Contoh Soal dan Pembahasan Kapasitor Materi Fisika Kelas 3 SMA (XII). Mencakup kapasitas kapasitor keping sejajar, kapasitor bola berongga, hubungan antara muatan, tegangan, kapasitas kapasitor, susunan seri kapasitor juga energi yang tersimpan dalam kapasitor. Nahh, agar kalian lebih memahami pembahasan tentang kapasitor kalian bisa simak video di bawah ini yah ! Sumber: Channel Utakatikotak Link : https://www.youtube.com/watch?v=ukiH7M2zpv8 Soal No. 1 Perhatikan gambar berikut, 3 buah kapasitor X, Y dan Z disusun seperti gambar. Jika saklar S ditutup tentukan : a) Nilai kapasitas kapasitor pengganti rangkaian b) Muatan yang tersimpan dalam rangkaian c) Muatan yang tersimpan dalam kapasitor Z menurut prinsip rangkaian seri d) Beda potensial ujung-ujung kapasitor Z e) Beda potensial ujung- ujung kapasitor X f) Beda potensial ujung-ujung kapasitor Y g) Muatan yang tersimpan pada kapasitor X h) Muatan yang tersimpan pada kapasitor Y i) Muatan yang tersimpan pada kapasitor Z j) Energi yang tersimpan dalam rangkaian k) Energi yang tersimpan pada kapasitor X l) Energi yang tersimpan pada kapasitor Y m) Energi yang tersimpan pada kapasitor Z (Sumber gambar dan angka : Soal Ujian Nasional Fisika SMA 2007/2008) Pembahasan a) Paralel antara kapasitor X dan Y didapatkan kapasitor ekivalennya namakan Cxy : Sekarang rangkaian menjadi lebih sederhana yaitu terdiri dari Cxy yang diseri dengan Cz yang menghasilkan kapasitas pengganti namakan Ctot : b) Muatan yang tersimpan dalam rangkaian namakan Qtot c) Muatan yang tersimpan dalam kapasitor Z namakan Qz Untuk rangkaian kapasitor seri berlaku : d) Muatan yang tersimpan dalam kapasitor Z namakan Vz e) Beda potensial ujung-ujung kapasitor X dan kapasitor Y adalah sama karena dirangkai paralel f) Beda potensial ujung-ujung kapasitor Y sama dengan X g) Muatan yang tersimpan pada kapasitor X saja (bukan gabungan antara X dan Y, sehingga hasilnya tidak akan sama dengan Ctot) h) Muatan yang tersimpan pada kapasitor Y i) Muatan yang tersimpan pada kapasitor Z j) Energi yang tersimpan dalam rangkaian Rumus umum untuk menghitung energi pilih salah satu Sehingga k) Energi yang tersimpan pada kapasitor X l) Energi yang tersimpan pada kapasitor Y m) Energi yang tersimpan pada kapasitor Z Baca Juga : Kapasitas Kalor Gas Rumus Energi dalam Kapasitor Soal No. 2 Diberikan susunan 3 buah kapasitor yang dipasang pada sumber 24 Volt seperti gambar berikut! Jika saklar S ditutup, tentukan : a) Nilai kapasitas kapasitor pengganti rangkaian b) Muatan yang tersimpan dalam rangkaian c) Muatan yang tersimpan dalam kapasitor Z d) Beda potensial ujung-ujung kapasitor Z e) Beda potensial ujung-ujung kapasitor X f) Beda potensial ujung-ujung kapasitor Y g) Muatan yang tersimpan pada kapasitor X h) Muatan yang tersimpan pada kapasitor Y i) Energi yang tersimpan dalam rangkaian j) Energi yang tersimpan pada kapasitor X k) Energi yang tersimpan pada kapasitor Y l) Energi yang tersimpan pada kapasitor Z Silahkan mencoba,..!! Soal No. 3 Kapasitor keping sejajar dengan luas penampang masing-masing keping adalah 50 cm2 tanpa bahan pengisi (berisi udara). Jarak antar keping adalah 2 cm dan kedua keping diberi beda potensial 120 volt. Jika εo adalah 8,85 x 10− 12 C2 N − 1 − 2 tentukan : a) kapasitas kapasitor b) muatan yang tersimpan dalam kapasitor c) kuat medan listrik antara kedua keping Pembahasan a) kapasitas kapasitor b) muatan yang tersimpan dalam kapasitor c) kuat medan listrik antara kedua keping Soal No. 4 Sebuah kapasitor keping sejajar memiliki kapasitas sebesar C. Jika kapasitor disisipi bahan dielektrik dengan konstanta dielektrik sebesar 2, tentukan kapasitasnya yang baru! Pembahasan Luas penampang dan jarak keping kapasitor tidak mengalami perubahan: Soal No. 5 Sebuah kapasitor keping sejajar memiliki kapasitas 1200 μF. Jika luas penampang keping dijadikan dua kali semula dan jarak antar keping dijadikan 1,5 kali semula, tentukan nilai kapasitasnya yang baru! Pembahasan Soal No. 6 Kapasitor bola berongga memiliki jari-jari sebesar 1,8 cm. Jika 1/4πεo = 9 x 109 dalam satuan internasional, tentukan kapasitas kapasitor! Pembahasan: Kapasitas kapasitor bola denganjari-jari R : Soal No. 7 Tiga kapasitor yang masing-masing kapasitasnya 3 F, 6 F, dan 9 F dihubungkan seri. Kedua ujung dari gabungan tersebut dihubungkan dengan sumber tegangan yang besarnya 220 V. Tegangan antara ujung-ujung kapasitor yang 3 F adalah.... A. 40 V B. 60 V C. 110 V D. 120 V E. 220 V (Soal SKALU 1978) Pembahasan Menentukan tegangan kapasitor pada susunan seri. Cara Pertama Cari kapasitas gabungan ketiga kapasitor terlebih dahulu: 1/Cgab = 1/C1 + 1/C2 + 1/C3 1/Cgab = 1/3 + 1/6 + 1/9 1/Cgab = 6/18 + 3/18 + 2/18 1/Cgab = 11 / 18 Cgab = 18/11 Farad Cari muatan gabungan: Qgab = Cgab Vgab Qgab = (18/11) × 220 = 360 Coulomb Pada suatu rangkaian kapasitor seri seperti gambar di atas, berlaku Q1 = Q2 = Q3 = Qgab, sehingga nilai Q1 = 360 Coulomb Tegangan pada C1 V1 = Q1 / C1 V1 = 360 / 3 = 120 volt Cara Kedua Dengan perbandingan untuk pembagian tegangan pada susunan kapasitor seri: 1 1 1 V1 : V2 : V3 = ____ : _____ : _____ C1 C2 C3 1 1 1 V1 : V2 : V3 = ____ : _____ : _____ 3 6 9 Perbandingan yang didapat dalam pecahan yaitu 1/3, 1/6 dan 1/9, untuk perhitungan lebih mudah dalam angka non pecahan, untuk itu kalikan masing-masing dengan sebuah angka yang sama, disini dikali angka 18 sehingga didapat perbandingan ekivalennya: V1 : V2 : V3 = 6 : 3 : 2 Untuk V1, 6 V1 = ________________ × Vgab (6 + 3 + 2) 6 V1 = ________ × 220 = 120 volt 11 Tegangan pada kapasitor 3 F adalah 120 V Jika ingin V2 maka: 3 V2 = ________________ × Vgab (6 + 3 + 2) 3 V2 = ________ × 220 = 60 volt 11 Dengan cara yang sama bisa dicari V3.
