Sebagai manusia yang peka terhadap perkembangan teknologi, listrik sudah menjadi kebutuhan sehari-hari kita.
Sebuah sumber daya utama untuk keberlangsungan hidup, seperti halnya lampu, Pembangkit Listrik Tenaga Air (PLTA), hingga hal-hal kecil lainnya terkait kebutuhan rumah tangga.
Dalam ilmu fisika hal-hal yang dapat menghasilkan tenaga listrik disebut dengan komponen elektronika. Terdapat berbagai jenis macam komponen elektronika yaitu resistor, transformator, transistor, kapasitor, dan lain sebagainya.
Untuk ulasan kali ini kita akan fokus membahas mengenai pengertian kapasitor, jenis, dan penjelasan terkait lainnya. Dalam rangkaian elektronika kapasitor disebut juga sebagai kondensator yang dilambangkan dengan huruf “C”.
Lalu apa fungsi serta kaitan kapasitor dalam menghasilkan daya listrik? Mari simak penjelasan lengkapnya di bawah ini.
Pengertian Kapasitor
Kapasitor atau kondensator pertama kali ditemukan oleh Michael Faraday (1791-1867), seorang ilmuwan berkebangsaan Inggris yang memiliki kontribusi perkembangan teori elektromagnetik dan elektrokimia.
Oleh karena itu satuan kapasitor disebut Farad (F), sesuai dengan nama penemunya. Pengertian kapasitor adalah salah sau komponen elektronika sederhana yang memiliki kemampuan menyimpan energi/ arus listrik selama batas waktu tertentu.
Artinya kapasitor hanya menyimpan arus listrik untuk sementara waktu dengan cara menyaring arus yang tidak diinginkan.
Istilah kapasitor bisa juga disebut dengan kondaktor dengan sifat pasif. Istilah kondaktor (condensatore = bahasa Itali) sendiri pertama kali dikenalkan oleh Alesaandro Volta pada tahun 1782, seorang ilmuwan berkebangsaan Italia.
Struktur kapasitor terdiri dari dua buah plat metal yang dinamakan ‘lempengan’ atau konduktor dan dipisahkan oleh materi insulasi yang dinamakan ‘dielektrik’.
Umumnya bahan-bahan dielektrik dapat berupa udara vakum, keramik, gelas, dan lain sebagainya.
Cara kerja kapasitor adalah dengan menciptakan tegangan potensial yang berbeda antara dua lempengan (konduktor).
Jika kedua ujung lempengan diberi tegangan listrik maka masing-masing muatan listrik akan berkumpul di ujung metal lempengan (elektroda positif dan negatif) yang berbeda.
Muatan positif dan negatif menempati masing-masing ujung metal lempengan. Dimana muatan positif tidak dapat mengalir ke ujung kutub negatif dan begitu sebaliknya.
Kedua muatan ini dipisahkan oleh oleh materi insulasi (bahan dielektrik) yang bersifat non-konduktif, tidak dapat mengantarkan listrik.
Sehingga muatan-muatan elektrik yang sama membentuk bidang listrik di sepanjang kapasitor selama tidak ada induksi pada ujung-ujung kaki lempengan.
Contoh fenomena kapasitor di alam bebas adalah tersimpannya muatan positif dan negatif pada awan yang dapat menghasilkan petir.
Kapasitansi akan semakin tinggi apabila area lempengan semakin luas dan celah antara ujung lempengan (elektroda) semakin kecil.
Apabila aliran listrik sudah memenuhi kapasitor maka muatan tersebut akan dikeluarkan dan kembali akan diisi energi listrik dan begitu seterusnya.
Luas permukaan lempengan dinyatakan dalam 1 Farad = 9 x 101 cm2. Kapasitansi sendiri merupakan kemampuan suatu kapasitor untuk dapat menampung muatan listrik atau elektroda.
Jenis-Jenis Kapasitor
Berdasarkan jenis bahan dielektriknya, maka kapasitor dapat dibedakan menjadi tiga tipe, yaitu:
1. Kapasitor Elektrostatis
Kapasitor elektrostatik merupakan kelompok bahan dielektrik jenis non-polar. Artinya jika tidak ada medan listrik, maka antara elektron (muatan listrik) dan inti tampak sebagai dua muatan yang terpisah. Kapasitor jenis ini umumnya terbuat dari bahan keramik, film, dan mika.
Keramik dan mika merupakan bahan dielektrik yang paling muda didapat dan harganya lebih murah, sehingga paling banyak digunakan.
Kedua bahan dielektrik ini memiliki nilai kapasitansinya yang kecil, nilai kapasitor keramik berkisar antara 1pf-0.01µF dan mika 50pF sampai 0.02µF.
Kapasitor keramik isolatornya terbuat dari keramik dengan bentuk bulat tipis atau persegi empat. Chip kapasitor biasanya juga terbuat dari bahan keramik yang sengaja dirancang berukuran kecil untuk memenuhi kebutuhan peralatan elektronik yang berkecepatan tinggi.
Kapasitor mika merupakan kapasitor dengan bahan isolator terbuat dari mika. Sedangkan kapasitor film merupakan kapasitor yang bahan isolatornya terbuat dari material polyester berbentuk persegi empat.
Ketiga kapasitor tersebut bersifat non-polar (tidak memiliki arah atau polaritas), sehingga dapat dipasang bolak-balik dalam rangkaian elektronika.
Tergolong ke dalam kapasitor nilai tetap yaitu kapasitor yang nilainya konstan dan tidak berubah-ubah.
2. Kapasitor Elektrolitik
Jenis bahan dielektrik kapasitor elektrolitik isolatornya terbuat dari bahan lapisan metal-oksida. Berbeda dengan kapasitor elektrostatis kapasitor ini memiliki sifat polar dengan adanya muatan elektron positif (+) dan negatif (-) di badannya.
Bahan dielektrik polar merupakan molekul dielektrik dalam keadaan tanpa medan listrik, sehingga antara elektron dan intinya telah membentuk dipol.
Dielektrik polar maupun non-polar apabila diletakkan di dalam medan listrik maka akan mengalami polarisasi.
Proses pembuatan kapasitor ini menggunakan elektrolisa (elektrolisis) sehingga memiliki polaritas. Dimana akan terbentuk kutub positif (anoda) dan kutub negatif (katoda).
Proses elektrolisis ini akan membentuk lapisan oksidasi pada permukaan logam metal-oksida.
Beberapa metal seperti tantalum ,magnesium, titanium, zirconium, dan seng (zinc) digunakan sebagai bahan pembuat kapasito elektrolitik.
Umumnya bahan metal yang paling sering digunakan adalah alumunium dan tantalum, karena lebih ekonomis dan praktis dibandingkan bahan lainnya.
Layaknya proses penyepuhan emas elektroda metal dicelupkan ke dalam larutan elektrolit, biasanya sodium borate. Kemudian elektroda metal diberikan tegangan postif (anoda) sedangkan larutan elektrolit diberikan tegangan negatif (katoda).
Pada tahap ini akan terjadi pelepasan oksigen dari larutan elektrolit sehingga lapisan plat metal kan teroksidasi. Jika logam metal yang digunakan adalah alumunium maka setelah teroksidasi akan membentuk lapisan Alumunium-oksida (Al2O3).
Sehingga berturut-turut plat metal positif (anoda), lapisan metal-oksida, dan larutan elektrolit (katoda) akan membentuk kapasitor.
Lapisan metal-oksida (lapisan yang teroksidasi) berperan sebagai dielektrik antara anoda (plat metal) dan katoda (larutan elektrolit).
Dalam rangkain elektronika kapasitor elektrolitik memerlukan nilai kapasitansi yang tinggi. Pada umumnya nilai kapasitor ini berkisar dari 0.47µF hingga ribuan microfarad (µF). Karena bersifat polar maka kapasitor elektrolit tidak dapat dipasang terbalik dalam rangkaian elektronika.
Jika arah (polaritas) pemasangannya terbalik maka kapasitor ini dapat meledak. Selain itu kapasitor elektrolitik juga rentan meledak apabila tegangan yang diberikan melampaui kapasitasnya.
Kapasitor elektrolitik ini juga tergolong ke dalam jenis kapasitor nilai tetap (fixed capacitor).
3. Kapasitor Elektrokimia
Sesuai dengan namanya kapasitor elektrokimia merupakan kapasitor yang bahan isolatornya terbuat dari larutan kimia. Merupakan jenis kapasitor yang paling banyak kita jumpai seperti pada aki (accu) dan baterai (battery).
Tipe kapasitor ini memiliki tingkat kebocoran arus (leakage current) yang sangat kecil dan kapasitansi yang besar. Hingga kini pengembangan terus dilakukan untuk mendapatkan kapasitansi yang lebih besar lagi, namun dengan ukuran lebih kecil dan ringan.
Sejauh ini penggunaan baterai dan aki menjadi kapasitor yang paling baik. Kapasitor ini memiliki densitas energi dan densitas daya yang tinggi.
Kini berkembang istilah superkapasitor, dimana kapasitor ini memiliki densitas energi yang lebih tinggi dibandingkan baterai dan bahan bakar. Densitas daya nya pun juga lebih tinggi dibandingkan dengan kapasitor konvensional.
Itulah kira-kira bahasan mengenai pengertian kapasitor serta jenis-jenisnya. Next time kita ulas lebih dalam lagi mengenai fungsi dan rangkaian kapasitor. Semoga bermanfaat!