Hubungan kapasitas kapasitor C, muatan Q, dan energi W pada suatu rangkaian dengan tegangan V dapat dinyatakan dalam sebuah persamaan yaitu Q = CV dan W = ½CV2. Dari dua persamaan tersebut dapat disimpulkan bahwa besaran kapasitas kapasitor sebanding dengan jumlah muatan yang tersimpan di dalamnya. Dapat diperoleh kesimpulan juga bahwa energi yang tersimpan dalam kapasitor sebanding dengan kapasitas of Contents Show Table of ContentsRumus Kapasitas KapasitorHubungan Kapasitas Kapasitor C, Muatan Q, dan Energi W yang DihasilkanContoh Soal dan PembahasanContoh 1 – Soal Kapasitas KapasitorKapasitor keping sejajarEnergi dalam kapasitorSusunan kapasitorVideo yang berhubungan Kapasitor atau yang sering juga disebut sebagai kondensator adalah alat yang memiliki fungsi untuk menyimpan muatan listrik atau energi listrik. Penggunaan kapasitor dapat ditemui pada alat-alat elektronik yang berperan sebagai penyimpan cadangan energi untuk digunakan ketika diperlukan. Energi yang disimpan besarnya bergantung pada kapasitas kapasitor yang digunakan. Bagaimana cara menghitung kapasitas kapasitor? Bagaimana bentuk hubungan kapasitas kapasitor C, muatan Q, dan energi W? Sobat idschool dapat mencari tahu jawabannya melalui ulasan di bawah. Baca Juga Rangkaian RLC Resistor – Induktor – Kapasitor Table of Contents Rumus Kapasitas Kapasitor Sejumlah muatan atau energi yang mampu disimpan dalam suatu kapasitor disebut besaran kapasitansi atau kapasitas kapasitor. Satuan kapasitansi/kapasitas kapastitor dinyatakan dalam coloumb C. Simbol kapasitor dalam sebuah rangkaian listrik berbentuk dua buah garis sejajar yang sama panjang ‒‒ ‒‒. Bentuk kapasitor secara umum berupa dua pelat logam dengan letak sejajar dan berdekatan tetapi tidak saling bersentuhan. Besar kapasitas kapasitor bergantung pada jarak antara 2 pelat, luas pelat, dan medium dalam kapasitor. Besar kapasitansi untuk kapasitor pelat sejajar dengan luas A, jarak keduanya d, dan antara pelat pada kapasitor hanya berisit udara sama dengan perkalian permitivitas listrik ruang hampa ɛ0 dikali perbandingan luas dan jarak pelat. Pada kapasitor dengan pelat yang diisi bahan dielektrik isolator dengan konstanta dielektrik K memiliki besar kapasitansi C = KC0. Bahan dielektrik adalah material yang dapat mempertahankan tegangan yang timbul pada permukaan yang diberi tegangan. Contoh bahan dielektrik adalah porselin, platik, kaca, karet, dsb. Secara matematis, rumus kapasitansi dari kapasitor tanpa isi hanya udara dan dengan isi antara dua pelat sesuai dengan persamaan berikut. Baca Juga Besar Kuat Arus Listrik yang Mengalir dalam Suatua Rangkaian Listrik Hubungan Kapasitas Kapasitor C, Muatan Q, dan Energi W yang Dihasilkan Tegangan yang diberikan pada rangkaian kapasitor akan membuat kapasitor segera terisi muatan. Ada dua pelat pada kapasitor yang mana salah satu pelat menerima muatan positif dan yang satu lainnya memerima muatan negatif. Pengisian muatan pada kapasitor pada umumnya berlangsung singkat. Pengisian muatan kapasitor tidak ada dan tidak ada aliran arus listrik lagi saat kapasitor terisi muatan maksimum dan berada dalam keadaan tunak steady state atau konstan. Jumlah muatan Q yang dapat tersimpan di dalam kapasitor sebanding dengan beda potensial V dan kapasitas kapasitor C atau Q = CV. Sedangkan besarnya energi listrik yang tersimpan dalam kapasitor sama dengan usaha yang dilakukan untuk memindahkan muatan Q listrik dari sumber tegangan V ke dalam kapasitor. Bangun di bawah kurva pada grafik kapasitor dari keadaan kosong membentuk segitiga sehingga energi yang dihasilkan memenuhi perpersamaan W = ½QV. Substitusi nilai Q = CV ke persamaan akan menghasilkan persamaan baru untuk energi yang dihasilkan kapasitor yaitu W = ½ × Q × V = ½ × CV × V = ½CV2. Sehingga, bentuk hubungan kapasitor C, muatan Q, dan energi W yang dihasilkan sesuai dengan persamaan-persamaan berikut. Baca Juga Contoh Cara Menghitung Biaya Pemakaian Listrik Contoh Soal dan Pembahasan Beberapa contoh soal di bawah dapat sobat idschool gunakan untuk menambah pemahaman bahasan di atas. Setiap contoh soal yang diberikan dilengkapi dengan pembahasannya. Sobat idschool dapat menggunakan pembahasan tersebut sebagai tolak ukur keberhasilan mengerjakan soal. Selamat Berlatih! Contoh 1 – Soal Kapasitas Kapasitor Sebuah kapasitor mempunyai kapasitas sebesar 5 μF jika ada udara di antara keping-kepingnya, dan 30 μF jika antara keping-kepingnya ditempatkan lembaran porselen. Konstanta dielektrik porselen adalah ….A. 0,17B. 6C. 25D. 35E. 150 Postingan ini membahas contoh soal kapasitor dan pembahasannya atau penyelesaiannya. Kapasitor adalah sebuah piranti yang berguna untuk menyimpan muatan listrik. Kemampuan kapasitor untuk menyimpan muatan bergantung pada kapasitasnya atau kapasitansinya. Semakin besar kapasitas kapasitor berarti semakin besar muatan listrik yang dapat disimpan atau sebaliknya. Rumus kapasitas kapasitor sebagai berikut. Rumus kapasitas kapasitor Kapasitor keping sejajar Besarnya kapasitas kapasitor keping sejajar yang memiliki luas penampang yang sama berbanding lurus dengan luas penampang keping dan berbanding terbalik dengan jarak antara dua keping serta tergantung pada bahan dielektrikum yang diselipkan diantara kedua keping tersebut. Rumus kapasitas kapasitor keping sejajar sebagai berikut. C = ε Keterangan C = kapasitas kapasitor Fε = εr . ε0 = permitivitas bahanεr = permitivitas relatif bahanε0 = permitivitas ruang hampa 8,85 x 10-12 C2/Nm2A = luas penampang keping sejajar m2d = jarak dua keping m Energi dalam kapasitor Kapasitor yang dihubungkan dengan sumber tegangan akan menyimpan energi listrik yang disebut energi dalam kapasitor. Besarnya energi listrik yang tersimpan dalam kapasitor sama dengan usaha yang dilakukan untuk memindahkan muatan listrik dari sumber tegangan kedalam kapasitor tersebut. Rumus energi dalam kapasitor sebagai berikut. E = Q . V = C . V2 Keterangan E = energi yang tersimpan dalam kapasitor jouleQ = muatan listrik CV = beda potensial VC = kapasitas kapasitor F Susunan kapasitor Dua kapasitor atau lebih dapat disusun seri, paralel atau susunan campuran. Rumus susunan seri paralel kapasitor sebagai berikut. Susunan seri dan paralel kapasitor Contoh soal 1 Sebuah kapasitor tersusun atas dua lempeng konduktor yang luasnya masing-masing 5 . 10-4 m2 dan terpisah pada jarak 0,8 m. Hitunglah kapasitas kapasitor tersebut apabila diantara kedua lempeng konduktor tersebut terdapat udarabahan dielektrik dengan permitivitas relatif = 80 Pembahasan / penyelesaian soal Jawaban soal 1 C = εo = 8,85 x 10-12 C = 55,3125 x 10-16 F Jawaban soal 2 C = ε = εo εr C = 8,85 x 10-12 . 80 C = 4,425 x 10-16 F Contoh soal 2 Perhatikan faktor-faktor berikut Konstanta DielektrikTebal pelatLuas pelatJarak kedua pelat Yang mempengaruhi besarnya kapasitas keping sejajar jika diberi muatan adalah…A. 1 dan 2 B. 3 dan 4 C. 1, 2, dan 3 D. 1, 2 dan 4 E. 1, 3 dan 4 Pembahasan / penyelesaian soal Berdasarkan rumus kapasitas kapasitor keping sejajar yaitu C = ε Maka dapat disimpulkan kapasitas kapasitor keping sejajar dipengaruhi oleh konstanta dielektrik, luas pelat dan jarak kedua pelat. Jadi yang benar adalah pernyataan 1, 3, dan 4. Jawaban D. Contoh soal 3 Sebuah kapasitor terbentuk dari dua lempeng aluminium yang luas permukaannya 1 m2, dipisahkan oleh selembar parafin yang tebalnya 0,1 mm dan konstanta dielektriknya 2. Jika ε0 = 9 x 10-12 C2/Nm2, kapasitas kapasitor tersebut adalah …A. 0,35 μ FB. 0,25 μF C. 0,18 μFD. 0,1 μF E. 0,05 μF Pembahasan / penyelesaian soal C = εo εr C = 9 x 10-12 . 2 C = 18 x 10-8 F = 0,18 μF Soal ini jawabannya C. Contoh soal 4 Ebtanas 1997 Tabel dibawah ini menunjukkan besaran-besaran pada kapasitor plat sejajar. KapasitorKoefisien dielektrikumLuas kepaingJarak kepingC1KAdC22K2A1/2 dC33KAdC44K1/2 A2dC55K1/2 AdContoh soal kapasitor keping sejajar Kapasitor yang memiliki kapasitas terbesar adalah…A. C1 B. C2 C. C3 D. C4 E. C5 Pembahasan / penyelesaian soal Untuk menentukan kapasitas kapasitor terbesar tabel diatas kita menggunakan rumus → C = ε → C1 = K → C2 = 2K = 8K → C3 = 2K → C4 = 3K = K → C5 = 4K = 2K Berdasarkan jawaban diatas, kapasitas kapasitor terbesar adalah C2. Jadi soal ini jawabannya adalah B. Contoh soal 5 Sebuah kapasitor keping sejajar dengan luas keping 50 cm2, jarak antara keping 3,54 mm. Jika kapasitor tersebut diberi tegangan 500 V, maka besarnya energi kapasitor tersebut adalah …A. 1,6 x 10-6 JB. 2,5 x 10-7 JC. 5,0 x 10-6 JD. 5,0 x 10-7 JE. 5,0 x 10-8 J Pembahasan / penyelesaian soal Hitung terlebih dahulu kapasitas kapasitor dengan menggunakan rumus dibawah ini. C = εo C = 8,85 x 10-12 . C = 12,5 x 10-8 F Energi kapasitor dihitung dengan rumus dibawah ini. W = 1/2 . C. V2W = 1/2 . 12,5 x 10-8 F x 500 V2W = 1,6 x 10-6 J Soal ini jawabannya A. Contoh soal 6 UN 2013 Perhatikan rangkaian kapasitor berikut ini Contoh soal susunan seri paralel kapasitor Energi yang tersimpan dalam rangkaian adalah….A. 576 JB. 288 JC. 144 JD. 72 J E. 48 J Pembahasan / penyelesaian soal Untuk menjawab soal ini hitung terlebih dahulu konstanta gabungan kapasitor yang dirangkai paralel yaitu CP = 6 F + 3 F + 3 F = 12 F. Selanjutnya hitung kapasitor gabungan 5 kapasitor dengan rumus → = + = → = = → Ctotal = = 2 F. Jadi energi yang tersimpan dalam rangkaian sebagai berikut → Ep = 1/2 . Ctotal V2. → Ep = 1/2 . 2F. 242 = 576 J. Jadi soal ini jawabannya A. Contoh soal 7 Perhatikan rangkaian kapasitor berikut ini. 5 kapasitor disusun seri paralel Besar energi listrik dalam rangkaian kapasitor gabungan ini adalah…A. 0,6 x 10-3 J B. 1,2 x 10-3 J C. 1,8 x 10-3 J D. 2,4 x 10-3 JE. 3,0 x 10-3 J Pembahasan / penyelesaian soal Hitung terlebih dahulu kapasitas gabungan 3 kapasitor yang paling atas dengan rumus → = + + → = = →Cs = 2 µF. Selanjutnya hitung 2 kapasitor yang dibawah dengan menggunakan rumus → = + = 1 →Cs = 1 µF. Kapasitas gabungan 5 kapasitor Ctotal = 2 µF + 1 µF = 3 µF = 3 x 10-6 F. Dengan demikian energi yang tersimpan dalam rangkaian dihitung dengan cara → Ep = 1/2 . Ctotal . V2. → Ep = 1/2 . 3 x 10-6 . 402. → Ep = 2,4 x 10-3 J. Jadi soal ini jawabannya D. Contoh soal 8 Perhatikan gambar dibawah. Setelah ujung A dan B dilepas dari sumber tegangan yang beda potensialnya 6 Volt, maka besar muatan pada C2 adalah…A. 90 µC B. 60 µCC. 54 µCD. 45 µCE. 30 µC Pembahasan / penyelesaian soal Untuk menentukan besar muatan C2 kita hitung terlebih dahulu kapasitas gabungan ketiga kapasitor yang disusun seri diatas dengan cara → = + + → = = → Cs = = 5 mikro Farad. Karena ketiga kapasitor disusun seri maka muatan pada C1 = C2 = C3 = C. Jadi muatan pada C2 → C = → Q = C x V = Cs . x. → Q = 5 µF x 6 Volt = 30 µC Jadi soal ini jawabannya E. Contoh soal 9 Un 2016 Perhatikan gambar rangkaian kapasitor dibawah ini. Contoh soal menentukan muatan kapasitor Besar muatan total pada rangkaian adalah…A. 9 µCB. 25 µCC. 180 µCD. 188 µCE. 200 µC Pembahasan / penyelesaian soal Untuk menentukan muatan total pada rangkaia, kita hitung dahulu kapasitas gabungan kelima kapasitor dengan cara dibawah ini. → = + + = → Cs = = 2 µF → Ctotal = 2 + 3 + 4 = 9 µF. Dengan demikian muatan pada rangkaian dihitung dengan cara → Q = Ctotal x V. → Q = 9 µF x 20 V = 180 µF. Jadi soal ini jawabannya C Contoh soal 10 Lima kapasitor C1, C2, C3, C4 dan C5 disusun seperti gambar berikut. Contoh soal muatan kapasitor rangkaian gabungan Muatan pada C1 adalah…A. 9 µFB. 18 µFC. 27 µFD. 36 µFE. 45 µF Pembahasan / penyelesaian soal Hitung kapasitas kapasitor rangkaian ditengah → = + = = → Cs = = 2 µF. → Ctengah = 2 + 7 = 9 µF Selanjutnya kita hitung kapasitas gabungan semua kapasitor dengan cara dibawah ini → = + + = → Ctotal = = 3 µF. Jadi muatan pada C1 = Q1 = Ctotal x V = 3 x 6 = 18 µF. Jadi jawabannya B. Contoh soal 11 5 kapasitor identik masing-masing 20 µF disusun seperti gambar dihubungkan dengan sumber tegangan 6 C. 5 kapasitor disusun campuran seri paralel Muatan total yang tersimpan pada kapasitor C5 adalah…A. 12 µFB. 24 µFC. 60 µFD. 120 µFE. 600 µF Pembahasan / penyelesaian soal Pembahasan contoh soal susunan kapasitor nomor 11 Soal ini jawabannya C. Contoh soal 12 Perhatikan rangkaian dibawah ini. Contoh soal rangkaian kapasitor nomor 12 Besar muatan pada C5 adalah…A. 36 CB. 24 CC. 12 C D. 6 C E. 4 C Pembahasan / penyelesaian soal Pembahasan soal rangkaian kapasitor Soal ini jawabannya B. Contoh soal kapasitorkapasitorpembahasan soal kapasitor