FISIKA

FISIKAKEGUNAAN KAPASITOR DALAM KEHIDUPAN SEHARI-HARI

KELOMPOK 2:ARIZAL ROSDIEMA VIA MAWADDAHJOKO BUDIARTOKAELISMA ANJARWATI

KELAS:12 IPA 3SMA NEGERI 2 SAMARINDA

KATA PENGANTAR

Puji syukur kehadirat Allah SWT, karena atas limpahan rahmat, karunia serta inayah-Nya, kami dapat menyelesaikan makalah fisika yang berjudul : Kegunaan Kapasitor dalam Kehidupan Sehari-hari. Kami menyadari bahwa penulisan makalah ini dapat diselesaikan dengan adanya bantuan baik moril maupun materiil serta kerja sama kami.Semoga atas segala bantuan dan doa restu, dorongan dan semangat serta pengorbanan yang telah diberikan kepada kami, mendapatkan balasan yang setimpal dari Alah SWT. Dan Semoga makalah ini dapat menambah wawasan kepada kami dan pembaca Kami menyadari bahwa penulisan makalah ini masih banyak kekurangan disana-sini, saran dan kritik sangat penulis harapkan, semoga makalah ini menjadi lebih baik.

Samarinda, 14 November 2012

Penulis

DAFTAR ISI

KATA PENGANTAR1DAFTAR ISI2PENDAHULUAN3A. Latar Belakang3PEMBAHASAN4A. Kapasitor41. Pengertian Kapasitor42. Macam-macam Kapasitor4B. Kegunaan Kapasitor51. Kegunaan Kapasitor dalam Kehidupan Sehari-hari52. Penjelasan Kegunaan Kapasitor5a. Menyimpan muatan listrik5b. Memilih gelombang radio (tuning)6c. Sebagai perata arus pada rectifier6d. Sebagai komponen rangkaian starter kendaraan bermotor9e. Memadamkan bunga api pada sistem pengapian mobil10f. Sebagai filter dalam catu daya (power supply)12g. Flash light kamera14h. Defibrillator14i. Guci leyden15PENUTUP16A. Simpulan16

PENDAHULUAN

A. Latar Belakang

Kapasitor adalah komponen elektronika yang digunakan untuk menyimpan muatan listrik, dan secara sederhana terdiri dari dua konduktor yang dipisahkan oleh bahan penyekat (bahan dielektrik) tiap konduktor di sebut keping. Kapasitor disebut juga kondensator.

Kapasitor mempunyai banyak kegunaan dalam kehidupan sehari-hari. Diantaranya adalah sebagai menyimpan muatan listrik, memilih gelombang radio (tuning), sebagai perata arus pada rectifier, sebagai komponen rangkaian starter kendaraan bermotor, memadamkan bunga api pada system pengapian mobil, sebagai filter dalam catu daya (power supply), flashlight kamera, defibrillator, guci leyden. Pada prinsipnya sebuah kapasitor terdiri atas dua konduktor (lempeng logam) yang dipisahkan oleh bahan penyekat (isolator). Isolator penyekat ini sering disebut bahan (zat) dielektrik.

PEMBAHASAN

A. Kapasitor

1. Pengertian Kapasitor

Kapasitor adalah komponen elektronika yang digunakan untuk menyimpan muatan listrik, dan secara sederhana terdiri dari dua konduktor yang dipisahkan oleh bahan penyekat (bahan dielektrik) tiap konduktor di sebut keping.

2. Macam-macam Kapasitor

Pada prinsipnya sebuah kapasitor terdiri atas dua konduktor (lempeng logam) yang dipisahkan oleh bahan penyekat (isolator). Isolator penyekat ini sering disebut bahan (zat) dielektrik. Zat dielektrik yang digunakan untuk menyekat kedua penghantar dapat digunakan untuk membedakan jenis kapasitor. Beberapa jenis kapasitor menurut bahan dielektiknya antara lain :

Gambar Macam-macam kapasitor

B. Kegunaan Kapasitor

1. Kegunaan Kapasitor dalam Kehidupan Sehari-hari

Kapasitor mempunyai banyak kegunaan dalam kehidupan sehari-hari. Benda-benda yang berada di dekat kita dan sangat sering kita gunakan ternyata terdapat manfaat dari kapasitor itu sendiri. Diantaranya adalah : a. Menyimpan muatan listrikb. Memilih gelombang radio (tuning) c. Sebagai perata arus pada rectifierd. Sebagai komponen rangkaian starter kendaraan bermotore. Memadamkan bunga api pada sistem pengapian mobilf. Sebagai filter dalam catu daya (power supply)g. Flash Ligth Kamerah. Defibrillatori. Guci Leyden

2. Penjelasan Kegunaan Kapasitor

a. Menyimpan Muatan Listrik Kapasitor atau kondensator adalah komponen listrik yang digunakan untuk menyimpan muatan listrik. Dan secara sederhana terdiri dari dua konduktor yang dipisahkan oleh bahan penyekat (bahan dielektrik), Tiap konduktor disebut keping. Simbol yang digunakan untuk menampilkan sebuah kapasitor dalam suatu rangkaian listrik adalah

Dalam pemakaian normal, satu keping diberi muatanpositif dan keping lainnya diberi muatannegatifyang besarnya sama. Antara kedua keping tercipta suatu medan listrik yang berarah ke keping positif menuju keping negatif.

b. Memilih Gelombang Radio (tuning)

Untuk memilih gelombang pada pesawat penerima radio (tuning). Untuk keperluan ini menggunakan kapasitor variabel. Jenis dielektriknya meng- gunakan udara. Nilai kapasitansinya dapat diubah dengan cara memutar gagang yang terdapat pada badan kapasitor kekanan atau kekiri.

Gambar rangkaian radio

c. Perata Arus Pada Rectifier Konsep penyearah gelombang dalam suatu power supply atau catu daya. Penyearah gelombang (rectifier) adalah bagian dari power supply / catu daya yang berfungsi untuk mengubah sinyal tegangan AC (Alternating Current) menjadi tegangan DC (Direct Current). Komponen utama dalam penyearah gelombang adalah diode yang dikonfiguarsikan secara forward bias. Dalam sebuah power supply tegangan rendah, sebelum tegangan AC tersebut di ubah menjadi tegangan DC maka tegangan AC tersebut perlu di turunkan menggunakan transformator stepdown.Prinsip penyearah (rectifier) yang paling sederhana ditunjukkan pada gambar-1 berikut ini. Transformator (T1) diperlukan untuk menurunkan tegangan AC dari jala-jala listrik pada kumparan primernya menjadi tegangan AC yang lebih kecil pada kumparan sekundernya.

Pada rangkaian ini, dioda (D1) berperan hanya untuk merubah dari arus AC menjadi DC dan meneruskan tegangan positif ke beban R1. Ini yang disebut dengan penyearah setengah gelombang (half wave). Untuk mendapatkan penyearah gelombang penuh (full wave) diperlukan transformator dengancenter tap(CT) seperti pada gambar-2.Tegangan positif phasa yang pertama diteruskan oleh D1 sedangkan phasa yang berikutnya dilewatkan melalui D2 ke beban R1 dengan CT transformator sebagaicommon ground.. Dengan demikian beban R1 mendapat suplai tegangan gelombang penuh seperti gambar di atas. Untuk beberapa aplikasi seperti misalnya untuk men-catu motor dc yang kecil atau lampu pijar dc, bentuk tegangan seperti ini sudah cukup memadai. Walaupun terlihat di sini teganganrippledari kedua rangkaian di atas masih sangat besar.

Gambar 3 adalah rangkaian penyearah setengah gelombang dengan filter kapasitor C yang paralel terhadap beban R. Ternyata dengan filter ini bentuk gelombang tegangan keluarnya bisa menjadi rata. Gambar-4 menunjukkan bentuk keluaran tegangan DC dari rangkaian penyearah setengah gelombang dengan filter kapasitor. Garis b-c kira-kira adalah garis lurus dengan kemiringan tertentu, dimana pada keadaan ini arus untuk beban R1 dicatu oleh tegangan kapasitor. Sebenarnya garis b-c bukanlah garis lurus tetapi eksponensial sesuai dengan sifat pengosongan kapasitor.Kemiringan kurva b-c tergantung dari besar arus (I) yang mengalir ke beban R. Jika arus I = 0 (tidak ada beban) maka kurva b-c akan membentuk garis horizontal. Namun jika beban arus semakin besar, kemiringan kurva b-c akan semakin tajam.

Gambar. Rectifier

d. Komponen Rangkaian Starter Kendaran Bermotor Tutup motor berfungsi sebagai rumah armature dan sebagai tempat magnet tetap (sebagai ganti kumparan medan, pada type motor stater sekarang kumparan mean digantikan dengan magnet permanent). Armature berfungsi sebagai penghasil momen putar. Pada armature terdapat komutator yang berfungsi sebagai terminal kumparan armature. Sikat berfungsi untuk menghantarkan arus listrik ke kumparan armature melalui komutator. Pada motor dibawah 125 cc biasannya sikatnya hanya ada 2, yaitu sikat positif dan sikat negative.

Gambar rangkaian starterTetapi motor dengan cc lebih besar, biasannya memiliki 2 buah sikat posotif dan 2 buah sikat negative, contohnya pada sepeda motor Thunder 125. Pemegang sikat berfungsi sebagai rumah sikat. Didalam pemegang sikat terdapat pegas. Berfungsi menekan sikat agar menempel dengan komutator. Tutup depan dan belakang berfungsi sebagai rumah roda gigi reduksi. Gasket sebagai perapat antara tutup bagian depan dan belakang. Roda gigi reduksi membuat perbandingan putaran antara output motor stater dan roda gigi pinion yang memutar poros engkol. Tujuannya agar didapatkan momen punter yang lebih besar.Pada saat arus melewati konduktor (penghantar A) dan B yang berada antara kutub magnet, maka penghantar A dan B akan menerima gaya dorong berdasarkan garis gaya magnet yang timbul dengan arah seperti pada gambar di samping. Hubungan antar arah arus, arah garis gaya magnet dan arah gaya dorong pada penghantar merujuk pada aturan / kiadah tangan kiri Fleming. Arah arus yang masuk kebalikan dengan arah yang keluar sehingga gaya dorong yang dihasilkan juga saling berlawanan. Oleh karena itu penghantar akan berputar saat arus tersebut mengalir. Untuk membuat penghantar tetap berputar maka digunakan komutator dan sikat (brush).Komponen utama motor stater terdiri dari : armature coil, (kumparan jangkar), komutator, field coil (kumparan medan), dan sikat (brushes). Berdasarkan kaidah tangan kiri Fleming diatas, prinsip kerja dari komponen komponen utama motor stater adalah sebagai berikut : Armature dan field coil dihubungkan dengan batteray secara serie melalui sikat sikat dan komutatoe. Urutan aliran arusnya yaitu dari bateray, relay stater, fiel coil, sikat positif, komutator, armature, sikat negative, dan selanjutnya ke masa.Pada saat arus listrik mengalir, pole core bersama sama field coil akan terbangkit medan magnet. Armature yang juga dialiri arus listrik akan timbul garis gaya magnet sesuai tanda putaran pada gambar di samping. Sesuai dengan kaidah tangan kiri fleming, armature coil sebelah kiri akan terdorong ke atas dan yang sebelah kanannya akan terdorong ke bawah. Dalam hal ini armature coil berfungsi sebagai kopel atau gaya punter, sehingga armature akan berputar. Jumlah kumparan di dalam armature coil banyak, sehingga gaya putar yang ditimbulkan armature coil bekerja saling susul menyusul. Akibatnya putaran armature akan menjadi teratur.e. Memadamkan Bunga Api pada Sistem Pengapian Mobil Tujuan penggunaan system pengapian pada kendaraan adalah menyediakan percikan bunga api bertegangan tinggi pada busi untuk membakar campuran udara/bahan bakar di dalam ruang bakar engine. Mengatur saat pengapian untuk mendapatkan unjuk kerja terbaik dari engine pada seluruh kondisi kerja engine.Tegangan batere kendaraan biasanya 12 atau 24 volt, nilai yang terlalu rendah untuk dapat menghasilkan percikan bunga api pada celah busi di dalam silinder yang bertekanan. Sistem pengapian menghasilkan tegangan sekunder yang tinggi yang dapat mencapai 40.000 volt. Baterai atau alternator menyediakan sumber listrik yang diperlukan oleh rangkaian primer system pengapian untuk menghasilkan medan magnet di sekeliling lilitan primer coil pengapian. Kontak poin distributor atau perangkat sakelar elektronik lainnya mengendalikan pembentukan dan kolapnya medan magnet. Lilitan sekunder coil pengapian di bawah pengaruh medan magnet menghasilkan keluaran tegangan sekunder yang tinggi. Coil pengapian bekerja seperti transformator step-up.Rotor, tutup distributor dan kabel tegangan tinggi mendistribusikan tegangan sekunder pada busi yang sesuai kebutuhan. Tegangan pembakaran menyebabkan celah percikan antara kedua elektroda busi menjadi penghantar listrik (yaitu ionisasi) dan dengan demikian memungkinkan percikan bunga api melompat disepanjang celah. Percikan bunga api listrik mempunyai energi panas yang cukup untuk membakar campuran udara/bahan bakar yang kemudian akan terbakar secara menyeluruh dengan sendirinya.Lamanya percikan pembakaran, atau panjangnya waktu loncatan bunga api listrik, menjadi sangat penting yang hubungannya dengan pengendalian gas buang. Campuran kurus perlu untuk mendapatkan tingkat emisi gas buang yang rendah. Bagaimanapun juga dengan campuran kurus, jika lamanya waktu pembakaran tidak cukup, campuran tidak akan terbakar dengan baik. Lamanya waktu pembakaran harus berada antara 0,8 2 millidetik dengan arus antara 100 150 milliamper untuk mendapatkan pembakaran yang baik. Fungsi dari sistem pengapian pada kendaraan adalah menyediakan percikan bunga api listrik pada busi untuk membakar campuran udara/bahan bakar di dalam ruang bakar engine pada akhir langkah kompresi.

f. Filter Dalam Catu Daya (Power Supply)Power Supply, merupakan perangkat listrik yang komponennya terdiri atas baterai, rectifier, dan inverter. Alat ini berfungsi untuk memberi energi listrik sementara ketika terjadi kegagalan daya pada listrik utama. Selain itu, alat ini juga berfungsi dalam mengamankan sistem komputer dari gangguan listrik yang dapat mengganggu sister komputer baik kerusakan software maupun hardware, serta UPS secara otomatis dapat melakukan stabilisasi tegangan ketika terjadi perubahan tegangan pada input sehingga output yang digunakan sistem komputer berupa tegangan stabil. Power supplay bekerja berdasar kepekaan tegangan, power supplay akan menentukan penyimpangan jalur voltase, misalnya kenaikan tajam, kerendahan, gelombang, dan penyimpangan yang disebabkan pemakaian dengan alat pembangkit tenaga listrik yang murah. Jika kualitas listrik kurang, power supplay mungkin sering berubah ke operasi on baterai. Kegagalan listrik sesaat akibat terputusnya aliran listrik atau akibat sambaran petir dapat meningkatkan arus satu daya dan dapat mematikan suplay arus listrik DC yang menuju motherboard komputer.

Gambar. Rangkaian Power SupplyFilter atau tapis pada power supply merupakan bagian yang berfungsi untuk meratakan atau membuang riak gelombang hasil proses penyearahan gelombang AC dari transformer oleh dioda penyearah. Filter atau tapis yang sering digunakan dalam sebuah power supply adalah filter C, RC dan LC. Berikut adalah beberapa jenis filter atau tapis yang dapat digunakan pada suatu power supply. Filter/Tapis Power Supply Dengan Kapasitor Tapis kapasitor sangat efektif digunakan untuk mengurangi komponen AC pada keluaran penyearah. Pertama akan kita lihat karakter kapasitor sebagai tapis denganmemasang langsung pada keluaran penyearah tanpa memasang beban. Rangkaian power supply dengan filter/tapis kapasitor dapt dilihat pada gambar berikut. Rangkaian Power Supply Dengan Filter Kapasitor Saat sumber tegangan (masukan) dihidupkan, satu diode berkonduksi dan keluaran berusaha mengikuti tegangan transformator. Pada kondisi ini tiba-tiba tegangan kapasitor menjadi besar dan arus yang mengalir menjadi besar (dalam hal ini, i = C dv/dt; dv/dt = ). Saat masukan membesar keluaran juga akan membesar, namun saat masukan menurun tegangan kapaasitor atau keluaran tidak mengalami penurunan tegangan karena tidak ada proses penurunan tegangan. Dalam keadaan ideal ini, tegangan keluaran DC akan sama dengan tegangan puncak masukan dan akan ditahan untuk seterusnya. Efektivitas kapasitor sebagai tapis tergantung pada beberapa faktor, diantaranya adalah : Kapasitas/ukuran kapasitor Nilai beban RL yang dipasang Waktu Ketiga faktor tersebut mempunyai hubungan sebagai berikut : dimana T adalah waktu dalam detik, R adalah hambatan dalam ohm dan C adalah kapasitansi dalam farad. Perkalian RC disebut sebagai konstanta waktu merupakan ukuran seberapa cepat tegangan dan arus tapis (kapasitor) merespon perubahan pada masukan. Kapasitor akan terisi sampai sekitar 62,2% dari tegangan yang dekenakan selama satu konstanta waktu. Demikian saat dikosongkan selama satu konstanta waktu, maka tegangan kapasitor akan turun sebanyak 62,2%. Untuk mengisi kapasitor sampai penuh diperlukan waktu sekitar 5 kali konstanta waktu. Perangkat elektronika mestinya dicatu oleh suplai arus searah DC (direct current) yang stabil agar dapat bekerja dengan baik. Baterai atau accu adalah sumber catu daya DC yang paling baik. Namun untuk aplikasi yang membutuhkan catu daya lebih besar, sumber dari baterai tidak cukup. Sumber catu daya yang besar adalah sumber bolak-balik AC (alternating current) dari pembangkit tenaga listrik. Untuk itu diperlukan suatu perangkat catu daya yang dapat mengubah arus AC menjadi DC. Pada tulisan kali ini disajikan prinsip rangkaian catu daya (power supply) linier mulai dari rangkaian penyearah yang paling sederhana sampai pada catu daya yang ter-regulasi. g. Flash Light KameraKetika sebuah kamera digunakan di ruangan yang kurang cahaya maka penggunaan flash light atau blitz sangat diperlukan untuk menerangi objek yang akan diambil gambarnya. Flash light tersebut memerlukan arus yang sangat besar dan itu tidak disupply langsung oleh baterai. Untuk mendapatkan arus besar, muatan dari baterai terlebih dahulu harus dikumpulkan dalam kapasitor. Baru ketika diperlukan, muatan dari kapasitor disalurkan dan menghasilkan arus yang sangat tinggi untuk digunakan oleh lampu flash light.h. DefibrillatorDefibrillator merupakan mesin kejut yang digunakan untuk menormalkan kembali detak jantung pasien. Alat ini menggunakan arus yang tinggi dan mengalirkannya ke daerah dada pasien secara cepat dan singkat. Arus tinggi tersebut diperoleh dari kapasitor yang menyimpan muatan dari baterai atau catu daya lainnya. Jadi, secara umum prinsip kerjanya sama dengan flash light kamera.Gambar dibawah ini menunjukkan sebuah defibrilator yang sedang digunakan untuk memberikan pertolongan pertama pada orang yang sakit.

i. Guci leydenGuci leyden adalah alat pertama yang digunakan oleh ilmuan untuk menyimpan muatan listrik yang mereka buat. Nama alat tersebut diambil dari tempat dimana alat tersebut diambil dikembangkan pada tahun 1946, yaitu Universitas Leyden, Belanda. Guci leyden merupakan jenis kapasitor pertama.

PENUTUPA. Simpulan Kapasitor mempunyai banyak kegunaan dalam kehidupan. Diantaranya adalah sebagai menyimpan muatan listrik, memilih gelombang radio (tuning), sebagai perata arus pada rectifier, sebagai komponen rangkaian starter kendaraan bermotor, memadamkan bunga api pada system pengapian mobil, sebagai filter dalam catu daya (power supply), flashlight kamera, defbrillator, dan guci leyden. Kapasitor atau kondensator adalah komponen listrik yang digunakan untuk menyimpan muatan listrik. Untuk memilih gelombang pada pesawat penerima radio (tuning). Untuk keperluan ini menggunakan kapasitor variable, kapasitor berfungsi menyimpan muatan listrik untuk kemudian disalurkan lagi. Penyearah gelombang (rectifier) adalah bagian dari power supply / catu daya yang berfungsi untuk mengubah sinyal tegangan AC (Alternating Current) menjadi tegangan DC (Direct Current). Tujuan penggunaan system pengapian pada kendaraan adalah menyediakan percikan bunga api bertegangan tinggi pada busi untuk membakar campuran udara/bahan bakar di dalam ruang bakar engine. Power Supply, merupakan perangkat listrik yang komponennya terdiri atas baterai, rectifier, dan inverter. Alat ini berfungsi untuk memberi energi listrik sementara ketika terjadi kegagalan daya pada listrik utama. Selain itu, alat ini juga berfungsi dalam mengamankan sistem komputer.