Kapasitor Dan Induktor Ayudia

Kapasitor dan Induktor- of 11-

Ayudia Rachma F – I0309008 – Industrial Engineering UNS Solo

TUGAS MATA KULIAH ELEKTRONIKA INDUSTRI

KAPASITOR DAN INDUKTOR

Disusun Oleh :

AYUDIA RACHMA F.

I0309008

JURUSAN TEKNIK INDUSTRI FAKULTAS TEKNIK

UNIVERSITAS SEBELAS MARET

SURAKARTA

2010



KAPASITOR DAN INDUKTOR

A. KAPASITOR

• Kapasitor adalah komponen elektronika yang dapat menyimpan muatan atau energy

listrik. Listrik yang tersimpan dalam kapasitor merupakan hasil penyimpanan medan

listrik.

• Adapun hubungan antara kapasitas kapasitor, besarnya muatan, dan besarnya tegangan

adalah sbb :

V

QC =

Keterangan : C = kapasitas kapasitor (farad)

Q = besar muatan (coulomb)

V = tegangan (volt)

• Kapasitor sederhana tersusun dari dua permukaan konduktor yang dipisahkan oleh

suatu bahan dielektrik. Bahan-bahan dielektrik yang umum dikenal misalnya udara

vakum, keramik, gelas dan lain-lain. Muatan diantara kedua buah plat tidak dapat

berpindah karena adanya bahan dielektrik di antara keduanya.

• Cara kerja kapasitor :

Jika kedua ujung plat metal diberi tegangan listrik, maka muatan-muatan positif akan

mengumpul pada salah satu kaki (elektroda) metalnya dan pada saat yang sama

muatan-muatan negatif terkumpul pada ujung metal yang satu lagi. Muatan positif tidak

dapat mengalir menuju ujung kutup negatif dan sebaliknya muatan negatif tidak bisa

menuju ke ujung kutup positif, karena terpisah oleh bahan dielektrik yang non-

konduktif. Muatan elektrik ini “tersimpan” selama tidak ada konduksi pada ujung-ujung

kakinya.

• Arus dan tegangan pada kapasitor



a. Arus pada kapasitor

� Besarnya arus yang mengalir pada kapasitor (ic) akan meningkat menuju titik

tertinggi saat awal pengisian muatan dan kemudian nilainya akan berkurang

terus menuju nilai 0 secara eksponensial.

� Pada umumnya,waktu yang diperlukan oleh ic untuk menuju nilai 0 adalah

mendekati 5τ . τ adalah konstanta waktu yang besarnya ditentukan oleh

persamaan :

)(sRC=τ

� Dalam bentuk persamaan, ic dinyatakan sbb :

τ/tc e

R

Ei −=

Keterangan : ic = arus pada kapasitor (ampere)

R = besarnya hambatan rangkaian (ohm)

C = kapasitas kapasitor (farad)

E = tegangan sumber (V)

t = waktu (s)

b. Tegangan pada kapasitor

� Tegangan Vc dari suatu kapasitor tidak dapat berubah secara tiba-tiba karena

pengisian muatan pada kapasitor berlangsung secara bertahap. Perubahan

tegangan Vc memerlukan waktu yang lamanya ditentukan oleh eleman

rangkaian. Pada umumnya, waktu yang diperlukan oleh tegangan Vc

mencapai nilai maksimum adalah 5 τ.

� Dalam bentuk persamaan, Vc dinyatakan sbb :

)1( /τtc eEV −−=



� Jadi, pada saat 5 τ tegangan mencapai nilai maksimum sebesar E dan arus

mencapai nilai 0.Pada saat itu, kapasitor berkarakteristik sebagai hubung

buka.

c. Hubungan antara arus dan tegangan pada kapasitor

� Arus ic tidak berhubungan secara langsung dengan besarnya tegangan pada

kapasitor akan tetapi besarnya ic berhubungan dengan laju perubahan

tegangan. Semakin besar laju perubahan tegangan , semakin besar pula ic nya.

Namun, jika dalam suatu rangkaian tidak terjadi perubahan tegangan

(tegangan konstan) seperti pada suatu rangkaian DC yang stabil, maka arus ic

dalam kapasitor besarnya 0.

� Adapun hubungan antara besarnya arus dan laju perubahan tegangan adalah

sbb :

dt

dVCi c

c =

• Besarnya kapasitas kapasitor keping sejajar ditentukan oleh persamaan berikut :

d

AC rεε0=

Keterangan : ε0 = permiabilitas udara (8,85 x 10-12 F/m)

εr = permiabilitas relative (ε/ε0)

A = luas permukaan keping (m2)

d = jarak antara dua keeping (m)

• Rangkaian kapasitor

a) Rangkaian seri



Besarnya kapasitas total (Ct) pada rangkaian seri sejumlah n kapasitor adalah

sebagai berikut :

CnCCCCt

1.....

31

21

111 ++++=

b) Rangkaian parallel

Besarnya kapasitas total (Ct) pada rangkaian paralel sejumlah n kapasitor adalah

sebagai berikut :

CnCCCCt ++++= .....321

• Besarnya energi yang tersimpan dalam kapasitor adalah sbb :

2

21

CVWc =

• Macam-macam kapasitor yang tersedia di pasaran antara lain :

1. Kapasitor Kertas

Kapasitor ini terdiri dari dua pelat timah yang disekat oleh kertas dan kemudian

digulung sehingga berbentuk silinder. Dalam hal ini kertas berfungsi sebagai

dielektrik yang memisahkan kedua pelat timah.

2. Kapasitor Elektrolit

Kapasitor ini terdiri dari pelat alumunium dan alumunium oksida yang dipisahkan

oleh kertas yang direndam dalam larutan alumunium berat. Pelat ini kemudian

digulung membentuk silinder.

Ciri – ciri dari kapasitor elektrolit :

� Memiliki polaritas yakni positif dan negatif

� Nilai kapasitasnya dinyatakan dalam µF dan dengan tegangan kerja tertentu

yang tidak boleh dilampaui.

� Kerusakan yang sering terjadi adalah konslet,kering,bocor,atau meletus.



3. Kapasitor Variabel

Kapasitor ini terdiri dari dua tumpukan pelat konduktor yang dipisahkan oleh

udara. Kumpulan pelat yang satu dapat di putar terhadap kumpulan pelat yang

lain dan ini akan menyebabkan kapasitas dari kapasitor ini berubah. Kapasitor ini

digunakan antara lain untuk memilih frekuensi gelombang pada pesawat radio

penerima.

4. Kapasitor Tantalum

Ciri–cirinya antara lain :

� Memiliki polaritas positif dan negatif

� Berfungsi sama dengan kapasitor elektrolit

� Nilai kapasitasnya dinyatakan dalam µF

� Mempunyai unsur logam yang kuat

5. Kapasitor Trimer

Ciri – cirinya adalah:

� Penyetelan dilakukan menggunakan obeng

� Kedua keping logamnya diisolasi menggunakan lapisan tipis

� Memiliki kapasitas antara 20 pF hingga 100 pF

� Dimanfaatkan pada penerima radio maupun pesawat komunikasi

� Berfungsi sebagai pemilih gelombang / tunning.

6. Kapasitor Film


� Tegangan kerjanya sangat tinggi

� Tidak memiliki polaritas

� Nilai kapasitasnya dinyatakan dalam µF

� Kapasitas ada yang tertulis langsung dan ada menggunakan kode warna

� Banyak digunakan pada lampu blitz kamera

7. Kapasitor Keramik


� Tidak memiliki polaritas / nonpolar



� Bentuk bulat tipis ( seperti kancing baju )

� Kapasitasnya dinyatakan dalam pF

� Tegangan kerjanya mulai dari 25 volt, 50 volt , 100 volt , 150 volt , 200 volt ,

400 volt bahkan sampai ribuan volt.

� Nilai kapasitasnya ada yang tertulis langsung dan ada yang menggunakan

hitungan.

B. INDUKTOR

• Induktor atau reaktor adalah sebuah komponen elektronika pasif (kebanyakan

berbentuk kumparan) yang dapat menyimpan energi pada medan magnet yang

ditimbulkan oleh arus listrik yang melintasinya.

• Kemampuan induktor untuk menyimpan energi magnet ditentukan oleh induktansinya

dan dinyatakan dalam satuan Henry.

• Pada umumnya, induktor berupa sebuah kawat penghantar yang dibentuk menjadi

kumparan. Lilitan membantu membuat medan magnet yang kuat didalam kumparan

dikarenakan hukum induksi Faraday.

• Induktor merupakan salah satu komponen elektronik dasar yang digunakan dalam

rangkaian yang arus dan tegangannya berubah-ubah dikarenakan kemampuan induktor

untuk memproses arus bolak-balik.

• Karakteristik induktor dalam menyimpan medan magnet kurang lebih sama dengan

kapasitor dalam menyimpan medan listrik. Namun, penentuan arus dan tegangan pada

inductor berbeda dengan kapasitor.

• Sebuah induktor ideal memiliki induktansi, tetapi tanpa resistansi atau kapasitansi, dan

tidak memboroskan daya. Sebuah induktor pada kenyataanya merupakan gabungan dari

induktansi, beberapa resistansi karena resistivitas kawat, dan beberapa kapasitansi.

• Arus dan tegangan pada inductor



a. Arus pada induktor

� Besarnya arus yang mengalir pada induktor (iL) tidak dapat berubah secara

tiba-tiba. saat awal terhubungnya rangkaian dan kemudian nilainya akan

berubah secara perlahan seiring bertambahnya waktu.

� Pada umumnya, waktu yang diperlukan oleh iL untuk menuju nilai maksimum

adalah mendekati 5τ . τ adalah konstanta waktu yang besarnya ditentukan oleh

persamaan :

)(sR

L=τ

� Dalam bentuk persamaan, iL dinyatakan sbb :

)1( / τtL e

R

Ei −−=

Keterangan : iL = arus pada induktor (ampere)

R = besarnya hambatan rangkaian (ohm)

L = induktansi induktor (henry)

E = tegangan sumber (V)

t = waktu (s)

b. Tegangan pada inductor

� Tegangan VL dari suatu induktor berubah secara tiba-tiba hingga mencapai

nilai maksimum pada awal pengisian muatan dan VL berkurang terus-menerus

menuju nilai 0 secara eksponensial. Pada umumnya, waktu yang diperlukan

oleh tegangan Vc mencapai nilai 0 adalah 5 τ.

� Dalam bentuk persamaan, VL dinyatakan sbb :

τ/tL EeV −=



� Jadi, pada saat 5τ tegangan mencapai nilai 0, dan arus mencapai nilai

maksimum sebesar E/R. Pada saat itu, induktor berkarakteristik sebagai

hubung pendek.

c. Hubungan antara arus dan tegangan pada induktor

� Tegangan VL tidak berhubungan secara langsung dengan besarnya arus iL akan

tetapi besarnya VL berhubungan dengan laju perubahan arus. Semakin besar laju

perubahan arus , semakin besar pula VL nya. Pada kasus tegangan searah (setelah

terjadi keadaan stabil) tegangan bernilai nol. Ini berarti induktor dalam sistem DC

dapat dianggap sebagai sebuah hubung pendek.

� Adapun hubungan antara besarnya arus dan laju perubahan tegangan adalah sbb :

dt

diLV L

L =

• Besarnya induktansi induktor bentuk silinder ditentukan oleh persamaan berikut :

l

ANL

µ2

=

Keterangan : N = jumlah lilitan

µ = permiabilitas inti (henry/m)

A = luas inti (m2)

l = panjang inti(m)

Permiabilitas (µ) adalah ukuran properti kemagnetan dari bahan dan nilainya ditentukan

dengan persamaan :

0µµµ r=



Adapun µ0 adalah permiabilitas udara sebesar 4πx10-7 wb / Am dan µr adalah

permiabilitas relative bahan yang nilainya tergantung dari kemampuan bahan tersebut

untuk menyerap energi magnet.

• Rangkaian induktor

a) Rangkaian seri

Besarnya induktansi total (Lt) pada rangkaian seri sejumlah n induktor adalah

sebagai berikut :

LnLLLLt ++++= .....321

b) Rangkaian parallel

Besarnya induktansi total (Lt) pada rangkaian parallel sejumlah n induktor adalah

sebagai berikut :

LnLLLLt

1.....

3

1

2

1

1

11 ++++=

• Besarnya energi yang tersimpan dalam induktor adalah sbb :

2

2

1LIWL =

• Penggunaan induktor :

1. Induktor sering digunakan pada sirkuit analog dan pemroses sinyal. Induktor

berpasangan dengan kondensator dan komponen lain membentuk sirkuit tertala.

2. Penggunaan induktor besar pada pencatu daya untuk menghilangkan dengung

pencatu daya, hingga induktor kecil yang terpasang pada kabel untuk mencegah

interferensi frekuensi radio melalui kabel. Kombinasi induktor-kondensator

menjadi rangkaian tala dalam pemancar dan penerima radio.

3. Dua induktor atau lebih yang terkopel secara magnetik membentuk transformator.

4. Induktor digunakan sebagai penyimpan energi pada beberapa pencatu daya moda

sakelar. Induktor dienergikan selama waktu tertentu, dan dihabiskan pada sisa



siklus. Perbandingan transfer energi ini menentukan tegangan keluaran. Reaktansi

induktif XL ini digunakan bersama semikonduktor aktif untuk menjaga tegangan

dengan akurat.

5. Induktor juga digunakan dalam sistem transmisi listrik, yang digunakan untuk

mengikangkan paku-paku tegangan yang berasal dari petir, dan juga membatasi

arus pensakelaran dan arus kesalahan. Dalam bidang ini, indukutor sering disebut

dengan reaktor.

Kapasitor Dan Induktor Ayudia

Documents

Transcript of Kapasitor Dan Induktor Ayudia