Rangkaian Kapasitor Seri, Paralel Dan Campuran

Kapasitor Seri, Paralel Dan Campuran – Kapasitor atau kondensator merupakan sebuah komponen elektronika yang memiliki fungsi untuk menyimpan muatan listrik dalam sementara waktu. Adapun satuan kapasitansi kapasitor adalah Farad (F).

Variasi nilai Farad sendiri bisa dibilang sangat besar mulai dari beberapa pikoFarad (pF) hingga mencapai ribuan Micro Faraf (μF). Hal inilah tentunya membuat para produsen komponen kapasitor tidak mampu untuk menyediakan berbagai macam variasi nilai kapasitor yang sesuai dengan keinginan perancang rangkaian elektronika.

Rangkaian Kapasitor Seri, Paralel Dan Campuran

Dalam berbagai kondisi yang tertentu, engineer produksi ataupun seorang penghobi elektronika seringkali menemui permasalahan yang dimana mereka tidak bisa menemukan nilai kapasitor sesuai keinginan di pasaran. Maka dari itu, solusi yang paling tepat adalah membuat sebuah rangkaian kapasitor.

Dengan menggunakan rangkaian seri, rangkaian pararel, atau bahkan rangkaian campuran kapasitor maka bisa mendapatkan nilai kapasitansi kapasitor yang sesuai untuk rangkaian elektronikanya. Kapasitansi dalam elektronika disini berarti ukuran kemampuan sebuah komponen atau kemampuan kapasitor sebagai penyimpan muatan listrik.

Berikut ini kami akan memberikan tabel nilai kapasitansi standar untuk kapasitor tetap yang paling umum dan banyak dijumpai dipasaran:

nilai Kapasitansi Standar untuk Kapasitor Tetap

Berdasarkan tabel diatas, kurang lebih hanya 133 nilai standar kapasitor tetap yang umum dan banyak dijumpai di pasaran. Lalu bagaimana jika nilai kapasitansi yang paling sesuai untuk rangkaian elektronika kita tidak bisa ditemukan dipasaran atau bukan merupakan nilai standar kapasitor tetap? Jawaban yang tepat memang hanya menggunakan rangkaian seri, rangkaian paralel, atau bisa juga rangkaian campuran kapasitor.

Baca juga: Pengertian Kapasitor Dan Fungsinya

Kapasitansi Kapasitor

Pengertian nilai kapasitansi kapasitor secara umum adaah kemampuan dari sebuah komponen kapasitor untuk menyimpan sejumlah muatan listrik pada beda potensial yang tertentu. Pada abad ke 18 lalu, Coluoumb telah mengungkapkan hasil penelitiannya bahwa 1 coloumb = 6,25 x 1018 elektron.

Setelah itu, Michael Faraday menyatakan bahwa sebuah komponen kapasitor bisa memiliki nilai kapasitansi sebesar 1 farad apabila tegangan 1 volt mampu menyimpan muatan elektron sebesar 1 coloumb.

Dari beberapa pernyataan tersebut maka bisa dikatakan bahwa besar nilai kapasitansi sebuah komponen kapasitor (C) bisa dihitung dengan menggunakan rumus perbandingan tetap antara muatan (Q) yang ada dalam komponen kapasitor beda potensial (V) di antara kedua ujung konduktornya.

Atau bisa juga dilakukan perhitungan dengan menggunakan rumus persamaan sebagai berikut ini:

rumuskan persamaan

Keterangan :

Q : Muatan Elektron dalam C (Coloumb)

C : Nilai Kapasitansi dalam F (Farad)

V : Besar Tegangan dalam V (Volt)

Dari persamaan tersebut bisa disimpulkan bahwa nilai kapasitansi kapasitor adalah besarnya muatan listrik pada komponen kapasitor yang terbagi dengan beda potensial di bagian ujung kapasitor.

Disamping itu, ternyata masih ada beberapa hal lain yang juga bisa mempengaruhi besarnya nilai kapasitansi dalam sebuah kapasitor. Salah satunya adalah bahan kapasitor atau material pemisah (insulator), bentuk dan juga ukuran kepingnya.

Kapasitor dielektrik sendiri merupakan sebuah kapasitor yang dibuat dari material insulator seperti karet, kertas, mika, dan gelas. Sebagai contoh, pada suatu bahan dielektrik yang disisipan di antara kedua keping bisa mengalami penurunan. Ini karena jumlah muatan yang ada dalam setiap keping akan tetap sehingga kapasitansi menjadi naik.

Rangkaian Paralel Kapasitor

Rangkaian paralel kapasitor adalah suatu rangkaian yang terdiri dari 2 atau lebih kapasitor yang disusun secara berjajar atau dalam bentuk paralel, dimana kedua kaki masing-masing kapasitor akan terhubung dengan kedua kaki komponen kapasitor lainnya.

Menurut hukum Ohm, suatu komponen kapasitor yang dirangkai dalam bentuk paralel nantinya akan memiliki jumlah tegangan yang sama besar karena terhubung secara langsung dengan catu daya.

Perhitungan niai kapasitor pada rangkaian ini jauh lebih mudah daripada perhitungan nilai kapasitor pada rangkaian seri. Caranya adalah dengan menjumlahkan semua nilai kapasitor yang ada pada rangkaian paralel.

Cara ini hampir sama seperti perhitungan nilai total pada rangkaian resistor yang disusun dalam bentuk seri. Namun pada rangkaian kapasitor paralel nilai kapasitansi pengganti yang dihasilkan akan lebih besar.

Berikut ini adalah rumus dari rangkaian paralel kapasitor :

Rumus dari Rangkaian Paralel Kapasitor (Kondensator) adalah :

Ctotal = C1 + C2 + C3 + C4 + …. + Cn

Dimana :

Ctotal Total Nilai Kapasitansi Kapasitor
C1     = Kapasitor ke-1
C2    = Kapasitor ke-2
C3    = Kapasitor ke-3
C4    = Kapasitor ke-4
Cn     = Kapasitor ke-n

Berikut ini adalah gambar bentuk Rangkaian Paralel Kapasitor

 gambar bentuk Rangkaian Paralel Kapasitor

Contoh Kasus untuk menghitung Rangkaian Paralel Kapasitor

Seorang  Perancang Rangkaian Elektronika ingin merancang sebuah Peralatan Elektronika, salah satu nilai Kapasitansi yang diperlukannya adalah 2500pF, tetapi nilai tersebut tidak dapat ditemukannya di Pasaran Komponen Elektronika. Oleh karena itu, Perancang Elektronika tersebut menggunakan Rangkaian Paralel untuk mendapatkan nilai kapasitansi yang diinginkannya.

Penyelesaian :

Beberapa kombinasi yang dapat dipergunakannya antara lain :

1 buah Kapasitor dengan nilai 1000pF
1 buah Kapasitor dengan nilai 1500pF

Ctotal = C1 + C2
Ctotal = 1000pF + 1500pF
Ctotal = 2500pF

Atau

1 buah Kapasitor dengan nilai 1000pF
2 buah Kapasitor dengan nilai 750pF

Ctotal = C1 + C2 + C3
Ctotal = 1000pF + 750pF + 750pF
Ctotal = 2500pF

Rangkaian Seri Kapasitor

Rangkaian seri kapasitor adalah suatu rangkaian yang terdiri 2 atau lebih kapasitor yang disusun secara sejajar atau dalam bentuk seri, dimana salah satu kaki komponen kapasitor yang pertama akan terhubung dengan satu kaki kapasitor yang kedua, pada kaki kapasitor kedua akan terhubung dengan satu kaki kapasitor yang ketiga, dan begitu seterusnya.

Sama halnya dengan rangkaian paralel kapasitor, rangkaian ini juga bisa digunakan untuk mendapat nilai kapasitansi kapasitor sesuai dengan keinginan. Namun perhitungan yang digunakan pada rangkaian seri untuk kapasitor ini bisa dibilang jauh lebih sulit dan rumit jika dibandingkan dengan perhitungan rangkaian paralel kapasitor.

Pada umumnya rangkaian seri kapasitor baru akan digunakan jika kapasitor yang dibutuhkan adalah kapasitor yang memiliki batas tegangan lebih tinggi. Dalam rangkaian ini, jumlah tegangan yang bekerja akan dibagi secara merata pada setiap kapasitor.

Sebagai contoh, kita membutuhkan komponen kapasitor yang memiliki batas tegangan kerja 160V. Namun kita memiliki dua buah komponen kapasitor yang dimana batas tegangan kerja masing-masing adalah 1000V, maka ketika dirangkai dalam bentuk seri akan didapat batas tegangan kerja total sekitar 200V. Jumlah ini sudah mampu untuk memenuhi kebutuhan tegangan kerja 160 Volt.

Rumus dari Rangkaian Seri Kapasitor (Kondensator) adalah :

1/Ctotal = 1/C1 + 1/C2 + 1/C3 + 1/C4 + …. + 1/Cn

Dimana :

Ctotal Total Nilai Kapasitansi Kapasitor
C1     = Kapasitor ke-1
C2    = Kapasitor ke-2
C3    = Kapasitor ke-3
C4    = Kapasitor ke-4
Cn     = Kapasitor ke-n

Berikut ini adalah gambar bentuk Rangkaian Seri Kapasitor  

gambar bentuk Rangkaian Seri Kapasitor  

Contoh Kasus untuk menghitung Rangkaian Seri Kapasitor

Seorang Engineer ingin membuat Jig Tester dengan salah satu nilai Kapasitansi Kapasitor yang paling cocok untuk rangkaiannya adalah 500pF, tetapi nilai 500pF tidak terdapat di Pasaran. Maka Engineer tersebut menggunakan 2 buah Kapasitor yang bernilai 1000pF yang kemudian dirangkainya menjadi sebuah Rangkaian Seri Kapasitor untuk mendapatkan nilai yang diinginkannya.

Penyelesaian :

2 buah Kapasitor dengan nilai 1000pF

1/Ctotal = 1/C1 + 1/C2
1/Ctotal = 1/1000 + 1/1000
1/Ctotal = 2/1000
2 x Ctotal = 1 x 1000
Ctotal = 1000/2
Ctotal = 500pF

Rangkaian Campuran Kapasitor

Rangkaian Kapasitor Campuran atau Kombinasi

Rangkaian kapasitor kombinasi adalah campuran atau kombinasi antara rangkaian kapasitor seri dengan rangkaian kapasitor paralel. Untuk dapat menghitung nilai kapasitansi total (CTOTAL) dari rangkaian kombinasi ini,  maka diharuskan untuk melakukan perhitungan terlebih dahulu pada nilai kapasitas dari rangkaian seri atau paralel itu sendiri.

Sebagai contoh, jika suatu rangkaian disusun dalam bentuk seri-paralel, maka nilai kapasitansi dari kapasitor seri (CS)  diharuskan untuk dihitung terlebih dahulu, jika sudah maka bisa langsung menghitung nilai kapasitansi total (CTOTAL).

Akan tetapi, jika rangkaian kapasitor disusun dalam bentuk paralel-seri, maka diharuskan ntuk menghitung nilai kapasitansi paralel (CP). Jika sudah maka bisa langsung 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

Kesimpulan

Rangkaian Paralel Kapasitor

Dari 3 contoh perhitungan diatas, bisa diambil kesimpulan bahwa kapasitor yang dirangkai secara seri bisa menghasilkan nilai yang jauh lebih kecil. Sedangkan untuk kapasitor yang dirangkai dalam bentuk paralel akan menghasilkan nilai yang lebih besar.

Rumus yang digunakan untuk perhitungan nilai kapasitor seri dan paralel adalah kebalikan dari perhitungan nilai resistor seri dan paralel. Cara menghitung nilai kapasitor seri umumnya menggunakan rumus yang hampir sama dengan perhitungan resistor paralel. Sementara itu, perhitungan nilai kapasitor seri sama seperti resistor seri.

Hal tersebut karena pada komponen kapasitor berlaku perhitungan muatan listrik yang bisa memberikan pengaruh terhadap besarnya arus listrik yang mengalir. Arus listrik berbanding terbalik dengan resistansi sehingga cara menghitung nilai kapasitor seri dan juga paralel akan berbagai terbalik dengan cara menghitung resistor.

Baca juga: Cara Cek Kapasitor Dengan Multimeter

Sebagai informasi tambahan, kita juga bisa menggunakan alat multimeter untuk melakukan pengukuran dan memastikan nilai kapasitansi dari rangkaian seri maupun paralel kapasitor yang sesuai dengan nilai kapasitansi yang diinginkan.

Leave a Comment