Apa itu Kapasitansi?

Kapasitansi didefinisikan sebagai kemampuan suatu elemen untuk menyimpan muatan listrik. Sebuah kapasitor menyimpan energi listrik dalam bentuk medan listrik oleh dua elektroda kapasitor, satu sebagai positif dan lainnya sebagai negatif.

Dengan kata lain, kapasitansi adalah ukuran muatan per satuan tegangan yang dapat disimpan dalam suatu elemen. Dilambangkan dengan (C), dan satuannya adalah Farad (F).

Kapasitansi terutama diklasifikasikan menjadi dua jenis, mereka adalah kapasitansi diri dan kapasitansi bersama. Zat yang memiliki kapasitansi lebih banyak menyimpan lebih banyak muatan listrik dan zat yang memiliki kapasitansi rendah menyimpan lebih sedikit muatan listrik.

Penjelasan dan Derivasi Kapasitansi

Jika dua pelat paralel dihubungkan, saling tumpang tindih dan terhubung ke tegangan suplai DC seperti yang ditunjukkan pada gambar. Kedua pelat dipisahkan oleh dielektrik isolasi sehingga muatan tidak saling berpotongan. Satu terminal dari pelat paralel terhubung ke suplai positif dan lainnya ke suplai negatif. Saat suplai ON, kapasitor mulai mengisi, dan menyimpan energi bahkan jika suplai OFF.

Persamaan kapasitansi diberikan oleh:

Di mana,

C adalah kapasitansi dalam Farad atau Micro Farad
A adalah luas tumpang tindih kedua pelat dalam meter persegi
d adalah jarak pisah antara dua pelat dalam meter
ε0 dikenal sebagai konstanta listrik
εr adalah konstanta dielektrik bahan antara dua pelat

Kapasitansi dikatakan satu farad jika satu coulomb muatan disimpan dengan satu volt melintasi dua elektroda elemen. Unsur yang memiliki kapasitansi disebut kapasitor.

Muatan pada kapasitor setiap saat adalah

q adalah jumlah muatan yang dapat disimpan dalam kapasitor kapasitansi (C) terhadap beda potensial (v) volt.

Dimana i, q dan v masing-masing mewakili nilai sesaat dari arus, muatan dan tegangan.

Di mana

v0 adalah tegangan awal kapasitor

vt adalah tegangan akhir kapasitor

Sekarang,

Daya yang diserap oleh kapasitor diberikan oleh persamaan yang ditunjukkan di bawah ini:

Energi yang disimpan oleh kapasitor diberikan sebagai

Arus yang melalui kapasitor adalah nol jika tegangan yang diberikan pada kapasitor adalah konstan. Ini berarti bahwa ketika tegangan DC diterapkan pada kapasitor tanpa muatan awal, kapasitor pertama-tama bertindak sebagai korsleting tetapi segera setelah terisi penuh , kapasitor mulai berperilaku sebagai rangkaian terbuka.

Kapasitor hanya menyimpan energi dan tidak pernah membuang energi dalam bentuk apapun. Ini dapat menyimpan sejumlah energi yang terbatas, bahkan jika arus yang melalui kapasitor adalah nol.

Jenis Kapasitor

Macam-macam kapasitor adalah sebagai berikut :

Kapasitor Kertas
Kapasitor Udara
Kapasitor Plastik
Kapasitor Mika perak
Kapasitor Keramik
Kapasitor Elektrolit
Kapasitor Porselen

Kapasitansi Seri dan Paralel dalam Rangkaian

Rangkaian Kapasitor Seri

Jika jumlah kapasitor, misalnya C1, C2, C3…..dihubungkan secara seri disebut rangkaian kapasitor seri. Arus yang mengalir dalam rangkaian jenis ini akan sama di semua kapasitor karena dihubungkan secara seri. Hubungan seri kapasitor ditunjukkan di bawah ini pada gambar:

Kapasitansi ekivalen diberikan oleh persamaan sebagai:

Rangkaian Kapasitor Paralel

Jika jumlah kapasitor dihubungkan satu sama lain seperti pada hubungan paralel, rangkaian tersebut dikatakan sebagai rangkaian kapasitor paralel. Sirkuit ditunjukkan di bawah ini: