Kapasitor (Kondensator): Pengertian, Fungsi, Cara Kerja, Rumus, dan Jenis-Jenisnya Lengkap

Kapasitor: Pengertian, Fungsi, Cara Kerja, Rumus, dan Jenis-Jenisnya (Panduan Lengkap)

Kapasitor adalah salah satu komponen elektronik pasif yang paling sering digunakan dalam rangkaian listrik maupun rangkaian elektronika. Hampir semua perangkat modern—mulai dari kipas angin, mesin cuci, TV, charger HP, speaker aktif, power supply, hingga panel kontrol industri—memiliki kapasitor di dalamnya.

Keberadaan kapasitor sangat penting karena komponen ini mampu menyimpan muatan listrik sementara, lalu melepaskannya kembali saat dibutuhkan. Karena karakteristik tersebut, kapasitor sering digunakan untuk menstabilkan tegangan, menyaring noise, memperbaiki faktor daya, membantu starting motor, dan banyak fungsi teknis lainnya.

Jenis dan Tipe Kondensator Kapasitor (Keterangan Lengkap)

Walaupun terlihat kecil dan sederhana, kapasitor sebenarnya memiliki prinsip kerja yang sangat fundamental dalam dunia kelistrikan. Bahkan konsep kapasitor menjadi dasar dari banyak teknologi modern seperti filter sinyal, rangkaian resonansi radio, rangkaian timing, hingga sistem konversi daya pada inverter dan SMPS (Switch Mode Power Supply).

Pada artikel ini, kita akan membahas kapasitor secara lengkap: mulai dari pengertian, struktur, fungsi, cara kerja, rumus penting, hingga jenis-jenis kapasitor berdasarkan polaritas, nilai kapasitansi, dan bahan dielektriknya.

---

Daftar Isi

1. Pengertian Kapasitor

2. Sejarah Singkat Kapasitor

3. Struktur Kapasitor dan Bagian-Bagiannya

4. Satuan Kapasitor dan Nilai Kapasitansi

5. Fungsi Kapasitor dalam Rangkaian

6. Cara Kerja Kapasitor (DC dan AC)

7. Rumus Kapasitor yang Wajib Dipahami

8. Jenis Kapasitor Berdasarkan Kapasitansi

9. Jenis Kapasitor Berdasarkan Polaritas

10. Jenis Kapasitor Berdasarkan Bahan Dielektrik

11. Aplikasi Kapasitor di Dunia Rumah Tangga dan Industri

12. Cara Membaca Kode Kapasitor

13. Kerusakan Kapasitor dan Ciri-Cirinya

14. Tips Memilih Kapasitor yang Benar

15. Kesimpulan

16. FAQ (Pertanyaan yang Sering Ditanyakan)

---

1. Pengertian Kapasitor

Kapasitor adalah komponen elektronik pasif yang memiliki kemampuan untuk menyimpan muatan listrik dalam bentuk energi medan listrik. Kapasitor sering juga disebut sebagai kondensator, terutama pada istilah teknik lama yang masih sering digunakan di bidang kelistrikan.

Secara umum, kapasitor tersusun dari dua buah konduktor (plat logam) yang dipisahkan oleh bahan isolator yang disebut dielektrik. Dielektrik ini bisa berupa udara, kertas, plastik, keramik, mika, atau elektrolit tergantung jenis kapasitornya.

Kapasitor bekerja dengan prinsip bahwa ketika diberi tegangan, elektron akan terkumpul pada salah satu plat dan meninggalkan plat lainnya. Kondisi ini menciptakan perbedaan muatan dan medan listrik di antara dua plat tersebut. Energi yang tersimpan di dalam medan listrik inilah yang disebut sebagai energi kapasitor.

Kapasitor berbeda dengan baterai. Jika baterai menyimpan energi dalam bentuk reaksi kimia, kapasitor menyimpan energi dalam bentuk medan listrik. Karena itu kapasitor dapat mengisi dan mengosongkan muatan jauh lebih cepat dibanding baterai, walaupun kapasitas energinya jauh lebih kecil.

Dalam praktik elektronika, kapasitor tidak hanya digunakan untuk menyimpan muatan, tetapi juga untuk mengatur respon frekuensi, menghalangi arus DC, melewatkan sinyal AC, meredam ripple tegangan, hingga membantu starting motor listrik.

---

2. Sejarah Singkat Kapasitor

Konsep kapasitor berkembang dari eksperimen awal mengenai listrik statis. Salah satu perangkat paling awal yang dikenal sebagai bentuk kapasitor adalah Leyden Jar (botol Leyden) yang ditemukan pada abad ke-18. Leyden Jar mampu menyimpan muatan listrik statis dalam jumlah cukup besar untuk ukuran saat itu.

Michael Faraday adalah salah satu tokoh penting yang mengembangkan konsep kapasitansi secara ilmiah. Nama satuan kapasitansi yaitu Farad (F) diambil dari nama Faraday sebagai bentuk penghormatan terhadap kontribusinya di bidang elektromagnetik.

Perkembangan kapasitor terus berlanjut seiring kemajuan teknologi material. Dari kapasitor sederhana berbasis udara, berkembang menjadi kapasitor kertas, kapasitor elektrolit, kapasitor tantalum, hingga kapasitor film dan multilayer ceramic capacitor (MLCC) yang sekarang banyak digunakan pada perangkat digital modern.

Saat ini, kapasitor bukan hanya digunakan dalam rangkaian analog klasik, tetapi juga menjadi komponen kunci dalam teknologi switching power supply, inverter motor, sistem tenaga surya, hingga kendaraan listrik.

---

3. Struktur Kapasitor dan Bagian-Bagiannya

Secara struktur, kapasitor selalu memiliki tiga elemen utama:

1. Dua plat konduktor

2. Bahan dielektrik (isolator)

3. Terminal atau kaki kapasitor

Plat konduktor biasanya terbuat dari aluminium, tembaga, atau material logam lain yang memiliki konduktivitas tinggi. Plat ini berfungsi sebagai tempat penumpukan muatan listrik.

Dielektrik adalah bahan isolator yang memisahkan dua plat konduktor. Fungsi dielektrik bukan hanya mencegah hubungan singkat, tetapi juga menentukan nilai kapasitansi, kekuatan tegangan, dan stabilitas kapasitor.

Terminal kapasitor adalah jalur penghubung antara kapasitor dan rangkaian. Pada kapasitor polar, terminal memiliki tanda positif (+) dan negatif (–). Pada kapasitor non-polar, terminal tidak memiliki arah khusus.

Selain itu, beberapa kapasitor memiliki bagian tambahan seperti casing pelindung, vent (pengaman tekanan) pada kapasitor elektrolit, serta marking kode nilai.

---

4. Satuan Kapasitor dan Nilai Kapasitansi

Nilai kapasitor diukur dalam satuan Farad (F). Namun dalam praktik elektronika, satuan Farad terlalu besar karena kapasitor pada rangkaian elektronik umumnya bernilai kecil.

Karena itu, nilai kapasitor biasanya ditulis dalam satuan turunan:

• Mikrofarad (µF) = 10⁻⁶ F

• Nanofarad (nF) = 10⁻⁹ F

• Pikofarad (pF) = 10⁻¹² F

Sebagai gambaran, kapasitor pada rangkaian audio biasanya berkisar 1 µF hingga 4700 µF, sedangkan kapasitor pada rangkaian frekuensi tinggi (RF) bisa hanya beberapa pF hingga ratusan pF.

Nilai kapasitansi dipengaruhi oleh beberapa faktor utama:

• Luas permukaan plat

• Jarak antar plat

• Jenis bahan dielektrik (permitivitas)

Semakin besar luas plat, semakin besar kapasitansi. Semakin dekat jarak antar plat, semakin besar kapasitansi. Semakin tinggi permitivitas dielektrik, semakin besar kapasitansi.

---

5. Fungsi Kapasitor dalam Rangkaian

Kapasitor memiliki fungsi yang sangat luas, baik pada rangkaian elektronika kecil maupun sistem tenaga listrik. Berikut fungsi-fungsi kapasitor yang paling umum.

---

5.1 Kapasitor sebagai Kopling (Coupling Capacitor)

Kapasitor sering digunakan sebagai kopling antara dua tahap rangkaian, misalnya pada amplifier audio. Kapasitor kopling berfungsi melewatkan sinyal AC tetapi menahan arus DC.

Dengan demikian, tegangan DC dari tahap sebelumnya tidak masuk ke tahap berikutnya, sehingga rangkaian lebih stabil dan aman.

---

5.2 Kapasitor sebagai Filter

Kapasitor sangat umum digunakan sebagai filter, terutama pada power supply DC. Setelah tegangan AC disearahkan oleh dioda, tegangan DC masih memiliki ripple. Kapasitor filter berfungsi menyimpan muatan pada puncak tegangan dan melepaskannya saat tegangan turun, sehingga ripple berkurang.

Semakin besar nilai kapasitor filter, semakin kecil ripple, tetapi ukuran fisik dan biaya juga meningkat.

---

5.3 Kapasitor sebagai Bypass atau Decoupling

Pada rangkaian digital dan mikrokontroler, kapasitor kecil (biasanya 0.1 µF keramik) dipasang dekat IC sebagai decoupling capacitor. Fungsinya meredam noise tegangan dan menyediakan arus sesaat saat IC membutuhkan switching cepat.

Tanpa kapasitor decoupling, rangkaian digital bisa mengalami reset sendiri, error, atau gangguan sinyal.

---

5.4 Kapasitor sebagai Pembentuk Waktu (Timing)

Kapasitor bersama resistor dapat membentuk rangkaian RC (resistor-capacitor) yang menghasilkan konstanta waktu. Rangkaian RC digunakan untuk delay, timer, osilator sederhana, dan pengatur frekuensi.

Contoh penerapannya adalah pada rangkaian lampu kedip, rangkaian delay relay, hingga rangkaian pembangkit PWM sederhana.

---

5.5 Kapasitor sebagai Pembentuk Frekuensi dan Resonansi

Dalam rangkaian radio, kapasitor digunakan bersama induktor untuk membentuk rangkaian resonansi LC. Resonansi LC memungkinkan pemilihan frekuensi tertentu, misalnya untuk tuning radio.

Kapasitor variabel (varco) sangat umum pada radio analog lama untuk mengatur frekuensi penerimaan.

---

5.6 Kapasitor untuk Starting Motor 1 Fasa

Pada motor listrik 1 fasa seperti kipas angin, pompa air, dan mesin cuci, kapasitor digunakan untuk membantu starting dan meningkatkan torsi awal.

Motor 1 fasa secara alami sulit start karena medan magnetnya tidak berputar. Kapasitor membantu menciptakan perbedaan fasa antara kumparan utama dan kumparan bantu, sehingga muncul medan putar semu.

---

5.7 Kapasitor untuk Perbaikan Faktor Daya (Power Factor Correction)

Pada sistem tenaga listrik industri, kapasitor bank digunakan untuk memperbaiki faktor daya. Beban induktif seperti motor dan trafo menyebabkan faktor daya turun. Kapasitor memberikan daya reaktif kapasitif yang mengimbangi daya reaktif induktif, sehingga faktor daya naik.

Dengan faktor daya yang baik, arus turun, rugi daya turun, dan biaya listrik industri dapat lebih hemat.

---

5.8 Kapasitor untuk Proteksi Percikan (Snubber)

Kapasitor juga digunakan sebagai snubber untuk mengurangi loncatan bunga api (arcing) pada kontak relay atau saklar. Snubber membantu meredam lonjakan tegangan (transient) ketika beban induktif diputus.

Ini membuat relay lebih awet dan mengurangi gangguan elektromagnetik (EMI).

---

6. Cara Kerja Kapasitor (DC dan AC)

Cara kerja kapasitor dapat dijelaskan melalui dua kondisi utama: ketika kapasitor diberi tegangan DC dan ketika kapasitor diberi sinyal AC.

6.1 Cara Kerja Kapasitor pada Tegangan DC

Ketika kapasitor dihubungkan ke sumber DC, arus akan mengalir sesaat untuk mengisi kapasitor. Saat pengisian terjadi, muatan positif akan terkumpul pada salah satu plat dan muatan negatif pada plat lainnya.

Pada awal pengisian, arus relatif besar karena kapasitor masih kosong. Semakin lama, kapasitor semakin terisi sehingga tegangan kapasitor mendekati tegangan sumber. Ketika tegangan kapasitor sudah sama dengan tegangan sumber, arus berhenti.

Dalam kondisi steady-state DC, kapasitor bersifat seperti rangkaian terbuka (open circuit). Ini berarti kapasitor tidak melewatkan arus DC secara terus-menerus.

---

6.2 Cara Kerja Kapasitor pada Tegangan AC

Pada tegangan AC, polaritas tegangan berubah-ubah. Akibatnya kapasitor terus menerus mengisi dan mengosongkan muatan sesuai perubahan polaritas.

Karena proses pengisian dan pengosongan ini terjadi terus-menerus, kapasitor seolah-olah “melewatkan” arus AC. Inilah sebabnya kapasitor dapat digunakan untuk coupling sinyal AC dan filter frekuensi.

Pada AC, kapasitor memiliki impedansi yang disebut reaktansi kapasitif (Xc). Nilai Xc bergantung pada frekuensi dan nilai kapasitansi. Semakin tinggi frekuensi, semakin kecil Xc, sehingga kapasitor lebih mudah melewatkan sinyal frekuensi tinggi.

---

7. Rumus Kapasitor yang Wajib Dipahami

Untuk memahami kapasitor lebih dalam, ada beberapa rumus dasar yang sering digunakan dalam elektronika.

---

7.1 Rumus Kapasitansi

Kapasitansi adalah perbandingan muatan terhadap tegangan:

$$C = \frac{Q}{V}$$

Keterangan:

• C = kapasitansi (F)

• Q = muatan listrik (Coulomb)

• V = tegangan (Volt)

---

7.2 Rumus Energi yang Tersimpan pada Kapasitor

Energi yang tersimpan:

$$E = \frac{1}{2}CV^2$$

Keterangan:

• E = energi (Joule)

• C = kapasitansi (F)

• V = tegangan (V)

---

7.3 Reaktansi Kapasitif (Xc)

$$X_c = \frac{1}{2\pi f C}$$

Keterangan:

• Xc = reaktansi kapasitif (Ohm)

• f = frekuensi (Hz)

• C = kapasitansi (F)

---

7.4 Konstanta Waktu RC

Konstanta waktu:

$$\tau = R \cdot C$$

Keterangan:

• τ = konstanta waktu (detik)

• R = resistansi (Ohm)

• C = kapasitansi (F)

---

8. Jenis Kapasitor Berdasarkan Kapasitansi

Berdasarkan kemampuan perubahan nilainya, kapasitor dibagi menjadi dua:

---

8.1 Kapasitor Tetap

Kapasitor tetap adalah kapasitor yang nilai kapasitansinya tidak bisa diubah. Nilainya sudah ditentukan oleh pabrik dan tertulis pada body kapasitor.

Kapasitor tetap adalah jenis yang paling banyak digunakan karena hampir semua rangkaian elektronik membutuhkan nilai yang stabil.

---

8.2 Kapasitor Variabel

Kapasitor variabel adalah kapasitor yang nilai kapasitansinya dapat diatur. Contoh paling umum adalah varco (variable capacitor) dan trimmer capacitor.

Kapasitor variabel sering digunakan pada rangkaian RF, penerima radio, pemancar, dan rangkaian tuning frekuensi.

---

9. Jenis Kapasitor Berdasarkan Polaritas

Berdasarkan polaritas, kapasitor dibagi menjadi dua kategori besar:

---

9.1 Kapasitor Polar

Kapasitor polar adalah kapasitor yang memiliki terminal positif dan negatif. Kapasitor ini wajib dipasang sesuai arah, karena jika terbalik dapat rusak bahkan meledak.

Jenis kapasitor polar yang paling umum adalah kapasitor elektrolit (ELCO) dan kapasitor tantalum.

Kapasitor polar biasanya memiliki nilai kapasitansi besar, mulai dari 1 µF hingga ribuan µF, sehingga sering dipakai pada filter power supply.

---

9.2 Kapasitor Non-Polar

Kapasitor non-polar tidak memiliki kutub positif atau negatif. Kapasitor ini dapat dipasang bolak-balik tanpa masalah.

Kapasitor non-polar biasanya digunakan pada rangkaian AC, rangkaian frekuensi tinggi, serta aplikasi motor AC seperti kapasitor start/run.

---

10. Jenis Kapasitor Berdasarkan Bahan Dielektrik

Kapasitor juga dapat dibedakan berdasarkan bahan dielektrik yang digunakan. Ini penting karena bahan dielektrik menentukan karakteristik kapasitor seperti stabilitas, ESR, toleransi, dan kemampuan kerja pada frekuensi tinggi.

10.1 Kapasitor Keramik (Ceramic Capacitor)

Kapasitor keramik sangat umum pada rangkaian elektronik modern. Kapasitor ini memiliki nilai kecil hingga sedang, sangat cocok untuk frekuensi tinggi, dan banyak digunakan sebagai decoupling.

Kapasitor keramik tersedia dalam bentuk disc dan MLCC (SMD).

---

10.2 Kapasitor Film (Polyester, Polypropylene, Mylar)

Kapasitor film memiliki stabilitas yang baik dan ESR rendah. Jenis ini sering digunakan pada rangkaian audio, filter, snubber, dan aplikasi AC.

Polypropylene biasanya lebih unggul untuk aplikasi daya karena loss lebih kecil.

---

10.3 Kapasitor Elektrolit (Electrolytic Capacitor / ELCO)

Kapasitor elektrolit adalah kapasitor polar yang memiliki kapasitansi besar. Jenis ini sangat umum pada power supply, amplifier, inverter, dan rangkaian DC.

Kelemahannya adalah umur terbatas karena elektrolit dapat mengering akibat panas.

---

10.4 Kapasitor Tantalum

Kapasitor tantalum memiliki kapasitansi besar dengan ukuran lebih kecil dibanding ELCO. Namun kapasitor tantalum sensitif terhadap tegangan lebih dan pemasangan terbalik.

Jenis ini sering dipakai pada perangkat elektronik presisi dan perangkat portable.

---

10.5 Kapasitor Mika

Kapasitor mika terkenal stabil dan cocok untuk frekuensi tinggi. Biasanya digunakan pada rangkaian RF, osilator, dan alat ukur.

---

10.6 Kapasitor Kertas (Paper Capacitor)

Kapasitor kertas banyak digunakan pada perangkat elektronik lama. Saat ini penggunaannya berkurang karena digantikan kapasitor film yang lebih stabil.

---

10.7 Kapasitor Polycarbonate

Kapasitor polycarbonate memiliki stabilitas suhu yang baik dan loss rendah. Namun saat ini mulai jarang karena materialnya kurang umum dibanding film lain.

---

11. Aplikasi Kapasitor di Rumah Tangga dan Industri

Kapasitor dapat ditemukan pada banyak perangkat sehari-hari:

• Kipas angin: kapasitor run untuk menggeser fasa

• Mesin cuci: kapasitor motor dan filter EMI

• AC split: kapasitor kompresor dan fan motor

• TV dan charger: kapasitor filter power supply

• Inverter: kapasitor DC-link

• Panel industri: kapasitor bank koreksi faktor daya

• SMPS: kapasitor output ripple filter

Di industri, kapasitor juga digunakan dalam skala besar pada sistem kompensasi daya reaktif, filter harmonisa, dan stabilisasi tegangan.

---

12. Cara Membaca Kode Kapasitor

Kapasitor kecil sering tidak menuliskan nilai dalam µF, tetapi memakai kode 3 digit.

Contoh:

• 104 = 10 × 10⁴ pF = 100.000 pF = 100 nF = 0,1 µF

• 103 = 10 × 10³ pF = 10.000 pF = 10 nF

• 472 = 47 × 10² pF = 4.700 pF

Selain kode nilai, kapasitor juga memiliki kode toleransi seperti:

• J = ±5%

• K = ±10%

• M = ±20%

---

13. Kerusakan Kapasitor dan Ciri-Cirinya

Kapasitor termasuk komponen yang sering rusak, terutama kapasitor elektrolit.

Ciri-ciri kapasitor rusak antara lain:

• Body menggembung

• Bocor cairan elektrolit

• Nilai kapasitansi turun jauh

• ESR meningkat

• Perangkat mati total atau tidak stabil

• Motor tidak kuat start (kapasitor motor lemah)

Pada power supply, kapasitor rusak sering menyebabkan ripple besar sehingga perangkat restart, noise, atau tidak bisa menyala.

---

14. Tips Memilih Kapasitor yang Benar

Agar tidak salah memilih kapasitor, perhatikan beberapa hal berikut:

1. Nilai kapasitansi (µF, nF, pF)

2. Tegangan kerja (minimal harus lebih tinggi dari tegangan rangkaian)

3. Polaritas (polar atau non-polar)

4. Suhu kerja (85°C atau 105°C untuk ELCO)

5. ESR (untuk power supply switching pilih low ESR)

6. Ukuran fisik dan jarak kaki

7. Tipe aplikasi (AC motor, filter DC, RF, audio)

Kesalahan paling fatal adalah memasang kapasitor polar terbalik atau memasang kapasitor dengan tegangan rating terlalu rendah.

---

Kesimpulan

Kapasitor adalah komponen elektronik pasif yang berfungsi menyimpan muatan listrik sementara dalam bentuk energi medan listrik. Kapasitor tersusun dari dua plat konduktor yang dipisahkan oleh dielektrik, dan memiliki nilai kapasitansi yang diukur dalam Farad.

Kapasitor memiliki fungsi luas seperti coupling, filter, decoupling, timing, resonansi, starting motor, koreksi faktor daya, hingga snubber proteksi. Cara kerja kapasitor berbeda pada DC dan AC, sehingga penggunaannya dalam rangkaian harus disesuaikan dengan kebutuhan.

Jenis kapasitor sangat beragam, mulai dari kapasitor tetap dan variabel, kapasitor polar dan non-polar, hingga kapasitor berdasarkan bahan dielektrik seperti keramik, film, elektrolit, tantalum, mika, dan lainnya.

Dengan memahami kapasitor secara teknis, Anda akan lebih mudah menganalisis rangkaian elektronik, melakukan perbaikan, serta memilih kapasitor yang tepat untuk kebutuhan rumah tangga maupun industri.

---

FAQ (Pertanyaan yang Sering Ditanyakan)

1. Kapasitor itu untuk apa?
Kapasitor digunakan untuk menyimpan muatan listrik sementara, menyaring ripple, melewatkan sinyal AC, serta banyak fungsi lain seperti starting motor dan koreksi faktor daya.

2. Apa bedanya kapasitor dan baterai?
Kapasitor menyimpan energi dalam medan listrik, sedangkan baterai menyimpan energi dalam reaksi kimia. Kapasitor cepat charge/discharge tetapi energinya kecil.

3. Kenapa kapasitor elektrolit bisa meledak?
Biasanya karena polaritas terbalik, tegangan melebihi rating, atau kapasitor sudah rusak akibat panas sehingga tekanan internal meningkat.

4. Kapasitor motor berbeda dengan kapasitor biasa?
Ya. Kapasitor motor biasanya non-polar, dirancang untuk AC, dan memiliki rating tegangan AC tinggi seperti 450 VAC.

5. Apa penyebab kipas angin lemah putarannya?
Salah satu penyebab paling umum adalah kapasitor motor melemah atau nilainya turun.

Berbagi :