Konsep Dasar Pengukuran Kapasitansi Kapasitor Hubungan Seri dan Paralel

Pemilihan kapasitor dengan kapasitas yang sesuai dengan kebutuhan merupakan salah satu pertimbangan penting. Apabila kapasitas dan tegangan kerja kapasitor tersebut tidak sesuai dengan yang diinginkan, maka kita bisa menggabungkan dua atau lebih kapasitor untuk mendapatkan kapasitas maupun tegangan yang dibutuhkan. 

Hubungan seri pada kapasitor

Ada dua cara untuk menggabungkan beberapa kapasitor, yaitu dengan cara seri dan paralel. Hubungan Seri jika beberapa kapasitor dihubungkan satu sama lain dengan cara menghubungkan keping – keping yang bermuatan berlawanan seperti pada gambar, hubungan tersebut dinamakan hubungan seri. Setelah seimbang, semua kapasitor akan mempunyai muatan yang sama. Akibatnya, muatan ekivalennya yaitu nol, sehingga muatan gabungan dari beberapa kapasitor tersebut sama dengan muatan setiap kapasitor (Q). Sumber tegangan Vab yang dihubungkan pada kapasitor tersebut hanya akan mengakibatkan pergeseran pada muatannya.

Pada Gambar 1 (a) merupakan kapasitor yang dihubungkan seri, pada beda potensial yang konstan, Vab. Dalam hubungan ini, kapasitor Cac dan Ccb akan selalu mempunyai muatan yang sama (Q). 

                                                        (a)                                                    (b)

Gambar 1. Kapasitor hubungan seri dan ekivalennya

Oleh karena itu dengan mengacu kembali ke Gambar 1. (a), didapatkan:

Vab = Vac + Vcb
       = (Q/Cac) + (Q/Ccb)

Kapasitansi ekuivalen Cab dari kombinasi seri diperhatikan pada Gambar 1.(b), sehingga

Vab/Q = 1/Cac + 1/Ccb + 1/Cab

Gambar 2. Kapasitor hubungan seri

Aplikasi dari rumusan hubungan seri kapasitor yang diaplikasikan pada kapasitor pelat sejajar, diperlihatkan pada Gambar 2. Kapasitor dengan luas plat sejajar A (m2) dipisahkan sejauh d (m), dengan bahan dielektrik 𝜀r1 dan 𝜀r2 dengan permitivitas relatif, mempunyai tebal masing-masing d1 dan d2. Nilai kapasitansi dari kapasitor tersebut yaitu sama dengan penjumlahan seri antara kedua kapasitor tersebut dengan luas (A), dengan permitivitas relatif dengan tebal masing – masing d1 dan d2 dan dengan bahan dielektrik 𝜀r1 dan 𝜀r2.

Pada kapasitor pelat sejajar hubungan seri terlihat bahwa semakin kecil jarak antara 2 buah pelat maka nilai kapasitansi yang terbaca pada kapasitansi meter akan semakin besar. Hubungan antara luas pelat dengan kapasitansi terlihat bahwa bila luasnya mengecil maka nilai kapasitansinya terbesar akan diperoleh jika menggunakan bahan dielektrik kaca. Hal ini di harapkan kaca memiliki nilai permitivitas relativ tertinggi dibandingkan bahan dielektrik lainya, yaitu udara dan vinyl chloride.

Hubungan parallel pada kapasitor

Hubungan parallel pada kapasitor yaitu jika beberapa kapasitor dihubungkan satu sama lain dengan cara menghubungkan keping-keping yang bermuatan sejenis seperti pada gambar, maka hubungan tersebut dinamakan hubungan paralel. Setelah seimbang, tegangan semua kapasitor adalah sama. Rangkaian kapasitor yang dirangkai secara parallel akan menyebabkan bertambahnya nilai kapasitansi penggantinya. Gambar 3 merupakan contoh kapasitor yang dirangkai secara paralel.

Gambar 3. Kapasitor hubungan paralel

Tegangan kapasitor hubungan paralel didefinisikan:

Vtot = V1 = V2 = V3

Akan tetapi, karena muatan – muatan yang sejenis saling dihubungkan, maka muatan total (qtot) merupakan penjumlahan dari muatan seluruh kapasitor yang dirangkai parallel.

qtot = q1 + q2 + q3

Ctot.V = C1.V + C2.V + C3.V

Pada rangkaian kapasitor parallel berlaku rumus:

Ctot = C1 + C2 + C3

Dari persamaan di atas diperoleh bahwa kapasitas pengganti susunan paralel beberapa buah kapasitor selalu lebih besar dari kapasitas terbesar kapasitor dalam rangkaian tersebut.

Perbandingan muatan pada setiap kapasitor paralel yaitu sama dengan menghitung kapasitansi dari kapasitor dalam ruang hampa. Apabila pada rangkaian tersebut diberikan beda potensial sebesar V, maka akan terbentuk medan listrik dan kapasitor akan mendapat muatan. Semakin besar beda potensial, semakin besar pula muatannya.

Meskipun besaran Q dan V dalam persamaan tersebut tampak menentukan nilai C, namun kapasitas itu sendiri bernilai konstan. Kapasitas dari kapasitor tergantung dari jenis konstruksi fisiknya, yaitu bahan jenis dielektrik yang digunakannya, luas keping kapasitor dan jarak antara keduanya. Semakin dekat jarak antar kedua pelat maka kapasitas kapasitor tersebut akan semakin besar namun kedua pelat tidak boleh menempel dan juga semakin luas keping kapasitor tersebut akan semakin besar kapasitas kapasitornya.

Share this post