Kapasitor ada di mana-mana dalam elektronika — catu daya, filter, rangkaian pewaktu, penyimpanan energi. Kalkulator kapasitansi kami menangani lima perhitungan kapasitor paling umum dalam satu alat: kapasitansi pelat sejajar dari dimensi fisik, kombinasi kapasitor seri (1/C = Σ1/Cᵢ), kombinasi paralel (C = ΣCᵢ), konstanta waktu RC (τ = R × C), dan energi tersimpan (E = ½CV²). Setiap mode menggunakan fisika yang sesuai dan melaporkan hasil dalam keempat satuan kapasitansi umum (F, µF, nF, pF) sehingga Anda dapat menyesuaikannya dengan notasi apa pun pada diagram rangkaian atau lembar data Anda.
Pilih pelat sejajar, seri, paralel, waktu RC, atau energi.
Setiap mode menggunakan masukan yang berbeda — isi kolom untuk mode yang Anda pilih.
Lihat kapasitansi dalam F, µF, nF, pF beserta hasil spesifik mode.
Kapasitansi kapasitor pelat sejajar berbanding lurus dengan luas pelat dan konstanta dielektrik, serta berbanding terbalik dengan jarak antar pelat. Kapasitor secara seri bergabung seperti resistor secara paralel (totalnya lebih kecil dari yang terkecil); kapasitor secara paralel digabungkan secara penjumlahan. Konstanta waktu RC menunjukkan seberapa cepat kapasitor mengisi atau mengosongkan daya melalui resistor — tegangan mencapai 63% pada 1τ dan 99% pada 5τ. Energi yang tersimpan berskala kuadrat terhadap tegangan.
C = ε₀εᵣA/d • Series: 1/C = Σ1/Cᵢ • Parallel: C = ΣCᵢ • τ = RC • E = ½CV²
Kapasitor seri: total kapasitansi selalu LEBIH KECIL daripada kapasitor individual terkecil
Kapasitor paralel: total kapasitansi adalah JUMLAH dari semua kapasitor individual
Konstanta waktu RC τ = R × C — tegangan mencapai 63% dari nilai akhir dalam 1τ, 99% dalam 5τ
Energi tersimpan E = ½CV² sebanding dengan kuadrat tegangan — menggandakan V melipatgandakan energi menjadi empat kali lipat
Konstanta dielektrik umum: vakum 1, udara 1,0006, kaca ~5, air 80, keramik 10-3000
Kapasitor secara seri meningkatkan batas tegangan; secara paralel mereka meningkatkan kapasitansi
Kapasitor elektrolit memiliki polaritas — jika dipasang terbalik, komponen tersebut akan rusak fatal
Kapasitor adalah salah satu komponen pasif yang paling banyak digunakan dalam elektronika, muncul di segala hal mulai dari catu daya ponsel cerdas hingga penggerak motor industri. Satu papan sirkuit tunggal mungkin berisi ratusan kapasitor yang melakukan fungsi penyaringan, penyimpanan energi, pewaktuan, kopling, dan dekopling. Menghitung kapasitansi dengan benar sangat penting untuk kinerja sirkuit — kapasitor filter yang terlalu kecil menyebabkan riak yang berlebihan, sementara yang terlalu besar membuang-buang ruang papan dan anggaran. Rumus kapasitansi pelat sejajar C = epsilon-nol dikali epsilon-r dikali A dibagi d mengatur fisika dasar kapasitor, tetapi desain dunia nyata juga memerlukan penghitungan kombinasi seri dan paralel, konstanta waktu RC untuk sirkuit pewaktuan, dan energi yang tersimpan untuk perhitungan penahanan catu daya. Nilai kapasitansi umum mencakup dua belas orde besaran, dari pikofarad digit tunggal dalam sirkuit RF hingga ribuan mikrofarad dalam amplifier audio. Kalkulator kapasitansi ini menangani kelima perhitungan inti — ukuran pelat sejajar, kombinasi seri, kombinasi paralel, konstanta waktu RC, dan penyimpanan energi — serta melaporkan hasil dalam farad, mikrofarad, nanofarad, dan pikofarad secara bersamaan.
Kapasitor menyimpan energi listrik dalam medan listrik di antara dua konduktor. Komponen ini digunakan di mana-mana:
Memahami kapasitansi memungkinkan Anda menentukan ukuran kapasitor dengan benar untuk aplikasi apa pun tanpa metode coba-coba.
Satu hal yang sering mengecoh insinyur elektronik pemula: kapasitor bergabung dengan cara yang BERBALIKAN dari resistor.
Resistor secara seri dijumlahkan; kapasitor secara seri bergabung seperti resistor secara paralel (lebih kecil). Resistor secara paralel bergabung seperti 1/(1/R₁+1/R₂); kapasitor secara paralel tinggal dijumlahkan.
Jika Anda lupa, ingatlah bahwa kapasitor seri 'ditarik terpisah' oleh geometrinya, mengurangi kapasitansi efektif, sementara kapasitor paralel menumpuk area efektif, yang meningkatkannya.
Kapasitansi pelat sejajar dihitung dengan C = ε₀ × εᵣ × A / d, di mana:
NIST menetapkan ε₀ pada 8,8541878188×10⁻¹² F/m. Untuk luas pelat 0,01 m², celah 0,001 m, dan vakum (εᵣ = 1), C = 8,854×10⁻¹² × 1 × 0,01 / 0,001 = 8,854×10⁻¹¹ F, atau 88,5 pF.
Kapasitansi meningkat dengan luas pelat yang lebih besar dan konstanta dielektrik yang lebih tinggi, dan turun saat pelat-pelatnya saling menjauh, seperti yang dijelaskan oleh HyperPhysics (Georgia State University).
Satuan SI untuk kapasitansi adalah farad (F), yang didefinisikan oleh BIPM sebagai satu coulomb muatan tersimpan per volt beda potensial (1 F = 1 C/V).
Farad sangat besar untuk elektronika sehari-hari, jadi sebagian besar kapasitor nyata dinilai dalam:
Berdasarkan Brosur SI, farad adalah satuan turunan koheren yang dapat diekspresikan sebagai s⁴·A²·kg⁻¹·m⁻². Kalkulator ini melaporkan setiap hasil dalam F, µF, nF, dan pF sekaligus sehingga Anda dapat mencocokkan notasi apa pun yang digunakan oleh lembar data atau skema.
Untuk kapasitor secara seri, nilai kebalikannya dijumlahkan: 1/C_total = 1/C₁ + 1/C₂ + 1/C₃, sehingga totalnya selalu lebih kecil dari anggota yang terkecil. Dua kapasitor yang sama sebesar 2 µF secara seri menghasilkan 1 µF.
Untuk kapasitor secara paralel, nilainya langsung dijumlahkan: C_total = C₁ + C₂ + C₃, sehingga 1 µF ditambah 2 µF sama dengan 3 µF.
Seperti dicatat oleh HyperPhysics, ini persis kebalikan dari aturan kombinasi resistor. Sambungan seri mengurangi kapasitansi tetapi meningkatkan peringkat voltase efektif; sambungan paralel meningkatkan kapasitansi sambil mempertahankan peringkat voltase dari kapasitor yang paling lemah.
Konstanta waktu RC adalah τ = R × C, yang memberikan waktu dalam detik bagi kapasitor untuk mengisi daya hingga sekitar 63,2% dari tegangan catu daya atau mengosongkan daya hingga 36,8% dari nilai awalnya melalui sebuah resistor.
Dengan R = 1000 Ω dan C = 1 µF, τ = 1000 × 1×10⁻⁶ = 0,001 s (1 ms). Setelah lima konstanta waktu (5τ = 5 ms di sini) kapasitor terisi sekitar 99,3% dan dianggap sudah stabil sepenuhnya.
Seperti yang dijelaskan oleh Khan Academy, respons eksponensial ini mengatur sirkuit pewaktuan, penyaringan, dan osilator, sehingga τ adalah parameter desain inti dalam elektronika analog.
Kapasitor yang bermuatan menyimpan energi dalam medan listriknya menurut E = ½ × C × V², yang diukur dalam joule. Untuk kapasitor 1000 µF (0,001 F) yang diisi daya hingga 12 V, E = ½ × 0,001 × 12² = ½ × 0,001 × 144 = 0,072 J.
Karena energi berskala dengan kuadrat tegangan, menggandakan tegangan akan melipatgandakan energi yang tersimpan sebanyak empat kali lipat. Muatan tersimpan yang terkait adalah Q = C × V, sehingga kapasitor yang sama pada 12 V menahan Q = 0,001 × 12 = 0,012 C.
Encyclopaedia Britannica mencatat bahwa hubungan kuadrat tegangan inilah yang membuat kapasitor tegangan tinggi tetap berbahaya bahkan pada kapasitansi yang sederhana.
Sebuah dielektrik adalah bahan isolasi di antara pelat kapasitor, dan permitivitas relatifnya εᵣ melipatgandakan kapasitansi vakum secara langsung dalam C = ε₀ × εᵣ × A / d.
Memilih dielektrik ber-εᵣ tinggi memadatkan kapasitansi yang jauh lebih besar ke dalam volume fisik yang sama, itulah sebabnya kapasitor keramik berukuran koin dapat menyaingi desain celah udara yang jauh lebih besar.
IEC menstandarisasi kelas dielektrik (seperti C0G/NP0 dan X7R) yang menukar permitivitas dengan stabilitas suhu, seperti yang juga dibahas oleh HyperPhysics.
Dalam sirkuit AC, kapasitor menentang perubahan tegangan dengan reaktansi kapasitif Xc = 1 / (2πfC), yang diukur dalam ohm, di mana f adalah frekuensi dalam hertz dan C adalah kapasitansi dalam farad.
Reaktansi turun saat frekuensi atau kapasitansi naik, sehingga kapasitor memblokir sinyal frekuensi rendah dan DC sementara meneruskan sinyal frekuensi tinggi. Untuk kapasitor 1 µF pada 60 Hz, Xc = 1 / (2π × 60 × 1×10⁻⁶) ≈ 2653 Ω.
Sebagaimana dijelaskan dalam referensi sirkuit IEEE, ketergantungan frekuensi ini membuat kapasitor menjadi inti dari filter, jaringan kopling, dan koreksi faktor daya pada sistem daya AC.
Perhitungan kapasitansi mendasari sebagian besar keputusan desain elektronik. Para insinyur menentukan ukuran kapasitor penghalus untuk membatasi riak catu daya, memilih kapasitor kopling yang melewatkan audio sambil memblokir bias DC, dan mengatur konstanta waktu RC untuk osilator, sirkuit debounce, dan tahap pengatur waktu 555.
Insinyur kelistrikan menambahkan bank kapasitor paralel untuk koreksi faktor daya, sementara fotografer mengandalkan kapasitor energi tinggi yang membuang joule tersimpan ke dalam tabung lampu kilat xenon. Sistem otomotif dan energi terbarukan menggunakan susunan elektrolitik besar dan superkapasitor untuk penyangga energi.
Sebagaimana digambarkan oleh Encyclopaedia Britannica dan Khan Academy, rumus inti yang sama berskala mulai dari penyetelan RF pikofarad hingga penyimpanan energi skala farad.
Data sourced from trusted institutions
All formulas verified against official standards.