielektrikumnya.

• Perlawanan Sekatan (resistansi isolasi): merupakan resistansi dielektrikum, dimana kian besar

resistansi maka akan kian kecil arus bocorannya. Resistansi isolasi akan mengecil jika suhu

naik.

• Faktor Daya (power factor, PF): perbandingan antara tenaga yang terbuang dengan tenaga

yang disimpan dalam kondensator.

Contoh: Kondensator memiliki PF = 2%.

Hal ini berarti 98% dari tenaga yang dikenakan dapat dimanfaatkan sedangkan 2% akan

terbuang sebagai bahang (panas).

Power Factor bergantung pada suhu dan harganya akan naik bersama kenaikan frekuensi.

D. Sifat-sifat Kapasitor

Sifat-sifat kapasitor, sebagai berikut:

• Memblok arus DC

• Meneruskan arus AC, dengan reaktansi kapasitif sebesar XC = 1/2.∏.f.C

dimana, XC = reaktansi kapasitif (Ω)

∏ = 3,14

f = frekuensi (Hz)

C = kapasitansi (F)

E. Simbol Kapasitor

Tabel 2. Simbol Kapasitor

NO. Kapasitor Simbol Contoh Bentuk Fisik

1. Kapasitor Non Polar

2. Kapasitor Variabel (VARCO: variable condensator)

3. Kapasitor Trimmer (Trimmer Condensator)

4. Kapasitor Polar (ELCO: Electrolit Condensator)

4

F. Mengidentifikasi Kapasitor

1. Kapasitor Non Polar

Kapasitor non polar adalah Capasitor yang elektrodanya tanpa memiliki kutub positif (+)

maupun kutub negatif (-) artinya jika pemasangannya terbalik maka Capasitor tetap bekerja.

Contoh Kondensator/Capasitor nonpolar yaitu: Kondensator/Capasitor variable (Varco);

Kertas, Mylar, Polyester, Keramik dsb.

Membaca nilai kapasitansi Kapasitor non polar, ada 3 cara, yaitu:

a. Nilai kapasitansi dituliskan secara langsung pada badan kapasitor.

b. Menggunakan kode angka

c. Menggunakan kode warna

Penjelasan cara membaca nila kapasitor non polar dijelaskan sebagai berikut.

a. Kapasitor Non Polar dengan Nilai Kapasitansi Dituliskan secara Langsung pada Badan

Kapasitor

Contoh kondensator non polar yang nilai kapasitansinya ditulis secara langsung pada

badannya, yaitu: kapasitor polystyrene dan MKM berikut:

Tabel 3. Contoh Kapasitor Non Polar dengan Nilai Kapasitansi Ditulis Langsung

Bentuk Fisik Nilai Kapasitansi

C = 4700 pF = 4,7 nF (4n7) = 0,0047 UF

Nilai kapasitansi dibaca secara langsung dalam satuan pF

C = 100 nF = 0,1 UF

Nilai kapasitansi dibaca secara langsung dalam satuan nF karena pada Kapasitor MKM tertulis huruf n dibelakang angka yang berarti nano Farad.

b. Kapasitor Non Polar dengan Menggunakan Kode Angka

1) Kapasitor Mika

2) Kondensator non polar C mika yang dijual di pasaran, menggunakan kode angka

untuk menentukan nilai kapasitansi beserta toleransinya, serta tulisan batas tegangan

kerja maksimum (maksimum working Voltage) atau arus maksimum yang dapat

diberikan ke kondensator.

Cara menentukan nilai kapasitansi:

1 2 3 J

1 angka ke-1

2 angka ke-2

3 faktor pengali (banyaknya nol) dalam pF

J toleransi 5%, atau K = 10%

10

0n

5

223 J 100V

2A 104J

Contoh:

Kondensator/Capasitor Mika tertulis kode angka

223J 100V.

Kapasitas = 22 x 103 pF ± 5%, 100 V

= 22.000 pF ± 5%, 100 V

= 22 nF ± 5%, 100 V

= 0,022 UF ± 5%, 100 V

Kapasitas = 22 nF ± 5%,

tegangan kerja AC 100 V.

Kegunaan untuk : Filter, Kopling, Blok tegangan DC.

Kondensator/Capasitor Mika tertulis kode angka

Kondensator/Capasitor Mika tertulis kode angka

2A 104J.

Kapasitas = 10 x 104 pF ± 5%, Imax = 2 A

= 100.000 pF ± 5%, Imax = 2 A

= 100 nF ± 5%, Imax = 2 A

= 0,1 UF ± 5%, Imax = 2 A

Kapasitas = 100 nF ± 5%,

Arus maksimum sebesar 2 Ampere.

Kegunaan untuk : Filter, Kopling, Blok tegangan DC.

3) Kapasitor Keramik

Kondensator non polar C keramik yang dijual di pasaran, menggunakan kode angka

untuk menentukan nilai kapasitansinya sama seperti Cmika.

Contoh:

C = 1000 pF

= 1 nF

= 0,001 UF

Pada praktiknya ditemukan nilai kapasitansi C keramik yang kecil dituliskan secara

langsung di badan tidak dalam bentuk 3 angka seperti di atas.

Misal C keramik dengan nilai 22 = nilai kapasitansi C ini adalah 22 pF.

c. Kapasitor Non Polar dengan Menggunakan Kode Warna

Kondensator non polar C polyester menggunakan kode warna untuk menentukan nilai

kapasitansi beserta toleransi juga batas tegangan kerja maksimum (maksimum working

Voltage).

Cara menentukan nilai kapasitansi:

Warna 1 angka ke-1

Warna 2 angka ke-2

Warna 3 faktor pengali (banyaknya nol) dalam pF

Warna 4 toleransi

Warna 5 tegangan kerja maksimum

C dengan kode warna dalam praktiknya jarang ditemukan.

6

Tabel 4. Tabel Kode Warna untuk Kapasitor Polyester (pF)

Warna Warna I Warna II Warna III Warna IV Warna V

Hitam --- 0 X 100 pF 20 % ---

Coklat 1 1 X 101 pF --- 100 V

Merah 2 2 X 102 pF --- 250 V

Oranye 3 3 X 103 pF --- ---

Kuning 4 4 X 104 pF --- 400 V

Hijau 5 5 X 105 pF 5 % ---

Biru 6 6 X 106 pF --- ---

Ungu 7 7 X 107 pF --- ---

Abu-abu 8 8 X 108 pF --- ---

Putih 9 9 X 109 pF 10 % ---

Contoh:

C polyester dengan kode warna berturut-turut : Coklat, Hitam, Orange, Hitam, Merah.

Maka nilai kapasitansi:

Warna I = coklat = 1

Warna II = hitam = 0

Warna III = oranye = 000 pF (x 103 pF)

Warna IV = hitam = ± 20%

Warna V = merah = 250 V

Jadi nilai kapasitansi = 10.000 pF ± 20%, 250 V

= 10 nF ± 20%, 250 V

= 0,01 UF ± 20%, 250 V

C polyester dengan kode warna berturut-turut : Merah, Merah, Kuning, Hitam, Merah .

C = 220.000 pF ± 20%, 250 V

= 220 nF ± 20%, 250 V

= 0,22 UF ± 20%, 250 V

2. Kapasitor Polar

Kondensator/Capasitor Polar elektrodanya mempunyai dua kutup, yakni kutub positif (+) dan

kutub negatif (-). Apabila Capasitor ini dipasang pada rangkaian elektronika, maka

pemasangannya tidak boleh terbalik.

Salah satu contohnya adalah Capasitor elektrolit atau elko, Tantalum. Nilai kapasitas

maksimum dan kutub-kutubnya sudah tertera pada bodi komponen tersebut.

Contoh:

Elektrolit Kondensator (Elko) pada badannya dituliskan :

10 µF/ 16 Volt

Kapasitasnya = 10 µF , 16 V

= 10.000 nF , 16 V

= 10.000.000 pF, 16 V

Tegangan kerja maksimum DC = 16 Volt.

7

G. Kegunaan Kapasitor pada Rangkaian Elektronika

Tabel 4. Kegunaan Kapasitor pada Rangkaian Elektronika

Kapasitor Bentuk Fisik Kegunaan

Non Polar (mika, keramik, polyester)

• Penyaring (Filter) • Penghubung antar

tingkat rangkaian (coupling)

Polar (Elco)

• Filter • Bank Capasitor • Bank Power

Trimmer Kapasitor

• Fine Tuning • Oscillator

Varco

• Tuning • Oscillator

H. Rangkaian Kapasitor

1. Rangkaian Kapasitor Seri

Kondensator/Capasitor bila dirangkai seri maka nilai kapasitasnya berbanding terbalik dengan

nilai masing-masing, semakin banyak rangkaiannya semakin kecil nilai kapasitanya, tetapi

tegangan kerjanya bertambah besar.

Besarnya kapasitansi 2 buah C yang diseri :

𝐶𝑝 =𝐶1 𝑥 𝐶2

𝐶1 + 𝐶2

Jika C yang diseri lebih dari 2 maka besarnya kapasitansi seri:

1

𝐶𝑝=

1

𝐶1+

1

𝐶2+

1

𝐶3+ ⋯ +

1

𝐶𝑁

Soal:

a. Dua buah kapasitor C yang sama dengan tulisan 102J dirangkai seri. Tentukan besar nilai

kapasitansi CS.

b. Tiga buah kapasitor, yaitu: C1 = 100 nF, C2 = 50 nF, dan C3 = 20 nF dirangkai seri.

Berapakah besar nilai kapasitansi seri CS ?

c. C1 = 10 nF, C2 = 0,01 UF, C3 = 100 nF, C4 = 0,1 UF dirangkai seri. Tentukan nilai CS !

2. Rangkaian Kapasitor Paralel

Kondensator/Capasitor yang dirangkai paralel nilai kapasitasnya akan bertambah besar dan

merupakan jumlah dari nilai masing-masing, akan tetapi tegangan kerjanya tidak berubah.

8

Besar nilai kapasitansi paralel adalah jumlah dari nilai kapasitansi masing-masing C yang

diparalelkan, yaitu: CP = C1 + C2 + C3 + ... + CN

Soal:

a. Perhatikan gambar berikut.

Tentukan nilai kapasitansi paralel.

b. Empat buah kapasitor dengan nilai C = 0,01 UF, C2 = 0,1 UF, C3 = 47 nF, dan C4 = 220 pF

dirangkai paralel. Berapakah nilai kapasitansi paralel CP ?

3. Rangkaian Kapasitor Campuran

Kondensator/Capasitor yang dirangkai secara seri-paralel (campuran) maka nilai

kapasitansinya sesuai dengan rangkaiannya yang membangunnya, dima untuk bagian seri

maka CS lebih kecil dari nilai C terkecil tetapi tegangan kerjanya bertambah, sedangkan untuk

bagian paralel nilai kapasitansinya akan bertambah tetapi tegangan kerja tetap. Nilai

kapasitansi total akan sama dengan nilai kapasitansi pengganti sesuai rangkaian seri-

paralelnya.

Soal:

Tentukan nilai kapasitansi total CT dari rangkaian seri-paralel kapasitor berikut !

I. Pengisian dan Pengosongan Kapasitor

1. Energi pada Kapasitor

Capasitor yang sudah diisi (charged) adalah semacam reservoir energi dalam pengisian

(charging) .

Hal ini jelas sebab apabila pelat-pelat Capasitor tersebut kita hubung singkat dengan suatu

penghantar maka akan terjadi pengosongan (discharging) pada Capasitor yang akan

menimbulkan panas pada penghantar tersebut.

9

Energi yang dibutuhkan untuk memindahkan muatan 1 coulomb pada tegangan 1 volt adalah

sebesar 1 joule.

W = Q . V

Sewaktu mengisi dan membuang muatan Capasitor, ternyata tegangan pada Capasitor itu

akan berubah-ubah seperti pada tabel dan gambar di bawah ini.

Hubungan antara Q dan V merupakan garis lurus (linear), maka energi yang tersimpan dalam

Capasitor merupakan luas daerah grafik sebelah bawah.

Jadi besar energi yang disimpan oleh kapasitor adalah

𝑊𝐶 =𝑄.𝑉

2 dan karena Q = C.V

maka diperoleh 𝑊𝐶 =1

2. 𝐶. 𝑉2

atau 𝑊𝐶 =1

2

𝑄2

𝐶

Keterangan: WC = energi yang tersimpan oleh kapasitor (joule)

C = kapasitansi dalam farad

V = tegangan kapasitor dalam volt

Q = muatan kapasitor dalam coulomb

2. Pengisian dan Pengosongan Kapasitor

Ada dua hal yang harus diperhatikan pada Capasitor yaitu pada saat pengisian dan

pengosongan muatan.

Gambar. Pengisian dan Pengosongan Kapasitor

10

V = 10

volt

I

VC

a. Pengisian Kapasitor (Charged)

Pada saat saklar S dihubungkan ke

posisi 1 maka ada rangkaian tertutup

antara tegangan V, saklar S, tahanan

R, dan Capasitor C.

Arus akan mengalir dari sumber

tegangan Capasitor melalui tahanan

R. Hal ini akan menyebabkan naiknya

perbedaan potensial pada Capasitor.

Dengan demikian, arus akan menurun sehingga pada suatu saat tegangan sumber akan

sama dengan perbedaan potensial pada Capasitor. Akan tetapi arus akan menurun

sehingga pada saat tegangan sumber sama dengan perbedaan potensial pada Capasitor

dan arus akan berhenti mengalir (I = 0).

Proses tersebut dinamakan pengisian Capasitor bentuk-bentuk arus.

Gambar. Grafik Pengisian Kapasitor

b. Pengosongan Kapasitor (Discharged)

Arus yang mengalir sekarang adalah

berlawanan arah (negatif) terhadap

arus pada saat pengisisan, sehingga

besarnya tegangan pada R (VR) juga

negatif.

Capasitor akan mengembalikan

kembali energi listrik yang

disimpannya dan kemudian

disimpan ketahanan R.

Pada saat terjadi proses pengosongan Capasitor, tegangan Capasitor akan menurun

sehingga arus yang melalui tahanan R akan menurun. Pada saat Capasitor sudah

membuang seluruh muatannya (Vc = 0) maka aliran arus pun berhenti (I = 0).

11

Gambar. Grafik Pengosongan Kapasitor