KAPASITOR dan INDUKTOR
Pernahkah anda melihat komponen elektronika seperti ini ?
Ini adalah gambar kapasitor.
Pernah jugakah anda melihat komponen elektronika seperti ini ?
Ini adalah gambar induktor.
Kapasitor dan Induktor merupakan elemen penting dalam peralatan listrik dan elektronika modern, terutama dalam radio,televisi, dan peralatan komunikasi
Definisi Kapasitor
Kapasitor adalah komponen elektris umumnya yang secara fisis terdiri dari dua konduktor yang dipisahkan bahan isolator atau dielektrikum.
Kapasitansi dari sebuah kapasitor didefinisikan sebagai :
Kapasitansi dari sebuah kapasitor didefinisikan sebagai :
 | Keterangan : Q adalah sebuah muatan pada salah satu konduktor V adalah beda potensial V kedua konduktor. |
Pada dasarnya sebuah kapasitor terdiri dari dua konduktor yang disekat oleh sebuah nonkonduktor. Kedua konduktor disebut elektroda dan nonkonduktor disebut dielektrikum.
Kapasitansi adalah ukuran kemampuan kapasitor menyimpan energi dalam medan listrik. Kapasitansi dinyatakan dalam farad . 1 farad adalah kemampuan kapasitor untuk menyimpan muatan listrik 1 coulomb apabila diberi tegangan 1 volt. Dalam pemakaian praktis, satuan Farad terlalu besar sehingga biasanya digunakan satuan yang lebih kecil seperti :
1 mikrofarad (µF) = 10-6 farad
1 nanofarad ( nF) = 10-9 farad
1 pikofarad (pF) = 10-12 farad
1 mikrofarad (µF) = 10-6 farad
1 nanofarad ( nF) = 10-9 farad
1 pikofarad (pF) = 10-12 farad
Sifat Kapasitor
Kapasitor meneruskan tegangan bolak-balik tetapi tidak meneruskan tegangan rata-rata . Sifat Kapasitor antara lain dapat:
1. menyimpan muatan listrik
2. menahan arus searah
3. melewatkan arus bolak-balik
4. variabel untuk memilih panjang gelombang yang dikehendaki pesawat radio
5. menghindarkan terjadinya loncatan listrik pada rangkaian yang berisi kumparan apabila arus diputarkan.
6. menyimpan muatan listrik ukuran kecil
1. menyimpan muatan listrik
2. menahan arus searah
3. melewatkan arus bolak-balik
4. variabel untuk memilih panjang gelombang yang dikehendaki pesawat radio
5. menghindarkan terjadinya loncatan listrik pada rangkaian yang berisi kumparan apabila arus diputarkan.
6. menyimpan muatan listrik ukuran kecil
Fungsi Kapasitor
1. Penyimpan muatan listrik
2. Penghubung ( coupling )
3. Filter frekuensi tertentu
4. Penyimpang arus ( by Pass )
5. Penerus arus AC
6. Filter ( penyaring )
2. Penghubung ( coupling )
3. Filter frekuensi tertentu
4. Penyimpang arus ( by Pass )
5. Penerus arus AC
6. Filter ( penyaring )
Macam-Macam Kapasitor
Jenis Kapasitor Berdasarkan Polaritasnya
| Kapasitor Nonpolaritas Kapasitor ini tidak mempunyai kaki positif dan negatif sehingga cara pemasangan pada rangkaian elektronika boleh bolak-balik. Yang termasuk kapasitor ini adalah kapasitor mika, kapasitor keramik,kapasitor kertas, dan kapasitor milar. |  |  |
| Kapasitor Polaritas Kapasitor ini mempunyai kaki positif dan negatif, sehingga cara pemasangan pada rangkaian elektronika tidak boleh terbalik. |  |  |
| Variabel Condensator ( Varco ) Kondensator ini dapat diatur dengan cara memutar rotor (as) yang ada pada badan komponen. |  |  |
| Kondensator Trimer Kondensator ini dapat diatur dengan cara memutar rotor (as) yang ada pada badan komponen, tetapi harus mengunakan obeng. |  |  |
Kapasitor Berdasarkan Bahan Penyekat Konduktor ( Dielektrikum )
| Kapasitor Keramik |  |
| Kapasitor Tantalum |  |
| Kapasitor Inti udara |  |
| Kapasiitor Elektrolit | |
| Kapasitor Kertas |  |
| Kapasitor Mika / Milar |  |
| Kapasitor Polyester |  |
Tipe Kapasitor berdasarkan Dielektrikum
| 1. | Variabel Condensator ( varco )Kondensator ini dipakai untuk tuning atau mencari gelombang radio. Jenis ini mempunyai udara sebagai dielektrikum.Kapasitor variabel mempunyai pelat-pelat yang stasioner (stator) dan pelat-pelat yang digerakkan (rotor ), biasanya terbuat dari alumunium. Dengan memutar tombol, luas plat yang berhadapan dapat diatur sehingga kapasitas kapasitor dapat diubah-obah. Dengan mengubah kapasitor frekuensi dapat distel. |
| 2. | Kapasitor Keramik Kapasitor ini menpunyai dielektrikum keramik. Kapasitor ini mempunyai oksida logam dan dielektrikumnya terdiri atas campuran titanium-oksida dan oksida lain. Kekuatan dielektrikumnya tinggi dan mempunyai kapasitas besar sekali dalam ukuran kecil. |
| 3. | Kapasitor Kertas Kapasitor ini mempunyai dielektrikum kertas dengan lapisan kertas setebal 0,05-0,02 mm antara dua lembar kertas alumunium.Kertasnya diresapi dengan minyak mineral untuk memperbesar kapasitas dan kekuatan dielektrikumnya. |
| 4. | Kapasitor Mika Kapasitor ini mempunyai elektroida logam dan lapisan dielektrikum dari polysteryne mylar dan teflon setebal 0,0064 mm. Digunakan untuk koreksi faktor daya. Seperti uji visi nuklir |
| 5. | Electrolit Condensator( Elco ) Kapasitor ini mempunyai dielektrik oksida alumunium dan sebuah elektrolit sebagai elektroda negatif. Elektroda postif terbuat dari logam seperti alumunium dan tantalum tetapi sebuah elektroda negatif terbuat dari elektrolit. Tebal lapisan oksidanya adalah 0,0001. Dalam rangkaian elektronika sebagai perata denyut arus listrik. |
Tabel Nilai Dielektrikum
| Bahan | Angka dieklektrikum |
| Hampa | 1 |
| Udara/gas lain | 1 |
| Air suling | 80 |
| Kertas farafin | 2,2 |
| Mika | 5,5-7 |
| Porselen | 5,5 |
| Tantalum | 27 |
| Olie paranol | 4,5 |
| Olie silikon | 2,8 |
| Teflon | 20 |
| Keramik | 5-1000 |
Kode Nilai Kapasitor
Kode Warna pada Kapasitor
Contoh pembacaan kapasitor pada gambar diatas:
C = Merah, Orange, Kuning, Hitam, Merah
C = 230000 pF 0% 100 V
C = 230 nF 0% 100 V
C = Merah, Orange, Kuning, Hitam, Merah
C = 230000 pF 0% 100 V
C = 230 nF 0% 100 V
Tabel Kode Warna
| warna 1 angka 1 | warna 2 angka 2 | warna 3 eksponen | warna 4 toleransi | Warna 5 tegangan kerja | |
| Hitam | - | 0 | 100 | 20 % | - |
| Coklat | 1 | 1 | 101 | - | 100 V |
| Merah | 2 | 2 | 102 | 2 % | 250 V |
| Orange | 3 | 3 | 103 | 3 % | - |
| Kuning | 4 | 4 | 104 | 4 % | 400 V |
| Hijau | 5 | 5 | 105 | 5 % | - |
| Biru | 6 | 6 | 106 | 6 % | - |
| Ungu | 7 | 7 | 107 | 7 % | - |
| Abu-abu | 8 | 8 | 108 | 8 % | - |
| Putih | 9 | 9 | 109 | 10 % | - |
Kode Huruf pada Kapasitor
Contoh pembacaan kapasitor pada gambar diatas:
C = 1, 0, 6, K
C = 10000000 pF 10% 100 V
C = 10 μF 10% 100 V
C = 1, 0, 6, K
C = 10000000 pF 10% 100 V
C = 10 μF 10% 100 V
Tabel Kode Huruf
| carakter 1 angka 1 | carakter 2 angka 2 | carakter 3 eksponen | carakter 4 toleransi | |
| 0 | - | 0 | 100 | - |
| 1 | 1 | 1 | 101 | - |
| 2 | 2 | 2 | 102 | - |
| 3 | 3 | 3 | 103 | F = 1 % |
| 4 | 4 | 4 | 104 | G = 2 % |
| 5 | 5 | 5 | 105 | H = 3 % |
| 6 | 6 | 6 | 106 | J = 5 % |
| 7 | 7 | 7 | 107 | K = 10 % |
| 8 | 8 | 8 | 108 | M = 20 % |
| 9 | 9 | 9 | 109 | - |
Contoh Lain Pembacaan Kode Kapasitor
 |
Kode terbaca : 4, 7, 0, 0, 250 v
C = 4700 pf tegangan kerja 250 V C = 4,7 nF 0% 250 V |
 |
Kode terbaca : 1, 5, 0, J
C = 15 x 100 toleransi 5% C = 15 pF 5% |
 |
Kode terbaca : coklat, hitam, kuning, putih, merah
C = 10 x 104 toleransi 0% tegangan kerja 250 V C = 100000 pF 0% 250 V C = 100 nF 0% 250 V |
Prinsip Kerja Kapasitor
Kegunaan Kapasitor
| Kapasitor Mika / Milar Kegunaan untuk: Filter, Kopling, Blok tegangan DC |
| Kapasitor Elektrolit Kegunaan untuk: osilator, tuning |
| Kapasitor Inti Udara Kegunaan untuk: Fine Tuning, Oscilator |
| Kapasitor Tantalum Bead Kapasitor jenis ini banyak dipakai pada rangkaian Mother Board Komputer, jenis Kapasitor polar yang kuat dengan ukuran fisik kecil. |
Kapasitansi dan Apasitansi dan Tegangan Kerja Kapasitor
Tegangan Kerja Kondensator ( Working Voltage ) adalah tegangan maksimum yang diizinkan bekerja pada sebuah kapasitor. Kapasitas kondensator dinyatakan dengan satuan Farad dan tegangan kerja dinyatakan dengan Volt.
Tegangan kerja Kondensator/Kapasitor 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 Kapasitansi ( Kapasitas kapasitor ) bergantung pada :
| Keterangan : C adalah kapasitansi Q adalah sebuah muatan pada salahsatu konduktor V adalah beda potensial V kedua konduktor. |
 | Keterangan : C adalah Kapasitansi µr adalah permitivitas relatif dari bahan dielektrik µo adalah permitifitas ruang hampa A adalah luas penampang plat ( M2) d adalah jarak antara kedua plat ( m) |
Pengisian dan Pengosongan Kapasitor
Kapasitor yang sudah diisi (charged) adalah semacam reservoir energi .Dalam pengisian (charging) dibutuhkan suatu aliran arus dari sumber tegangan . Bila pelat – pelat kapasitor tersebut hubung singkat dengan suatu penghantar maka akan terjadi pengosongan (discharging) pada kapasitor yang akan menimbulkan panas pada penghantar tersebut.
Energi yang dibutuhkan untuk memindahkan muatan 1 coulomb pada tegangan 1 volt adalah sebesar 1 joule.
| W = Q . V | Keterangan : Q adalah muatan V adalah tegangan |
Pada saat saklar S dihubungkan ke posisi 1 maka ada rangkaian tertutup antara tegangan V, saklar S, tahanan R, dan C. Arus akan mengalir dari sumber tegangan Kapasitor melalui tahanan R. Hal ini akan menyebabkan naiknya perbedaan potensial pada Kapasitor Dengan demikian, arus akan menurun sehingga pada suatu saat tegangan sumber akan sama dengan perbedaan potensial pada Kapasitor. Akan tetapi arus akan menurun sehingga pada saat tegangan sumber sama dengan perbedaan potensial pada Kapasitor dan arus akan berhenti mengalir (I = 0).
Pada saat saklar S dihubungkan pada posisi 2. pada saat itu kapasitor masih penuh muatannya. Karena itu arus akan mengalir melalui tahanan R. Pada saat sampai terjadi proses pengosongan kapasitor , tegangan kapasitor akan menurun sehingga arus yang melalui tahanan R akan menurun. Pada saat kapasitor sudah membuang seluruh muatannya (Vc = 0) sehingga demikian aliran arus pun berhenti (I = 0).
Grafik Pengisian dan Pengosongan Kapasitor
| t = R.C | Keterangan : t adalah konstanta waktu dalam detik R adalah konstanta dalam Ohm (Ω) C adalah kapasitansi dalam farad |
Rangkaian Kapasitor
Sambungan Seri Kondensator/kapasitor
Kondensator/kapasitor bila dirangkai seri nilai kapasitasnya berbanding terbalik dengan nilai masing-masing, semakin banyak rangkaiannya semakin kecil nilai kapasitasnya, akan tetapi tegangan kerjanya bertambah besar.
Kondensator/kapasitor bila dirangkai seri nilai kapasitasnya berbanding terbalik dengan nilai masing-masing, semakin banyak rangkaiannya semakin kecil nilai kapasitasnya, akan tetapi tegangan kerjanya bertambah besar.
Sambungan Paralel Kondensator/kapasitor
yang dirangkai paralel nilai kapasitasnya akan bertambah besar dan merupakan jumlah dari nilai masing-masing, akan tetapi ,tegangan kerjanya tidak berubah.
yang dirangkai paralel nilai kapasitasnya akan bertambah besar dan merupakan jumlah dari nilai masing-masing, akan tetapi ,tegangan kerjanya tidak berubah.
Difinisi Induktor
Induktor adalah salahsatu komponen elektronika yang cara kerjanya berdasarkan induksi magnet. Induktor biasa disebut juga spul dibuat dari bahan kawat beremail tipis. Induktor dibuat dari bahan tembaga, diberi simbol L dan satuannya Henry disingkat H.
Fungsi pokok induktor adalah untuk menimbulkan medan magnet. Induktor berupa kawat yang digulung sehingga menjadi kumparan. Kemampuan induktor untuk menimbulkan medan magnet disebut konduktansi. Satuan induktansi adalah henry (H) atau milihenry (mH). Untuk memperbesar induktansi, didalam kumparan disisipkan bahan sebagai inti. Induktor yang berinti dari bahan besi disebut elektromagnet. Induktor memiliki sifat menahan arus AC dan konduktif terhadap arus DC.
Macam-Macam Induktor
Macam-macam induktor menurut bahan pembuat intinya dapat dibagi 4 yaitu:
| 1. Induktor dengan inti udara ( air core ) |  |  |
| 2. Induktor dengan inti besi |  |  |
| 3. Induktor dengan inti ferit |  |  |
| 4. inductor dengan perubahan inti |  |  |
Prinsip Kerja Induktor
Kegunaan Induktor dalam sistem elektronik
Apakah Anda tahu fungsi dari Induktor ?
Induktor dalam rangkaian listrik atau elektronika dapat diaplikasikan kedalam rangkaian:
| Rellay |  |
| Speaker |  |
| Buzzer |  |
| Bleeper |  |
Induktor berfungsi sebagai:
1. tempat terjadinya gaya magnet
2. pelipat tegangan
3. pembangkit getaran
1. tempat terjadinya gaya magnet
2. pelipat tegangan
3. pembangkit getaran
Berdasarkan kegunaannya Induktor bekerja pada:
1. frekuensi tinggi pada spul antena dan osilator
2. frekuensi menengah pada spul MF
3. frekuensi rendah pada trafo input, trafo output, spul speaker, trafo tenaga, spul relay dan spul penyaring
1. frekuensi tinggi pada spul antena dan osilator
2. frekuensi menengah pada spul MF
3. frekuensi rendah pada trafo input, trafo output, spul speaker, trafo tenaga, spul relay dan spul penyaring
Terjadinya Medan Magnet
Induktansi Searah
Bila kita mengalirkan arus listrik melalui kabel, terjadilah garis-garis gaya magnet. Bila kita mengalirkan arus melalui spul atau coil ( kumparan ) yang dibuat dari kabel yang digulung, akan terjadi garis-garis gaya dalam arah sama yang membangkitkan medan magnet. Kekuatan medan magnet sama dengan jumlah garis-garis gaya magnet, dan berbanding lurus dengan hasil kali dari jumlah gulungan dalam kumparan dan arus listrik yang melalui kumparan tersebut.
Bila kita mengalirkan arus listrik melalui kabel, terjadilah garis-garis gaya magnet. Bila kita mengalirkan arus melalui spul atau coil ( kumparan ) yang dibuat dari kabel yang digulung, akan terjadi garis-garis gaya dalam arah sama yang membangkitkan medan magnet. Kekuatan medan magnet sama dengan jumlah garis-garis gaya magnet, dan berbanding lurus dengan hasil kali dari jumlah gulungan dalam kumparan dan arus listrik yang melalui kumparan tersebut.
Induktansi Bolak-balik
Bila dua kumparan ditempatkan berdekatan satu sama lain dan salah satu kumparan ( L1) diberi arus listrik AC, pada L1 akan terjadi fluks magnet. Fluk magnet ini akan melalui kumparan kedua (L2) dan akan membangkitkan emf ( elektro motorive force ) pada kumparan L2. Efek seperti ini disebut induksi timbal balik ( mutual induction ). Hal seperti ini biasanya kita jumpai pada transformator daya.
Bila dua kumparan ditempatkan berdekatan satu sama lain dan salah satu kumparan ( L1) diberi arus listrik AC, pada L1 akan terjadi fluks magnet. Fluk magnet ini akan melalui kumparan kedua (L2) dan akan membangkitkan emf ( elektro motorive force ) pada kumparan L2. Efek seperti ini disebut induksi timbal balik ( mutual induction ). Hal seperti ini biasanya kita jumpai pada transformator daya.
Perlawanan yang diberikan kumparan tersebut dinamakan reaktansi induktif. Reaktansi Induktif ini diberi simbol XL dalam satuan Ohm.
| XL = 2πfL | Keterangan : π adalah 3.14 F adalah frekwensi arus bolak-balik ( Hz) L adalah Induktansi ( Henry ) ∞ adalah kecepatan sudut ( 2πfL) XL adalah reaktansi induktif ( Ω ) |
Pengisian Induktor
Bila kita mengalirkan arus listrik I, maka terjadilah garis-garis gaya magnet . Bila kita mengalirkan arus melalui spul atau coil ( kumparan ) yang dibuat dari kabel yang digulung,a akan terjadi garis-garis gaya dalam arah sama membangkitkan medan magnet. Kekuatan medan magnet sama dengan jumlah garis-garis gaya magnet dan berbanding lurus dengan hasil kali dari jumlah gulungan dalam kumparan dan arus listrik yang melalui kumparan tersebut. Contoh rangkaian :
Bila arus bolak – balik mengalir pada induktor, maka akan timbul gaya gerak listrik (ggl) induksi Hal ini berarti antara arus dan tegangan berbeda fase sebesar Л /2 = 900 dan arus tertinggal (lag) dari tegangan sebesar 900. 2Лf merupakan perlawanan terhadap aliran arus
Pengosongan Induktor
Bila arus listrik l sudah memenuhi lilitan , maka terjadilah arus akan bergerak berlawanan arah dengan proses pengisian sehingga pembangkitan medan magnet dengan garis gaya magnet yang sama akan menjalankan fungsi dari lilitan tersebut makin tinggi nilai L ( induktansi) yang dihasilkan maka makin lama proses pengosongannya.
 | Keterangan : t adalah waktu pengisian ( detik ) L adalah induktansi ( Henri ) R adalah hambatan (Ω) |
Menghitung Impedansi Induktor
Setelah diperoleh nilan XL maka Impedansi dapat di hitung :
Z disebut impedansi Seri dengan satuan Ω (ohm)
Dari gambar vektor diatas, sudut antara V dengan VR disebut sudut fase atau beda fase. Cosinus sudut tersebut disebut dengan faktor daya dengan rumus:
Sehingga yang dimaksud dengan factor daya adalah :
- Cosinus sudut yang lagging atau leading.
- Perbandingan R/Z = resistansi / impedansi
- Perbandingan daya sesungguhnya dengan daya semu.
- Cosinus sudut yang lagging atau leading.
- Perbandingan R/Z = resistansi / impedansi
- Perbandingan daya sesungguhnya dengan daya semu.
Sifat Induktor terhadap arus AC dan DC
Bila arus bolak – balik mengalir pada induktor, maka akan timbul gaya gerak listrik (ggl) induksi yang besarnya:
bila e = Em sin ωt, maka:
e = Em sin ωt
i = Im sin (ωt – 90), maka:
i = Im sin (ωt – 90), maka:
Besarnya XL = 2.Л.f. L dengan ketentuan :
XL adalah reaktansi induktif (Ω)
Л adalah 3, 14
f adalah frekuensi (Hz)
L adalah induktansi (H)
Л adalah 3, 14
f adalah frekuensi (Hz)
L adalah induktansi (H)
Rumus yang Berhubungan dengan Induktor
a. Jumlah Lilitan Kawat sebuah Induktor
 | Keterangan : N adalah jumlah lilitan p adalah panjang kawat (centi meter) r adalah jari-jari kawat (centi meter) L adalah induktansi ( henry ) |
b. Reaktansi Induktif
| XL = 2πfL | Keterangan : XL adalah reaktansi induktif (Ω) Л adalah 3, 14 f adalah frekuensi (Hz) L adalah induktansi (H) |
c. Menghitung Impedansi Rangkaian R L seri
| Keterangan : Z adalah impedansi R adalah hambatan (Ω) L adalah induktansi ( henry ) |
d. Menghitung Impedansi Rangkaian R L paralel
 | Keterangan : Z adalah impedansi R adalah hambatan (Ω) L adalah induktansi ( henry ) |
e. Nilai Faktor Kualitasnya (Q)
 | Keterangan : Q adalah factor qualitas XL adalah reaktansi induktif (Ω) R adalah Resistansi (Ω) |
f. Rangkaian L dan C Seri :
 | Keterangan : Q adalah factor daya V1 adalah tegangan (V) |
Rangkaian Induktor
Hubungan Seri
Caranya dengan menghubungkan ujung satu di samping ujung induktor yang satu lagi. Besar reaktansinya adalah jumlah reaktansi induktif yang dihubungkan seri tersebut.
Contoh :
Jika diketahui:
L1 = 10 mH
L2 = 5 mH
L3 = 4 mH
dengan frekwensi 50 Hz
Maka XLT = 2ΠfL1 + 2ΠfL2 + 2ΠfL3
= 2 x 3,14 x 10 mH +2 x 3,14 x 5 mH +2 x 3,14 x 4 mH
= 5,966 ohm
LT = L1 + L2 + L3 = 19 mH
XLT = jumlah reaktansi induktif
LT = jumlah induksi total
Jika diketahui:
L1 = 10 mH
L2 = 5 mH
L3 = 4 mH
dengan frekwensi 50 Hz
Maka XLT = 2ΠfL1 + 2ΠfL2 + 2ΠfL3
= 2 x 3,14 x 10 mH +2 x 3,14 x 5 mH +2 x 3,14 x 4 mH
= 5,966 ohm
LT = L1 + L2 + L3 = 19 mH
XLT = jumlah reaktansi induktif
LT = jumlah induksi total
Hubungan Pararel
Hubungan pararel terjadi bila semua ujung induktor digabung menjadi satu dan ujung yang lainnya juga digabungkan ,kemudian setiap ujung gabungan dengan suatu sumber tegangan.
Rangkaian R-L seri
Dalam rangkaian seri, besarnya arus pada tiap – tiap beban sama. Akan tetapi, tegangan tiap – tiap beban tidak sama, baik besar maupun arahnya. Pada beban R, arus dan tegangan sebesar 900.
Rangkaian Paralel R dan L
Dalam rangkaian parallel tegangan tiap komponen atau cabang adalah sama besar dengan tegangan sumber. Akan tetapi, arus tiap komponen berbeda besar dan fasenya.
Arus tiap komponen ialah:
Arus pada resistor :
 | arus sefase dengan tegangan |
Arus pada induktor :
 | arus tertinggal dari tegangan sebesar 900 |
No comments:
Post a Comment