Kapasitansi
Kapasitansi adalah kuantitas fisik yang menggambarkan kemampuan konduktor untuk mengumpulkan muatan. Nilai ini ditemukan dengan membagi magnitudo muatan listrik dengan perbedaan potensial antar konduktor:
C = Q/∆φ
Di sini Q adalah muatan listrik, yaitu diukur dalam coulomb (C), dan ∆φ adalah perbedaan potensial, yaitu diukur dalam volt (V).
Kapasitansi diukur dalam farad (F) di SI. Satuan ini dinamakan sesuai nama ahli Fisika Inggris Michael Faraday.
Satu farad menggambarkan kapasitansi yang luar biasa besar untuk konduktor yang diisolasi. Misalnya, bola logam yang diisolasi dengan jari-jari 13 kali lebih besar dari Matahari akan memiliki kapasitansi satu farad, sementara kapasitansi bola logam dengan jari-jari sebesar Bumi adalah sekitar 710 mikrofarad (μF).
Karena satu farad merupakan kuantitas yang besar, maka digunakan satuan yang lebih kecil seperti mikrofarad (μF), yang sama dengan sepersatu juta farad, nanofarad (nF), sama dengan sepersatu miliar farad, dan pikofarad (pF), yaitu sepersatu triliun farad.
Di dalam perluasan CGS untuk satuan elektromagnetik, satuan utama kapasitansi dijelaskan menggunakan centimeter (cm). Satu centimeter kapasitansi elektromagnetik mewakili sebuah bola berjari-jari 1 cm dalam ruang hampa. Sistem CGS adalah singkatan untuk sistem centimeter-gram-detik - sistem ini menggunakan centimeter, gram, dan detik sebagai dasar satuan panjang, massa, dan waktu. Perluasan CGS juga menetapkan salah satu atau lebih konstanta ke 1, yang memungkinkan penyederhanaan rumus dan penghitungan tertentu.
Kegunaan Kapasitansi
Kapasitor - Komponen Elektronik untuk Menyimpan Muatan Listrik
Kapasitansi adalah kuantitas yang relevan tidak hanya untuk konduktor listrik namun juga untuk kapasitor (awalnya disebut kondensor). Kapasitor terdiri dari dua konduktor yang dipisahkan oleh dielektrik atau ruang hampa. Versi kapasitor paling sederhana memiliki dua pelat yang bertindak sebagai elektrode.
Beberapa Sejarah
Ilmuwan mampu membuat kapasitor sekitar 275 tahun yang lalu. Pada tahun 1745 di Leyden seorang ahli fisika Jerman Ewald Georg von Kleist dan ahli fisika dari Belanda Pieter van Musschenbroek menciptakan perangkat kapasitor pertama yang disebut “tabung Leyden”. Dinding tabung bertindak sebagai dielektrik, sementara air dan tangan pelaku percobaan bertindak sebagai pelat konduktor. Tabung tersebut dapat mengumpulkan muatan sebesar satu mikro coulomb (µC). Percobaan dan demo dengan tabung Leyden populer pada saat itu. Di dalam tabung mereka diisi dengan listrik statik menggunakan gesekan.Seorang peserta percobaan lalu menyentuh tabung dan mengalami kejutan listrik. Pernah 700 pendeta di Paris melakukan percobaan Leyden. Mereka saling berpegangan tangan dan salah satu dari mereka menyentuh tabung. Pada saat itu 700 berteriak ketakutan karena mereka merasakan sentakan.
"Tabung Leyden" hadir di Rusia berkat Tsar Rusia Peter Agung. Ia berjumpa Pieter van Musschenbroek selama perjalanannya di Eropa dan menjadi akrab dengan hasil karyanya. Saat Peter Agung mendirikan Academy of Science Rusia, ia menugaskan Musschenbroek untuk membuat berbagai peralatan bagi Akademi.
Seiring berlalunya waktu, kapasitor telah disempurnakan, dengan pengurangan ukurannya ketika kapasitasnya ditingkatkan. Saat ini kapasitor banyak digunakan dalam bidang elektronika, Misalnya kapasitor dan kumparan induktansi menciptakan resistor, induktor, dan sirkuit kapasitor, yang juga dikenal sebagai RLC atau LCR atau sirkuit CRL. Sirkuit ini digunakan untuk mengatur frekuensi penerima pada radio.
Ada beberapa jenis kapasitor yang berbeda dalam hal kapasitasnya apakah konstan atau variabel, dan pada jenis bahan dielektrik yang digunakan.
Contoh Kapasitor
Saat ini, ada banyak jenis kapasitor yang telah dibuat untuk fungsi yang berbeda-beda, tetapi klasifikasi utama mereka didasarkan pada kapasitansi dan tegangannya. Umumnya, kapasitas dari kapasitor turun antara beberapa pikofarad hingga beberapa ratus mikrofarad.
Superkapasitor adalah sebuah pengecualian pada hal ini, karena kapasitansi mereka dibentuk secara berbeda, dibandingkan dengan kapasitor lainnya—sehingga menjadikannya kapasitansi double layer. Kapasitansi ini mirip dengan prinsip kerja sel-sel elektrokimia.
Superkapasitor, yang dibangun dengan nanotube karbon, memiliki sebuah kapasitansi yang meningkat karena permukan elektroda yang lebih luas. Kapasitansi superkapasitor puluhan farad, dan terkadang bisa mengganti sel-sel elektrokimia sebagai sumber arus listrik.
Properti paling penting kedua dari kapasitor adalah rate tegangannya. Penambahan nilai ini bisa menyebabkan kapasitor tidak berfungsi. Inilah mengapa ketika membangun sirkuit umumnya menggunakan kapasitor dengan nilai rate tegangan dua kali lebih besar dari pada tekanan yang dikenakan pada sirkuit.
Sehingga ketika tegangan dalam sirkuit naik di atas standar, kapasitor akan baik-baik saja, sepanjang kenaikannya tidak mencapai dua kali lipat dari standar.
Kapasitor bisa digabungkan untuk menciptakan baterai guna meningkatkan tegangan total atau kapasitansi sistem. Dengan menghubungkan dua kapasitor yang bertipe sama secara seri akan menggandakan rate tegangan dan menurunkan setengah kapasitansi total.
Dengan menghubungkan kapasitor secara paralel akan menggandakan kapasitansi totalnya, sementara rate tegangan tetap sama.
Properti paling penting ketiga dari kapasitor adalah koefisien temperatur kapasitansi. Properti ini menunjukkan hubungan antara kapasitansi dan temperatur.
Berdasarkan pada kegunaan dasarnya, kapasitor diklasifikasikan ke dalam kapasitor umum general purpose capacitor, yang tdak harus memenuhi persyaratan tingkat tinggi, dan kapasitor khusus.
Kelompok yang paling akhir meliputi kapasitor tegangan tinggi, kapasitor presisi, dan kapasitor dengan koefisien temperatur kapasitansi yang berbeda.