Sobat Dunia-Teknik setelah sebelumnya saya men-share tentang apa itu kapasitor kali ini saya akan men-share artikel tentang bagaimana cara kerja kapasitor. Di satu sisi, kapasitor mirip seperti baterai. Meskipun kapasitor dan baterai bekerja dengan cara yang sama sekali berbeda, namun keduanya sama-sama penyimpanan energi listrik. Jika Anda telah membaca Cara Kerja Baterai, maka Anda tahu bahwa baterai memiliki dua terminal. Di dalam baterai, reaksi kimia menghasilkan elektron pada satu terminal dan menyerap elektron pada terminal lain. Sebuah kapasitor jauh lebih sederhana daripada baterai, karena tidak dapat menghasilkan elektron baru – hanya menyimpannya.

Pada artikel ini , kita akan belajar apa itu kapasitor, cara kerja kapasitor, dan bagaimana kapasitor digunakan dalam elektronika. Kita juga akan melihat sejarah kapasitor dan bagaimana beberapa orang telah membantu membuat kemajuan.

Di dalam kapasitor, terminal terhubung ke dua pelat logam yang dipisahkan oleh sebuah zat non-konduktor, atau dielektrik. Anda dapat dengan mudah membuat kapasitor dari dua potong aluminium foil dan kertas. Ini tidak akan menjadi kapasitor yang sangat baik dalam hal kapasitas penyimpanan, tetapi ini akan bekerja.

Secara teori, dielektrik dapat berupa zat non-konduktif. Namun, untuk aplikasi praktis, material khusus yang digunakan adalah yang paling sesuai dengan fungsi kapasitor. Mika, keramik, selulosa, porselen, Mylar, Teflon, dan bahkan udara adalah beberapa bahan non-konduktif yang digunakan. Bahan dielektrik menentukan jenis kapasitor tersebut dan untuk apa penggunaannya yang paling cocok. Tergantung pada ukuran dan jenis dielektrik, beberapa kapasitor lebih baik untuk penggunaan pada frekuensi tinggi, sedangkan beberapa yang lain lebih baik untuk aplikasi pada tegangan tinggi. Kapasitor dapat diproduksi untuk keperluan tujuan apapun, dari yang terkecil seperti kapasitor plastik di kalkulator Anda, sampai kapasitor ultra yang dapat memberi daya untuk bis komuter. NASA menggunakan kapasitor kaca untuk membantu membangun sirkuit pesawat ulang-alik dan membantu menyebarkan pesawat antariksa. Berikut adalah beberapa jenis kapasitor dan bagaimana mereka digunakan.

  • Udara – Sering digunakan dalam rangkaian radio tuning
  • Mylar – Paling sering digunakan untuk sirkuit waktu seperti jam, alarm dan penghitung
  • Kaca – Baik untuk aplikasi tegangan tinggi
  • Keramik – Digunakan untuk tujuan frekuensi tinggi seperti antena, X-ray dan mesin MRI
  • Kapasitor super – Powers listrik dan mobil hibrida

Sirkuit Kapasitor

Dalam sebuah sirkuit elektronik, kapasitor ditunjukkan seperti ini: Bila Anda menghubungkan kapasitor ke baterai, inilah yang terjadi:

  • Pelat pada kapasitor yang melekat pada terminal negatif baterai menerima elektron yang diproduksi baterai.
  • Pelat pada kapasitor yang menempel ke terminal positif baterai kehilangan elektron ke baterai.

capacitor-3Setelah kapasitor di-charge, kapasitor memiliki tegangan yang sama seperti baterai (1,5 volt pada baterai berarti 1,5 volt pada kapasitor). Untuk kapasitor kecil, memiliki kapasitas kecil. Tapi untuk kapasitor besar, dapat menyimpan cukup banyak muatan listrik. Anda dapat menemukan kapasitor sebesar kaleng soda yang dapat menyimpan muatan listrik cukup untuk menyalakan lampu senter selama satu menit atau lebih.

Bahkan alam menunjukkan kapasitor yang bekerja dalam bentuk petir. Satu lempeng adalah awan, lempeng lainnya adalah tanah dan petir adalah muatan yang melepas antara dua “lempeng.” Jelas, dalam kapasitor yang besar, Anda dapat menyimpan muatan dalam jumlah besar!

Katakanlah Anda menghubungkan kapasitor seperti ini:

cara kerja kapasitorDi sini Anda memiliki baterai, bola lampu, dan sebuah kapasitor. Jika kapasitor cukup besar, apa yang akan Anda perhatikan adalah, ketika Anda menghubungkan baterai, bola lampu akan menyala saat arus mengalir dari baterai ke kapasitor untuk pengisian. Bola lampu akan semakin redup dan akhirnya padam setelah kapasitor mencapai kapasitasnya/penuh. Jika Anda kemudian melepaskan baterai dan menggantinya dengan kawat, arus akan mengalir dari satu pelat kapasitor ke pelat kapasitor lainnya. Bola lampu akan menyala awalnya dan kemudian redup sebagai pembuangan kapasitor, sampai benar-benar padam.

SEPERTI SEBUAH TOWER AIR

Salah satu cara untuk menggambarkan aksi dari kapasitor adalah dengan membayangkannya sebagai tower air yang tersambung dengan pipa. Sebuah menara air 'menyimpan' tekanan air - ketika sistem pompa air menghasilkan lebih banyak air daripada kebutuhan kota, selisih tersebut disimpan di menara air. Kemudian, pada saat permintaan tinggi, kelebihan air mengalir keluar dari menara untuk menjaga tekanan ke atas. Sebuah kapasitor menyimpan elektron dengan cara yang sama dan kemudian dapat melepaskan mereka nanti.

Farad

Potensi penyimpanan sebuah kapasitor, atau kapasitansi, diukur dalam satuan yang disebut Farad. Sebuah kapasitor 1 farad dapat menyimpan satu coulomb muatan pada 1 volt. Coulomb adalah 6.25e18 (6.25 * 10 ^ 18, atau 6250000000 milyar) elektron. Satu amp merepresentasikan laju aliran elektron dari 1 coulomb elektron per detik, jadi kapasitor 1 farad bisa menahan 1 amp-detik elektron pada 1 volt.

Sebuah kapasitor 1 farad biasanya akan memiliki ukuran yang cukup besar. Mungkin sebesar sebuah kaleng tuna atau botol soda 1 liter, tergantung dari tegangan yang dapat ditangani. Oleh karena itu, kapasitor biasanya diukur dalam satuan mikrofarad (sepersejuta farad).

Untuk mendapatkan beberapa perspektif tentang seberapa besar farad adalah, berpikir tentang hal ini:

  • Sebuah baterai AA alkaline standar menampung sekitar 2,8 amp-jam.
  • Itu berarti bahwa baterai AA dapat menghasilkan 2,8 amp untuk satu jam pada 1,5 volt (sekitar 4,2 watt-jam – baterai AA dapat menyalakan lampu 4 watt kurang lebih satu jam).
  • Anggap saja tegangan 1 volt untuk membuat matematika lebih mudah. Untuk menyimpan energi satu buah baterai AA dalam kapasitor, Anda akan membutuhkan 3.600 * 2,8 = 10.080 farads untuk menahannya, karena amp-jam 3.600 amp-detik.

Jika itu membutuhkan sesuatu dengan ukuran sebuah kaleng tuna untuk menahan 1 farad, maka 10.080 farads akan mengambil lebih banyak ruang daripada baterai AA tunggal! Jelas, itu tidak praktis menggunakan kapasitor untuk menyimpan daya dengan jumlah yang signifikan kecuali jika Anda melakukannya pada tegangan tinggi.

Aplikasi

Perbedaan antara kapasitor dan sebuah baterai adalah kapasitor dapat membuang seluruh muatannya pada sepersekian detik, di mana baterai membutuhkan waktu beberapa menit untuk membuang muatannya. Itu sebabnya flash elektronik di kamera menggunakan kapasitor – baterai men-charge kapasitor flash selama beberapa detik, dan kemudian kapasitor membuang muatan penuhnya ke dalam tabung flash seketika. Hal ini dapat membuat besar, muatan kapasitor sangat berbahaya – perangkat flash dan TV memiliki peringatan tentang membuka mereka karena alasan ini. Mereka berisi kapasitor besar yang bisa berpotensi membunuh Anda dengan muatan yang dikandungnya.

LAYAR SENTUH KAPASITIF

Salah satu aplikasi yang lebih futuristik dari kapasitor adalah layar sentuh kapasitif. Ini adalah layar kaca yang memiliki lapisan logam transparan yang sangat tipis. Sebuah pola elektroda yang terintegrasi memberikan muatan listrik ke layar sehingga ketika disentuh, arus ditarik ke jari dan menciptakan drop tegangan. Lokasi tersebut yang tepat dari tegangan drop ditangkap oleh controller dan dikirim ke komputer. Layar sentuh ini sekarang sudah sering kita jumpai pada perangkat elektronik sehari-hari dan saat ini sangat populer pada perangkat smartphone.

Sejarah Kapasitor

Sejarah penemuan kapasitor sangat bervariasi, tergantung pada siapa Anda bertanya. Ada catatan yang menunjukkan seorang ilmuwan Jerman bernama Georg von Kleist Ewald menemukan kapasitor pada bulan November 1745. Beberapa bulan kemudian Pieter van Musschenbroek, seorang profesor Belanda di Universitas Leyden datang dengan perangkat yang sangat mirip dalam bentuk botol Leyden, yang umumnya diakui sebagai kapasitor pertama. Karena Kleist tidak memiliki rekaman dan catatan rinci, maupun karena ketenaran rekan Belandanya (Musschenbroek), dia sering diabaikan sebagai kontributor evolusi kapasitor. Namun, selama bertahun-tahun, keduanya telah diberi kredit yang sama seperti yang telah ditetapkan bahwa penelitian mereka adalah independen satu sama lain dan hanya sebuah kebetulan ilmiah.

capacitor-5Botol Leyden adalah perangkat yang sangat sederhana. Ini terdiri dari tabung kaca, setengah terisi dengan air dan bagian dalam dan luar dilapisi dengan kertas logam. Gelas bertindak sebagai dielektrik, meskipun itu dianggap untuk sementara waktu bahwa air adalah bahan utama. Biasanya ada kawat logam atau rangkaian yang menembus gabus di atas tabung. Rangkaian tersebut kemudian tersambung ke sesuatu yang akan menghantarkan muatan, kemungkinan besar sebuah generator statis yang digerakkan tangan. Setelah dikirimkan, tabung akan menampung dua muatan yang sama tetapi berlawanan dalam kesetimbangan sampai mereka terhubung dengan kawat, menghasilkan sedikit percikan atau sengatan arus.

Benjamin Franklin bekerja dengan botol Leyden dalam eksperimennya dalam kelistrikan dan segera menemukan bahwa potongan datar dari kaca bekerja sebaik model tabung, mendorong dia untuk mengembangkan kapasitor datar, atau Franklin square. Bertahun-tahun kemudian, kimiawan Inggris Michael Faraday akan memplopori aplikasi praktis pertama untuk kapasitor pada percobaan untuk menyimpan elektron yang tidak terpakai dari eksperimennya. Hal ini berujung pada kapasitor yang digunakan pertama kali, terbuat dari barel minyak besar. Kemajuan Faraday dengan kapasitor inilah yang akhirnya memungkinkan kita untuk memberikan tenaga listrik melalui jarak yang jauh. Sebagai hasil dari prestasi Faraday di bidang kelistrikan, unit pengukuran untuk kapasitor, atau kapasitansi, dikenal sebagai farad.

Sumber Cara Kerja Kapasitor

Banner Sepatupedia 728x90