Bagaimana Cara Kerja Kapasitor
Di dalam kapasitor, terminal-terminalnya tersambung ke dua plat logam yang dipisahkan oleh sebuah bahan bukan penghantar listrik, atau dielektrik. Kamu dapat dengan mudah membuat sebuah kapasitor dari dua buah aluminum foil dan satu buah kertas. Itu tidak akan menjadi sebuah kapasitor pada umumnya dalam hal kapasitas penyimpanan, tapi itu akan bekerja.
Secara teori, dielektrik adalah bahan yang tidak menghantarkan listrik. Namun, pada prakteknya, material-material tertentu sangat cocok digunakan sebagai fungsi kapasitor. Mika, keramik, selulosa, porselen, Mylar, Teflon dan bahkan udara adalah beberapa bahan yang tidak dapat menghantarkan listrik yang digunakan. Dielektrik menentukan jenis kapasitor dan penggunaan untuk apa yang paling sesuai. Berdasarkan ukuran dan jenis dari dielektrik, beberapa kapasitor penggunaannya lebih baik untuk frekuensi tinggi, dan beberapa lebih baik untuk aplikasi tegangan tinggi. Kapasitor dapat dibuat khusus untuk tujuan tertentu, mulai dari kapasitor plastik terkecil di kalkulatormu, sampai kapasitor besar yang dapat menyalakan sebuah bus komuter. NASA menggunakan kapasitor kaca untuk membantu membangun rangkaian ulang alik dan membantu menerbangkan pesawat antariksa. Ini adalah beberapa jenis tipe kapasitor dan bagaimana benda itu digunakan.
- Udara – Sering digunakan di rangkaian tuning radio.
- Mylar – Umumnya sering digunakan untuk rangkaian pengatur waktu seperti jam, alarm dan penghitung.
- Kaca – Bagus digunakan untuk aplikasi tegangan tinggi.
- Keramik – Digunakan untuk tujuan frekuensi tinggi seperti antena, X-ray.
- Super Kapasitor – Pembangkit listrik dan mobil hybrid.
Rangkaian Kapasitor
Dalam sebuah rangkaian elektronika, sebuah kapasitor digambarkan seperti ini:
Ketika kamu menyambung sebuah kapasitor ke sebuah baterai, ini yang akan terjadi:
- plat pada kapasitor yang terhubung ke terminal negatif dari baterai menerima elektron-elektron yang baterai hasilkan.
- plat pada kapasitor yang terhubung ke terminal positif dari baterai mengalirkan elekron ke baterai.
Ketika kapasitor terisi, kapasitor memiliki tegangan yang sama seperti baterai (1,5 volt pada baterai berarti 1,5 volt pada kapasitor). Untuk kapasitor kecil, kapasitasnya kecil. Tapi kapasitor besar dapat menampung cukup banyak muatan. Kamu dapat menemukan kapasitor yang besarnya seperti kaleng soda yang dapat menampung cukup muatan untuk membuat cahaya pada lampu untuk beberapa menit.
Alam pun menunjukkan cara kerja kapasitor dalam bentuk petir. Salah satu plat adalah awan, plat lainnya adalah tanah dan petir adalah muatan yang berada antara kedua plat ini. Tepatnya, dengan kapasitor yang besar, kamu dapat menampung jumlah muatan yang sangat besar!
Katakanlah kamu menghubungkan kapasitor seperti ini:
Disini kamu memiliki sebuah baterai, sebuah bohlam dan sebuah kapasitor. Jika kapasitornya memiliki ukuran yang sangat besar, Apa yang akan kamu peroleh adalah, ketika kamu menyambungkan baterai, bohlam akan menyala dengan aliran arus dari baterai ke kapasitor yang akan mengisi bohlam. bohlam akan meredup secara bertahap sampai akhirnya kapasitor akan mencapai kapasitasnya dan bohlam akan tetap redup. Jika kamu kemudian melepas baterai dan menggantinya dengan kabel, arus akan mengalir dari satu plat kapasitor ke plat lainnya. Bohlam akan menjadi terang pada awalnya dan kemudian meredup karena kapasitor kehilangan muatannya, sampai benar-benar habis.
Seperti tangki air
Salah satu cara memvisualisasi cara kerja kapasitor adalah dengan membayangkannya seperti sebuah tangki air yang tersambung ke pipa. Sebuah tangki air "menyimpan" tekanan air -- ketika pompa air menghasilkan lebih banyak air dibandingkan yang dipakai, kelebihan air disimpan di tangki air. Kemudian, pada saat diperlukan, air yang disimpan di tangki mengalir keluar dari tangki untuk menjaga tekanan. Sebuah kapasitor menyimpan elektron-elektron dengan cara yang sama dan kemudian melepaskannya.
Farad
Kapasitas penyimpanan kapasitor, atau kapasitansi, diukur dalam satuan yang disebut farad. Sebuah kapasitor 1 farad dapat menyimpan 1 coulomb (coulomb) dengan muatan 1 volt. 1 coulomb adalah 6.25e18 (6.25 * 10^18, or 6.25 milyar milyar) elektron. 1 Ampere merepresentasikan laju aliran dari 1 coulomb elektron per detik, jadi sebuah kapasitor 1 farad dapat menampung 1 ampere-detik elektron pada 1 volt.
Sebuah kapasitor 1 farad biasanya berukuran cukup besar. Benda itu mungkin besarnya seperti seekor tuna atau sebuah botol soda 1 liter, tergantung pada tegangan yang ditangani. Untuk alasan ini, kapasitor umumnya tersedia dalam ukuran mikrofarad (sepersejuta farad).
Untuk mendapatkan beberapa perspektif seberapa besar farad, pikirkan tentang ini:
- Sebuah baterai alkalin AA standar menangani sekitar 2,8 ampere/jam.
- Itu artinya bahwa sebuah baterai AA dapat menghasilkan 2,8 ampere dalam 1 jam dengan tegangan 1,5 volt (sekitar 4,2 watt/jam – sebuah baterai AA dapat membuat terang sebuah bohlam 4 watt lebih lama dari 1 jam).
- Mari kita menyebutnya 1 volt agar membuatnya lebih mudah dipahami. Untuk menyimpan energi 1 buah baterai AA dalam sebuah kapasitor, kamu membutuhkan 3.600 * 2,8 = 10.080 farad untuk menanganinya, karena 1 ampere/jam adalah 3.600 ampere/detik.
Jika dibutuhkan sesuatu ukuran sebesar kaleng tuna untuk mengatasi farad, maka 10.080 farad akan mengambil banyak lebih banyak ruang daripada sebuah baterai AA ! Jelas, itu tidak praktis untuk menggunakan kapasitor untuk menyimpan sejumlah besar daya kecuali jika Anda melakukannya pada tegangan tinggi.
Aplikasi kapasitor
Perbedaan antara kapasitor dan baterai adalah bahwa kapasitor dapat membuang seluruh muatan pada satuan kecil dalam 1 detik, dimana sebuah baterai membutuhkn waktu bermenit-menit untuk benar-benar kehilangan muatan. Itu mengapa flash pada kamera menggunakan kapasitor – baterai mengisi kapasitor flash untuk beberapa detik, dan kemudian kapasitor membuang seluruh muatan pada tabung flash dengan sangat cepat. Hal ini dapat benar-benar membuat kapasitor yang memiliki muatan sangat berbahaya – unit flash dan TVs memiliki peringatan tentang membukanya untuk alasan ini. mereka mengandung banyak kapasitor yang dapat, berpotensi, membunuhmu dengan muatan yang dimiliki kapasitor.
Kapasitor digunakan dengan tujuan yang berbeda-beda dalam rangkaian elektronik::
- Terkadang, kapasitor digunakan untuk menyimpan muatan untuk penggunaan kecepatan tinggi. Seperti pada sebuah flash.Laser besar menggunakan cara ini untuk membuatnya sangat terang, terang seketika.
- Kapasitor juga dapat menghilangkan riak. Jika sebuah jalur yang membawa tegangan DC memiliki riak atau lonjakan di dlamnya, sebuah kapasitor besar dapat menyerap lonjakan pada tegangan dan meratakannya.
- Sebuah kapasitor dapat menghalangi tegangan DC.jika kamu menyambungkan kapasitor ke baterai, maka tidak akan ada arus yang mengalr antara kutub baterai saat kapasitor sedang mengisi.Namun, beberapa sinyal arus bolak balik (AC) mengalir melewati sebuah kapasitor tanpa halangan. Hal itu karena kapasitor akan mengisi dan melepaskan muatan karena arus AC berfluktuasi, membuat arus bolak balik (AC) mengalir.
Layar Sentuh Kapasitif (Capacitive Touch Screen)
Salah satu aplikasi modern dari kapasitor adalah layar sentuh kapasitif. ini adalah layar kaca yang sangat tipis dengan lapisan logam transparan. Sebuah pola elektroda yang terangkai yang memberi muatan ke layar ketika disentuh, arus tertuju pada jari dan menciptakan drop tegangan.letak terjadinya drop tegangan diambil oleh kontroler dan ditransmisikan ke komputer. layar sentuh ini umumnya ditemukan pada perangkat interaktif seperti smartphone.
Sejarah dari Kapasitor
Penemuan kapasitor beragam tergantung pada siapa kamu bertanya. Ada catatan yang menunjukkan seorang ilmuwan jerman bernama Ewald Georg von Kleist yang menemukan kapasitor pada November 1745. Beberapa bulan kemudian Pieter van Musschenbroek, seorang profesor Belanda di Universitas Leyden datang dengan alat yang sangat mirip dalam bernama tabung Leyden, yang diakui sebagai kapasitor pertama. Karena Kleist tidak memiliki catatan yang rinci, ataupun ketenaran dari rekan Belandanya, Ia sering diabaikan sebagai seorang kontributor dari evolusi kapasitor.Namun, dalam beberapa tahun, keduanya telah diberikan penghargaan yang sama sebagai yang membuktikan bahwa penelitian mereka adalah independen satu sama lain dan hanya kebetulan ilmiah penemuan mereka sama.
Tabung Leyden adalah alat yang sangat sederhana. Benda itu terdiri dari sebuah tabung kaca, setengahnya terisi dengan air dan berjajar di dalam dan diluarnya kertas logam. Kacanya berfungsi sebagai dielektrik, meskipun bahan utamanya adalah air. Biasanya ada kawat logam atau rantai yang ditancapkan pada gabus di atas tabung. Rantainya tersambung pada sesuatu yang akan menghantarkan muatan, seperti generator statis. Once delivered, tabungnya akan memuat dua muatan sama tetapi berlawanan muatan dalam kesetimbangan sampai keduanya tersambung dengan kawat, menghasilkan sedikit percikan atau sengatan.
Benjamin Franklin telah bekerja dengan Tabung Leyden dalam eksperimen dengan listrik dan akhirnya menemukan bahwa lempengan kaca bekerja seperti jenis tabung, mendorong dia untuk mengembangkan kapasitor lempengan, atau Franklin square. bertahun-tahun kemudian, Kimiawan Inggris Michael Faraday yang akan merintis aplikasi praktis pertama dari kapasitor dengan mencoba untuk menyimpan elektron yang tidak terpakai dari eksperimennya. Hal ini mengarahkan kapasitor digunakan untuk pertama kalinya, terbuat dari barel besar minyak .Kemajuan Faraday dengan kapasitor hal inilah yang memungkinkan kita untuk mengirim daya listrik dengan jarak yang sangat jauh. Sebagai hasil dari prestasi Faraday di bidang listrik, satuan ukuran untuk kapasitor, dan kapasitansi, dikenal sebagai farad.
Sumber : http://electronics.howstuffworks.com/capacitor.htm
Sip
BalasHapus