Contoh Soal Kapasitor
Kapasitor adalah komponen elektronik pasif yang digunakan untuk menyimpan energi dalam bentuk medan listrik. Kapasitor terdiri dari dua konduktor yang dipisahkan oleh dielektrik. Besaran kapasitas kapasitor diukur dalam Farad (F) dan menunjukkan seberapa besar kapasitor tersebut dapat menyimpan muatan listrik. Dalam dunia fisika dan elektronika, pemahaman tentang kapasitor sangat penting. Berikut adalah beberapa contoh soal mengenai kapasitor beserta pembahasannya.
Soal 1:
Sebuah kapasitor dengan kapasitansi 5 µF diisi dengan tegangan 10 V. Berapakah muatan pada kapasitor tersebut?
Pembahasan:
Diketahui:
\( C = 5 \) µF = \( 5 \times 10^{-6} \) F
\( V = 10 \) V
Mencari muatan \( Q \),
Formula: \( Q = C \times V \)
\( Q = 5 \times 10^{-6} \times 10 \)
\( Q = 50 \times 10^{-6} \) C
\( Q = 50 \) µC
Soal 2:
Dua buah kapasitor, satu dengan kapasitansi 3 µF dan yang lainnya 6 µF, dihubungkan secara seri. Berapakah kapasitansi total?
Pembahasan:
Diketahui:
\( C_1 = 3 \) µF
\( C_2 = 6 \) µF
Formula seri: \( \frac{1}{C_{total}} = \frac{1}{C_1} + \frac{1}{C_2} \)
\( \frac{1}{C_{total}} = \frac{1}{3} + \frac{1}{6} \)
\( \frac{1}{C_{total}} = \frac{1}{2} \)
\( C_{total} = 2 \) µF
Soal 3:
Kapasitor dengan kapasitansi 4 µF dan 8 µF dihubungkan secara paralel. Berapakah kapasitansi total?
Pembahasan:
Diketahui:
\( C_1 = 4 \) µF
\( C_2 = 8 \) µF
Formula paralel: \( C_{total} = C_1 + C_2 \)
\( C_{total} = 4 + 8 \)
\( C_{total} = 12 \) µF
Soal 4:
Sebuah kapasitor berkapasitansi 10 µF diisi hingga memiliki muatan 60 µC. Berapakah tegangan pada kapasitor tersebut?
Pembahasan:
Diketahui:
\( C = 10 \) µF
\( Q = 60 \) µC
Mencari tegangan \( V \),
Formula: \( V = \frac{Q}{C} \)
\( V = \frac{60}{10} \)
\( V = 6 \) V
Soal 5:
Kapasitor dengan kapasitansi 12 µF dihubungkan ke sumber tegangan 9 V. Berapakah energi yang disimpan kapasitor?
Pembahasan:
Diketahui:
\( C = 12 \) µF
\( V = 9 \) V
Mencari energi \( W \),
Formula: \( W = \frac{1}{2} C V^2 \)
\( W = \frac{1}{2} \times 12 \times 9^2 \)
\( W = \frac{1}{2} \times 12 \times 81 \)
\( W = 486 \) µJ
Soal 6:
Sebuah kapasitor berkapasitansi 10 µF diisi dengan tegangan 5 V. Berapakah muatan kapasitor tersebut?
Pembahasan:
Diketahui:
\( C = 10 \) µF
\( V = 5 \) V
Mencari \( Q \)
Formula: \( Q = C \times V \)
\( Q = 10 \times 5 \)
\( Q = 50 \) µC
Soal 7:
Dua buah kapasitor, masing-masing berkapasitansi 8 µF dan 12 µF, dihubungkan secara seri. Berapakah kapasitansi total?
Pembahasan:
Formula seri: \( \frac{1}{C_{total}} = \frac{1}{C_1} + \frac{1}{C_2} \)
\( \frac{1}{C_{total}} = \frac{1}{8} + \frac{1}{12} \)
\( \frac{1}{C_{total}} = \frac{5}{24} \)
\( C_{total} = \frac{24}{5} \)
\( C_{total} = 4.8 \) µF
Soal 8:
Kapasitor dengan kapasitansi 6 µF dan 9 µF dihubungkan secara paralel. Berapakah kapasitansi total?
Pembahasan:
Formula paralel: \( C_{total} = C_1 + C_2 \)
\( C_{total} = 6 + 9 \)
\( C_{total} = 15 \) µF
Soal 9:
Kapasitor berkapasitansi 20 µF memiliki muatan sebesar 80 µC. Berapakah tegangan kapasitor?
Pembahasan:
Diketahui:
\( C = 20 \) µF
\( Q = 80 \) µC
Formula: \( V = \frac{Q}{C} \)
\( V = \frac{80}{20} \)
\( V = 4 \) V
Soal 10:
Kapasitor dengan kapasitansi 25 µF dihubungkan ke tegangan 6 V. Berapakah energi yang disimpan?
Pembahasan:
Diketahui:
\( C = 25 \) µF
\( V = 6 \) V
Formula: \( W = \frac{1}{2} C V^2 \)
\( W = \frac{1}{2} \times 25 \times 6^2 \)
\( W = 450 \) µJ
Soal 11:
Sebuah kapasitor berkapasitansi 5 µF memiliki muatan sebesar 25 µC. Berapakah tegangannya?
Pembahasan:
Diketahui:
\( C = 5 \) µF
\( Q = 25 \) µC
Formula: \( V = \frac{Q}{C} \)
\( V = \frac{25}{5} \)
\( V = 5 \) V
Soal 12:
Dua kapasitor, masing-masing berkapasitansi 3 µF dan 4 µF, dihubungkan secara paralel. Berapakah kapasitansi total?
Pembahasan:
Formula paralel: \( C_{total} = C_1 + C_2 \)
\( C_{total} = 3 + 4 \)
\( C_{total} = 7 \) µF
Soal 13:
Kapasitor berkapasitansi 15 µF diisi dengan tegangan 4 V. Berapakah muatan pada kapasitor?
Pembahasan:
Diketahui:
\( C = 15 \) µF
\( V = 4 \) V
Formula: \( Q = C \times V \)
\( Q = 15 \times 4 \)
\( Q = 60 \) µC
Soal 14:
Dua buah kapasitor, satu berkapasitansi 10 µF dan yang lainnya 5 µF, dihubungkan secara seri. Berapakah kapasitansi total?
Pembahasan:
Formula seri: \( \frac{1}{C_{total}}
= \frac{1}{C_1} + \frac{1}{C_2} \)
\( \frac{1}{C_{total}} = \frac{1}{10} + \frac{1}{5} \)
\( \frac{1}{C_{total}} = \frac{3}{10} \)
\( C_{total} = \frac{10}{3} \)
\( C_{total} = 3.33 \) µF
Soal 15:
Sebuah kapasitor berkapasitansi 30 µF diisi dengan tegangan 3 V. Berapakah energi yang disimpan oleh kapasitor?
Pembahasan:
Diketahui:
\( C = 30 \) µF
\( V = 3 \) V
Formula: \( W = \frac{1}{2} C V^2 \)
\( W = \frac{1}{2} \times 30 \times 3^2 \)
\( W = 135 \) µJ
