Reaktansi Kapasitif Pada Rangkaian AC

Sinyal AC pada Kapasitor

Sebuah kapasitor kita berikan tegangan dengan arus searah atau tegangan DC, maka lempengan plat pada Kapasitor akan mulai terisi muatan listrik (Charging) secara konstan. Kapasitor dikatakan bearada pada kondisi jenuh atau sudah mencapai titik saturasi dimana tegangan pada kapasitor sudah mencapai atau sama dengan tegangan supply yang diberikan (full charging), dan setelah mencapai titik itu kapasitor akan memblok arus lebih yang mengalir pada plat kapasitor. Lamanya waktu pengisian muatan pada kapasitor sebanding atau bersamaan dengan perubahan tegangan pada kapasitor hingga mencapai titik jenuhnya (full charging).

Penjelasan diatas apabila kapasitor disupply oleh tegangan DC, namun bagaimana kerja kapasitor jika diberikan tegangan arus bolak-balik (AC)?,, jawabanya pasti berbeda, kenapa?, karena kita sudah ketahui bahwa sinyal arus AC berbentuk sinusiodal yang memiliki ciklus positif dan siklus negatif dan memiliki pola arus yang bergelombang dan berulang dari nol sampai puncak tegangan positif dan kembali menurun ke nol kemudian berulang pada siklus negatifnya hingga mencapai titik puncak tegangan negatif dan kembali menuju nol begitu seterusnya secara bergantian. Sesuia dengan bentuk arus AC itu maka akan terjadi proses pengisian dan pengosongan tegangan atau disebut charging dan discharging secara bergantian sesuai dengan frekuensi sinyal ACnya. Berbeda dengan arus DC, Laju arus AC saat pengisian dan pengosongan pada kapasitor akan berlawanan dengan laju perubahan nilai tegangan pada plat kapasitor. Dan frekuensi sinyal ACnya akan mempengaruhi lama waktu charging dan discharging pada kapasitor.  Sifat berlawanan dari perubahan nilai arus dan tegangan terhadap frekuensi ini disebut dengan reaktansi kapasitif (XC). Perhatikan gambar dibawah ini:

Gambar diatas menjelaskan pola charging dan discharging pada kapasitor dimana laju perubahan arus yang mendahului tegangan dengan beda phasa 90°. Ketika arus berada pada titik nol, tegangan berada pada posisi berlawanan yaitu pada posisi puncak (tegangan maksimum). sedangkan daya yang dihasilkan dari beda phase antara arus dan tegangan ini adalah berubah-ubah dalam waktu yang bersamaan.

Hubungan antara arus pada kapasitor dengan laju perubahan nilai tegangan, dapat didefinisikan sebagai berikut:

Irms = Vrms / Xc

dimana: Irms = Arus RMS (A), Vrms = Tegangan RMS (v), Xc = Reaktansi Kapasitif (Ohm)

Reaktansi Kapasitif

reaktansi kapasitif adalah sifat berlawanannya nilai arus terhadap perubahan nilai tegangan pada kapasitor, nilai reaktansi diukur dalam satuan Ohm tetapi untuk membedakannya dari nilai resistif pada resistor reaktansi kafasitif diberi simbol Xc, dan simbol ini berbeda dengan reaktansi pada induktor yang diberi simbol XL.

seperti yang kita ketahui sinyal AC adalah sinyal yang memiliki frekuensi, maka nilai reaktansi kapasitip adalah ditentukan dari besarnya nilai kapasitansi (Farad) dan frekuensi gelombang AC (hertz) , sehingga untuk mengetahui nilai reaktansi kapasitipnya berlaku rumus :

Sebagai catatan, bahwa pada rangkaian AC kapasitip, reaktansi kapasitip berbanding terbalik dengan frekuensi, artinya ketika frekuensi naik maka reaktansi kapasitip turun dan sebaliknya jika frekuensi turun maka frekuensi kapasitip menjadi naik.

Contoh Soal :

Suatu rangkaian AC Kapasitip memiliki nilai kapasitip 4700uF , di sambungkan dengan tegangan AC 12v dengan frekuensi 50Hz, berapakah arus yang mengalir pada rangkaian tersebut?

Penyelesaian :