Apa itu Kapasitor Udara: Rangkaian, Cara Kerja & Aplikasinya

SEBUAH kapasitor variabel merupakan salah satu jenis kapasitor yang memiliki nilai kapasitansi variabel. Ini kapasitor termasuk dua pelat di mana area di antara pelat ini hanya disesuaikan untuk mengubah kapasitansi kapasitor. Kapasitor ini tersedia dalam dua jenis kapasitor udara & kapasitor pemangkas. Umumnya kapasitor ini digunakan terutama pada sirkuit LC untuk penyetelan frekuensi dalam radio. Maka artikel ini membahas tentang gambaran salah satu jenis kapasitor variabel seperti kapasitor udara - kerja & aplikasinya.

Apa itu Kapasitor Udara?

Sebuah Definisi kapasitor udara adalah kapasitor yang menggunakan udara sebagai media dielektrik. Kapasitor ini dapat dirancang dalam bentuk kapasitansi tetap atau variabel. Jenis kapasitansi tetap tidak sering digunakan karena ada perbedaan jenis kapasitor tersedia dengan karakteristik unggul sedangkan jenis kapasitansi variabel lebih sering digunakan karena konstruksinya yang sederhana.

Kapasitor udara umumnya dibuat dengan dua set pelat logam setengah lingkaran yang dipisahkan melalui udara bahan dielektrik . Di pelat logam ini, satu set permanen & set lainnya terhubung ke poros yang memungkinkan operator memutar rakitan untuk mengubah kapasitansi bila diperlukan. Ketika tumpang tindih antara dua pelat logam lebih besar, kapasitansi lebih tinggi. Jadi kondisi kapasitansi tertinggi dicapai setelah tumpang tindih antara dua set pelat logam maksimum sedangkan kondisi kapasitansi terendah dicapai setelah tidak ada tumpang tindih. Untuk kontrol kapasitansi yang lebih baik, penyetelan yang lebih halus, dan peningkatan presisi, digunakan mekanisme roda gigi reduksi.

Kapasitor udara memiliki nilai kapasitansi kecil yang berkisar antara 100 pF – 1 nF sedangkan tegangan operasi berkisar antara 10 hingga 1000V. Tegangan tembus dielektrik lebih kecil sehingga gangguan listrik akan berubah di dalam kapasitor sehingga hal ini dapat menyebabkan kerusakan kerja kapasitor udara.

Konstruksi Kapasitor Udara & Cara Kerjanya

Kapasitor yang dapat disesuaikan seperti kapasitor udara mencakup serangkaian pelat aluminium setengah lingkaran yang berputar di atas poros tengah yang diatur di antara satu set pelat aluminium tetap dengan jarak yang sama. Kapasitor ini memiliki lubang bor di tengahnya untuk melewati batang kendali. Untuk mengontrol batang ini, cakram-cakram alternatif dihubungkan untuk mengalirkannya secara bebas ke seluruh yang lain yang berarti bahwa cakram-cakram itu dipisahkan secara efisien menjadi dua kelompok yang bersama-sama membentuk dua daerah pelat kapasitor.

Setelah cakram kapasitor dalam bentuk setengah lingkaran, kemudian memutar set bergerak menyebabkan jumlah di mana kedua kelompok tumpang tindih berubah ke seluruh area pelat. Ketika kapasitansi kapasitor ini tergantung pada luas pelat keseluruhannya, maka perubahan di dalam luasan tersebut dapat menyebabkan perubahan yang setara dalam kapasitansi komponen, sehingga operator diperbolehkan untuk mengubah nilai komponen sesuka hati.

Ketika pelat aluminium bergerak diputar, dan jumlah tumpang tindih antara pelat statis & bergerak akan berubah. Udara di antara set pelat ini bekerja seperti dielektrik efektif yang mengisolasi set satu sama lain. Ketika kapasitansi kapasitor tergantung pada ukuran bersama pelat, maka penyesuaian ini hanya memungkinkan nilai kapasitor udara untuk disesuaikan.

Sirkuit Kapasitor Udara

Rangkaian kapasitor udara sederhana ditunjukkan di bawah ini. Kapasitor ini menggunakan udara sebagai dielektrik dan dirancang dengan menggunakan dua lembaran logam atau pelat logam yang dihubungkan secara paralel dengan jarak tertentu satu sama lain. Kapasitor menyimpan energi dalam bentuk muatan listrik pada pelat.

Setelah tegangan diterapkan ke kapasitor udara untuk mengukur muatan pada dua pelat, maka rasio muatan 'Q' dengan tegangan 'V' akan memberikan nilai kapasitansi untuk kapasitor dengan demikian, diberikan seperti C = T/V. Persamaan ini juga dapat ditulis untuk memberikan rumus untuk mengukur jumlah muatan pada dua pelat seperti Q = C x V.

Setelah arus listrik disuplai ke dalam kapasitor, maka kapasitor akan terisi, sehingga medan elektrostatik akan menjadi sangat kuat karena menyimpan lebih banyak energi di antara kedua pelat.

Demikian pula, ketika arus mengalir keluar dari kapasitor udara maka beda potensial di antara kedua pelat ini akan berkurang & medan elektrostatik berkurang ketika energi listrik menjauh dari pelat. Jadi kapasitansi adalah salah satu sifat kapasitor yang digunakan untuk menyimpan muatan listrik pada kedua pelatnya dalam bentuk medan elektrostatik.

Permittivitas Kapasitor Udara

Permitivitas dapat didefinisikan sebagai properti dari masing-masing bahan jika tidak media yang digunakan untuk mengukur resistansi yang ditawarkan terhadap pembentukan medan listrik. Ini dilambangkan dengan huruf Yunani 'ϵ' (epsilon) & satuannya adalah F/m atau farad per meter.

Jika kita mempertimbangkan kapasitor yang mencakup dua pelat yang dipisahkan oleh jarak 'd', media dielektrik seperti udara digunakan di antara kedua pelat ini. Di antara dua pelat kapasitor, terdapat molekul yang membentuk momen dipol listrik. Dipol listrik berarti, sepasang muatan yang berlawanan dan sama besar. Misalnya, sebuah molekul mengandung muatan positif di satu ujung dan muatan negatif di ujung lain yang dipisahkan oleh jarak tertentu seperti yang ditunjukkan pada gambar berikut.

Dalam diagram berikut, molekul umumnya disejajarkan secara acak di dalam pelat kapasitor. Begitu kita menerapkan medan listrik ke pelat-pelat ini secara eksternal, maka molekul-molekul di dalam kapasitor menjadi sejajar dengan cara yang lebih baik yang dikenal sebagai kemampuan polarisasi. Jadi, momen dipol mereka menghasilkan medan listriknya sendiri. Medan listrik ini melawan medan listrik yang diterapkan secara eksternal sehingga menjadi seperti kutub serupa dari dua magnet yang terus menolak satu sama lain.

Ketika molekul berbaris sendiri atau mereka lebih terpolarisasi, mereka menentang medan listrik eksternal yang kita sebut sebagai permitivitas. Di sini, permitivitas mengukur resistansi yang ditawarkan oleh material atau medium terhadap medan listrik luar.

Jika permitivitas medium lebih tinggi, maka molekul medium itu terpolarisasi lebih baik & dengan demikian mereka menawarkan lebih banyak resistensi terhadap medan listrik eksternal. Demikian juga, jika permitivitas medium rendah, maka molekul terpolarisasi lemah, sehingga mereka menawarkan lebih sedikit resistensi terhadap medan listrik eksternal.

Permitivitas tidak konstan, sehingga bervariasi dengan berbagai faktor seperti suhu, kelembaban, tipe sedang, frekuensi medan, kuat medan listrik, dll.

Permitivitas memainkan peran penting dalam menentukan kapasitansi kapasitor. Jadi, kapasitansi kapasitor pelat paralel dihitung dengan

C = x A/d

Di mana,

'A' adalah luas pelat tunggal.

'd' adalah jarak antara dua pelat kapasitor.

'ϵ' adalah permitivitas media di antara dua pelat kapasitor.

Jika Anda mengamati kapasitor berikut, permitivitas dapat mempengaruhi dengan jelas kapasitansi kapasitor.
Pada dua kapasitor berikut, dielektrik yang digunakan pada kapasitor sisi kiri adalah udara. Jadi permitivitas relatif kapasitor udara ini sedikit > 1 yaitu 1,0006.

Demikian pula pada kapasitor kedua, dielektrik yang digunakan adalah kaca. Jadi permitivitas kapasitor ini kira-kira 4,9 hingga 7,5. Jadi, dibandingkan dengan kapasitor udara, kapasitor dengan dielektrik kaca memiliki permitivitas tinggi.

Jadi, material dengan permitivitas lebih kecil akan memberikan kapasitansi yang lebih sedikit & material dengan permitivitas yang lebih tinggi akan memberikan kapasitansi yang tinggi. Dengan demikian, permitivitas memainkan peran utama dalam menentukan nilai kapasitansi.

Karakteristik

Ciri-ciri kapasitor udara antara lain sebagai berikut.

• Kapasitor udara bersifat non-polar yang berarti kapasitor ini dapat digunakan dengan aman dalam aplikasi AC sampai nilai tegangan tertinggi tidak terlampaui.
• Kapasitor ini memiliki kapasitansi kecil yang berkisar antara 100pF & 1nF.
• Tegangan operasi maksimum terutama tergantung pada dimensi fisik kapasitor.
• Tegangan kerja yang tinggi membutuhkan ruang di antara dua pelat yang cukup untuk menghindari gangguan listrik udara.
• Kekuatan dielektrik udara lebih rendah daripada banyak bahan lain, yang membuat kapasitor ini tidak cocok untuk tegangan tinggi.

Keuntungan

Itu keuntungan dari kapasitor udara termasuk berikut ini.

• Ini memiliki arus bocor yang lebih sedikit yang berarti bahwa kerugian operasi di dalam kapasitor ini minimal, terutama jika kelembabannya tidak tinggi.
• Resistansi isolasi tinggi.
• Stabilitas yang baik.
• Mereka memiliki lebih sedikit tegangan tembus.
• Faktor disipasi rendah.

Itu kerugian dari kapasitor udara termasuk berikut ini.

• Kapasitor udara tersedia dalam ukuran besar.
• Kapasitor ini memiliki kapasitansi yang lebih kecil.
• Ini mahal.
• Ini menempati lebih banyak ruang dibandingkan dengan kapasitor lain.

Aplikasi

Itu aplikasi kapasitor udara termasuk berikut ini.

• Kapasitor ini biasanya digunakan dalam resonansi, sirkuit LC, yang membutuhkan perubahan kapasitansi. Ini
• sirkuit terdiri dari radio tuner, mixer frekuensi & komponen pencocokan impedansi untuk tuner antena.
• Ini digunakan secara normal di mana kapasitansi yang dapat disesuaikan diperlukan seperti sirkuit resonansi.
• Kapasitor ini digunakan untuk menyetel sirkuit radio & juga di sirkuit di mana kerugian lebih sedikit diperlukan.

Jadi, ini adalah ikhtisar dari udara kapasitor – bekerja dengan aplikasi. Kapasitor ini dibuat dengan aluminium dan bekerja dengan baik di medan magnet yang sangat kuat. Berikut adalah pertanyaan untuk Anda, apa dielektrik dalam kapasitor?