Prinsip Kerja Kapasitor

Untuk menunjukkan bagaimana kapasitor berfungsi, mari kita pertimbangkan struktur paling dasar dari sebuah kapasitor. Kapasitor dibuat dari dua pelat konduktif yang paralel dan dipisahkan oleh dielektrik yang merupakan kapasitor plat paralel. Apabila kita menghubungkan sebuah bateri (sumber tegangan DC) di antara kapasitor, satu pelat (pelat-I) terhubung ke ujung positif, dan pelat lainnya (pelat-II) terhubung ke ujung negatif bateri. Pada situasi ini, potensi bateri diterapkan pada kapasitor tersebut. Dalam keadaan setabil, arus dari bateri mencoba mengalir melalui kapasitor ini dari pelat positif (pelat-I) ke pelat negatif (pelat-II) tetapi tidak dapat mengalir disebabkan pemisahan kedua pelat dengan bahan isolasi.

Medan elektrik muncul di seberang kapasitor. Seiring berjalannya waktu, pelat positif (pelat I) akan mengumpulkan muatan positif dari bateri, dan pelat negatif (pelat II) akan mengumpulkan muatan negatif dari bateri. Setelah periode tertentu, kapasitor menyimpan jumlah muatan maksimum sesuai kapasitansi relatif terhadap tegangan tersebut. Rentang waktu ini disebut waktu pengisian kapasitor ini.

Setelah menghapus bateri dari kapasitor, kedua pelat ini akan memegang muatan positif dan negatif untuk jangka waktu tertentu. Dengan demikian, kapasitor bertindak sebagai sumber energi listrik.

Jika kedua ujung (pelat I dan pelat II) dihubungkan ke beban, arus akan mengalir melalui beban ini dari pelat-I ke pelat-II hingga semua muatan hilang dari kedua pelat. Rentang waktu ini dikenal sebagai waktu pengosongan kapasitor.

Kapasitor dalam Rangkaian DC

Misalkan kapasitor dihubungkan ke bateri melalui saklar.

Apabila saklar dinyalakan, yaitu pada t = +0, arus akan mulai mengalir melalui kapasitor tersebut. Setelah periode tertentu (yaitu waktu pengisian) kapasitor tidak akan membiarkan arus mengalir lebih lanjut. Hal ini disebabkan oleh akumulasi muatan maksimum pada kedua pelat dan kapasitor bertindak sebagai sumber yang memiliki ujung positif terhubung ke ujung positif bateri dan memiliki ujung negatif terhubung ke ujung negatif bateri dengan potensi yang sama.

Oleh karena perbedaan potensial nol antara bateri dan kapasitor, tidak ada arus yang akan mengalir melaluinya. Jadi, dapat dikatakan bahwa pada awalnya kapasitor adalah rangkaian pendek dan akhirnya menjadi rangkaian terbuka ketika terhubung ke bateri atau sumber DC.

Kapasitor dalam Rangkaian AC

Misalkan kapasitor dihubungkan ke sumber AC. Pertimbangkan, pada momen tertentu dari separuh positif tegangan bolak-balik ini, pelat-I mendapatkan polaritas positif dan pelat-II polaritas negatif. Pada saat itu, pelat-I mengumpulkan muatan positif dan pelat-II mengumpulkan muatan negatif.

Namun, pada separuh negatif dari tegangan bolak-balik yang diterapkan, pelat-I mendapatkan muatan negatif dan pelat-II muatan positif. Tidak ada aliran elektron antara kedua pelat ini disebabkan dielektrik yang ditempatkan di antara pelat, tetapi mereka mengubah polaritas mereka sesuai dengan perubahan polaritas sumber. Pelat kapasitor mengalami pengisian dan pengosongan secara bergantian oleh AC.