Rangkaian Kapasitor (Seri dan Paralel) hingga Cara Menghitungnya

Tak jarang seorang teknisi menjumpai permasalahan, dimana ketika ingin menggunakan komponen kapasitor namun tidak tersedia nilai kapasitansi yang dibutuhkan. Untuk itu, solusinya adalah dengan membuat rangkaian kapasitor. Agar dapat menghasilkan rangkaian kapasitor yang benar dan tepat , serta perhitungan nilai kapasitor yang akurat , maka sangat penting sekali pemahaman yang baik mengenai rangkaian kapasitor dan cara menghitungnya berikut ini.

Rangkaian Kapasitor

Rangkaian kapasitor merupakan rangkaian yang terdiri dari dua atau lebih kapasitor yang dibentuk dengan tujuan untuk mendapatkan nilai kapasitor yang tepat untuk rangkaian elektronikanya.

Kita tahu bahwa komponen kapasitor atau kondensator adalah salah satu komponen elektronik yang berfungsi untuk menyimpan Muatan listrik dalam waktu yang relatif dengan satuannya Farad.

Nilai Farad memiliki tingkatan yang banyak sekali mulai dari beberapa piko Farad (pF) hingga dengan ribuan Micro Farad (µF). Hal ini yang menyebabkan produsen komponen kapasitor tidak dapat menyediakan semua variasi nilai kapasitor yang diinginkan oleh teknisi rangkaian elektronik.

Rangkaian Kapasitor ada beberapa macam, antara lain Rangkaian Seri Rangkaian Paralel, dan Rangkaian Campuran atau Kombinasi. Namun sebelum membahas pada rangkaian kapasitor, ketahui dulu kapasitansi atau nilai kapasitor.

Kapasitansi Kapasitor

Pengertian nilai kapasitansi kapasitor secara sederhana adalah kemampuan dari suatu kapasitor untuk dapat menyimpan sejumlah muatan listrik pada beda potensial tertentu.

Pada abad ke-18, Coloumb menyatakan hasil percobaannya bahwa 1 Coloumb = 6,25 X 1018 elektron. Kemudian Michael Faraday memiliki pernyataan bahwa sebuah kapasitor akan  mempunyai nilai kapasitansi sebesar 1 farad jika dengan tegangan 1 volt dapat menampung muatan elektron sebesar 1 coloumb.

Dengan beberapa pernyataan di atas, besar nilai kapasitansi sebuah kapasitor (C) dapat dihitung dengan rumus perbandingan tetap antara muatan (Q) yang disimpan di dalam kapasitor dengan beda potensial (V) di antara kedua ujung konduktornya.

Atau juga  dapat dihitung dan dirumuskan persamaan sebagai berikut ini :

rumus nilai kapasitor

Keterangan :

Q             :   Muatan Elektron dalam C   (Coloumb)

C             : Nilai Kapasitansi dalam F (Farad)

V             : Besar Tegangan dalam V (Volt)

Dari persamaan di atas dapat kita simpulkan bahwa nilai kapasitansi kapasitor merupakan besarnya muatan listrik dalam kapasitor dibagi dengan beda potensial pada kedua ujung kapasitor.

Besarnya nilai kapasitansi dalam kapasitor juga dipengaruhi oleh beberapa faktor lain seperti bahan dielektrik kapasitor atau material pemisah (insulator), bentuk serta ukuran kedua kepingnya.

Kapasitor dielektrik adalah kapasitor dengan bahan material insulator (karet, gelas, kertas, mika). Misalkan pada sebuah bahan dielektrik disisipkan di antara kedua keping akan turun. Karena jumlah muatan pada setiap keping tetap, maka kapasitansi akan naik.

Berikut ini adalah daftar nilai kapasitansi standar untuk kapasitor tetap yang banyak dijumpai di pasaran :

tabe nilai kapasitansi kapasitor

Rangkaian Kapasitor Seri

rangkaian seri

Rangkaian kapasitor seri merupakan rangkaian yang terdiri dari dua atau lebih kapasitor yang dipasang secara sejajar atau seri atau berurutan, dimana salah satu kaki kapasitor pertama terhubung dengan salah satu kaki kapasitor kedua, pada kaki kapasitor kedua terhubung dengan salah satu kaki kapasitor ketiga, dan seterusnya.  Dengan rangkaian seri, maka akan didapatkan nilai kapasitansi kapasitor pengganti yang diinginkan, dimana nilai yang dihasilkan cenderung lebih kecil.

Rangkaian kapasitor seri biasa digunakan apabila sebuah kapasitor yang dibutuhkan ialah kapasitor dengan batas tegangan yang lebih tinggi. Pada rangkaian kapasitor seri ini, tegangan total yang akan bekerja akan dibagi secara rata pada masing-masing kapasitor.

Misalnya kita memerlukan sebuah kapasitor dengan batas tegangan kerja 160 V. Kemudian kita memiliki dua kapasitor dengan batas tegangan kerja masing-masing sebesar 100V, maka saat dirangkai secara seri akan diperoleh batas tegangan kerja total sebesar 200V, dan jumlah ini sudah cukup untuk memenuhi kebutuhan tegangan kerja 160 Volt.

Rumus Rangkaian Seri Kapasitor

rumus rangkaian kapasitor seri

Keterangan :

CTOTAL       : Total Nilai Kapasitansi Kapasitor

C1            : Kapasitor ke-1

C2            : Kapasitor ke-2

CN           : Kapasitor ke-n

Contoh Kasus :

Seorang teknisi berencana membuat sebuat rangkaian elektronika dengan salah satu nilai kapasitansi kapasitor yang dibutuhkan adalah sebesar 500 pF. Namun nilai kapasitansi 500 pF tidak ditemukan pada pasaran, sehingga dia menggunakan dua buah kapasitor yang bernilai 1000 pF yang dirangkai menjadi sebuah rangkaian kapasitor seri untuk mendapatkan nilai yang dibutuhkan.

contoh kasus kapaitor seri

Rangkaian Kapasitor Paralel

rangkaian paralel

Rangkaian Paralel Kapasitor merupakan rangkaian yang terdiri dari dua atau lebih kapasitor yang disusun secara paralel atau berjajar dimana kedua kaki masing kapasitor terhubung dengan kedua kaki kapasitor yang lain.

Sesuai dengan hukum Ohm,  sebuah kapasitor yang telah dirangkai secara paralel akan memiliki beda tegangan yang sama besar karena langsung terhubung dengan catu daya.

Rumus Rangkaian Paralel Kapasitor

Menghitung nilai kapasitor pada rangkaian kapasitor paralel lebih mudah dibanding dengan menghitung nilai rangkaian kapasitor secara seri. Caranya cukup dengan menjumlahkan semua nilai kapasitor yang diparalel.

Cara ini mirip dengan cara menghitung nilai total pada rangkaian resistor yang disusun secara seri. Pada kapasitor yang dirangkai secara paralel akan menghasilkan nilai kapasitansi pengganti yang lebih besar.

CTOTAL           =  C1      +    C2    +   C3   + ….. + Cn

Keterangan :

CTOTAL       : Total Nilai Kapasitansi Kapasitor

C1            : Kapasitor ke-1

C2            : Kapasitor ke-2

C3            : Kapasitor ke-2

CN           : Kapasitor ke-n

Contoh Kasus :

Seorang teknisi berencana membuat sebuah perangkat elektronika, dengan nilai kapasitansi yang dibutuhkan adalah sebesar 2500 pF. Karena nilai tersebut tidak ditemukan di Pasaran, maka teknisi tersebut menggunakan dua buah kapasitor dengan masing-masing nilai sebesar 1000pF dan 1500pF yang dirangkai secara paralel untuk mendapatkan nilai kapasitansi yang dibutuhkan.

CTOTAL    =  C1      +    C2

CTOTAL    =  1000 pF  + 1500 pF

CTOTAL  =  2500 pF

Atau bisa juga dengan menggunakan tiga buah kapasitor dengan masing masing nilai 1000 pF, 750 pF, dan 750 pF.

CTOTAL    =  C1      +    C2    +   C3  

CTOTAL    =  1000 pF  + 750 pF  + 750 pF

CTOTAL    =   2500 pF

Rangkaian Kapasitor Campuran atau Kombinasi

rangkaian kapasitor campuran

Rangkaian Kapasitor Kombinasi merupakan gabungan atau kombinasi dari rangkaian kapasitor seri dan rangkaian kapasitor paralel.

Untuk menghitung nilai kapasitansi total (CTOTAL) dari rangkaian campuran ini, maka harus menghitung terlebih dahulu salah satu  nilai kapasitas dari rangkaian kapasitor seri atau paralel tersebut.

Misalnya adalah jika sebuah rangkaian disusun dengan Seri – Paralel, maka Nilai kapasitansi dari kapasitor Seri (CS) harus dihitung terlebih dahulu, baru kemudian menghitung nilai kapasitansi total (CTOTAL).

Namun jika rangkaian kapasitor disusun dengan Paralel – Seri, maka harus menghitung nilai kapasitansi Paralel (CP) baru kemudian menghitung nilai kapasitansi Total (CTOTAL).

Contoh Kasus :

Terdapat tiga buah kapasitor yang dirangkai secara seri paralel (Campuran) dengan kapasitor seri masing-masing nilai C1 = 100 pF dan C2 = 50pF, dan nilai kapasitor paralelnya C3 = 100 pF. Maka berapa Farad nilai kapasitansi total penggantinya ?

Nilai Kapasitansi Seri :

nilai kapasitansi seri

Nilai Kapasitansi Total

CT           =  Cs     +   C3

CT                 = 33,3 pF   +  100 pF

CT                 = 133,3 pF

Dari 3 model perhitungan di atas, dapat kita simpulkan bahwa jika kapasitor dipasangkan secara seri maka akan menghasilkan nilai yang lebih kecil. Sedangkan kapasitor yang dirangkai secara paralel akan menghasilkan nilai yang lebih besar.

Rumus menghitung nilai kapasitor seri dan paralel merupakan kebalikan dari menghitung nilai resistor seri dan paralel. Perhitungan nilai kapasitor seri menggunakan rumus yang mirip dengan menghitung resistor paralel. Sedangkan menghitung nilai kapasitor paralel mirip dengan menghitung resistor seri.

Hal ini dikarenakan pada kapasitor berlaku perhitungan muatan listrik yang mempengaruhi besarnya arus listrik yang mengalir. Karena arus listrik berbanding terbalik dengan resistansi, maka perhitungan nilai kapasitor seri dan paralel berbanding terbalik dengan perhitungan resistor.

  • Add Your Comment