Contoh Soal Tentang Kapasitor

Kapasitor adalah salah satu komponen elektronik yang berfungsi untuk menyimpan muatan listrik. Kapasitor terdiri dari dua konduktor yang dipisahkan oleh bahan isolator. Kapasitor digunakan dalam berbagai aplikasi seperti filter, pengatur kecepatan motor, dan penyimpan energi. Untuk lebih memahami tentang kapasitor, berikut adalah beberapa contoh soal tentang kapasitor:

Soal 1

Sebuah kapasitor memiliki kapasitas 10 μF dan diberikan muatan sebesar 100 μC. Tentukan tegangan kapasitor!

Jawab:

Q = CV

V = Q / C

V = 100 μC / 10 μF

V = 10 V

Soal 2

Sebuah kapasitor memiliki kapasitas 5 μF dan diberikan tegangan sebesar 50 V. Tentukan muatan yang tersimpan pada kapasitor!

Jawab:

Q = CV

Q = 5 μF x 50 V

Q = 250 μC

Soal 3

Sebuah kapasitor memiliki muatan 10 μC dan diberikan tegangan 200 V. Tentukan kapasitas kapasitor!

Jawab:

Q = CV

C = Q / V

C = 10 μC / 200 V

C = 0,05 μF

Soal 4

Sebuah kapasitor memiliki kapasitas 1 μF dan diberikan tegangan 100 V. Jika kapasitor dihubungkan ke resistor 100 Ω, tentukan waktu konstan RC!

Jawab:

RC = tau

tau = CR

tau = 1 μF x 100 Ω

tau = 0,1 s

Soal 5

Sebuah kapasitor memiliki waktu konstan 0,05 s dan dihubungkan ke resistor 100 Ω. Tentukan kapasitas kapasitor!

Jawab:

RC = tau

C = tau / R

C = 0,05 s / 100 Ω

C = 0,0005 μF

Soal 6

Sebuah kapasitor dengan kapasitas 2 μF dihubungkan secara seri dengan kapasitor lain yang memiliki kapasitas 4 μF. Tentukan kapasitas totalnya!

Jawab:

C total = C1 + C2

C total = 2 μF + 4 μF

C total = 6 μF

Soal 7

Sebuah kapasitor dengan kapasitas 10 μF dihubungkan secara paralel dengan kapasitor lain yang memiliki kapasitas 20 μF. Tentukan kapasitas totalnya!

Jawab:

C total = C1 + C2

C total = 10 μF + 20 μF

C total = 30 μF

Soal 8

Sebuah kapasitor dengan kapasitas 5 μF diisi dengan baterai sebesar 9 V. Tentukan energi yang tersimpan pada kapasitor!

Jawab:

W = 1/2 CV^2

W = 1/2 x 5 μF x (9 V)^2

W = 182,25 μJ

Soal 9

Sebuah kapasitor dengan kapasitas 2 μF diisi dengan baterai sebesar 6 V. Tentukan energi yang tersimpan pada kapasitor!

Jawab:

W = 1/2 CV^2

W = 1/2 x 2 μF x (6 V)^2

W = 36 μJ

Soal 10

Sebuah kapasitor dengan kapasitas 1 μF diisi dengan baterai sebesar 12 V. Jika kapasitor dihubungkan ke resistor 50 Ω, tentukan arus yang mengalir pada rangkaian!

Jawab:

I = V / R

I = 12 V / 50 Ω

I = 0,24 A

Soal 11

Sebuah kapasitor dengan kapasitas 10 μF diisi dengan baterai sebesar 6 V. Jika kapasitor dihubungkan ke resistor 100 Ω, tentukan tegangan pada kapasitor!

Jawab:

tau = CR

tau = 10 μF x 100 Ω

tau = 1 ms

Vc = Vb x (1 – e^(-t/tau))

Vc = 6 V x (1 – e^(-10/1000))

Vc = 5,62 V

Soal 12

Sebuah kapasitor dengan kapasitas 5 μF diisi dengan baterai sebesar 12 V. Jika kapasitor dihubungkan ke resistor 50 Ω, tentukan waktu konstan RC!

Jawab:

RC = tau

tau = CR

tau = 5 μF x 50 Ω

tau = 0,25 s

Soal 13

Sebuah kapasitor dengan kapasitas 2 μF diisi dengan baterai sebesar 9 V. Jika kapasitor dihubungkan ke resistor 100 Ω, tentukan energi yang tersimpan pada kapasitor setelah 2 detik!

Jawab:

W = 1/2 CV^2

W = 1/2 x 2 μF x (9 V)^2

W = 81 μJ

Vc = Vb x (1 – e^(-t/tau))

Vc = 9 V x (1 – e^(-2/0,02))

Vc = 8,67 V

W = 1/2 CVc^2

W = 1/2 x 2 μF x (8,67 V)^2

W = 76,5 μJ

Soal 14

Sebuah kapasitor dengan kapasitas 4 μF diisi dengan baterai sebesar 6 V. Jika kapasitor dihubungkan ke resistor 200 Ω, tentukan tegangan pada kapasitor setelah 5 detik!

Jawab:

tau = CR

tau = 4 μF x 200 Ω

tau = 0,8 s

Vc = Vb x (1 – e^(-t/tau))

Vc = 6 V x (1 – e^(-5/0,8))

Vc = 5,41 V

Soal 15

Sebuah kapasitor dengan kapasitas 5 μF diisi dengan baterai sebesar 12 V. Jika kapasitor dihubungkan ke resistor 100 Ω, tentukan arus yang mengalir pada rangkaian setelah 3 detik!

Jawab:

I = V / R

I = 12 V / 100 Ω

I = 0,12 A

Vc = Vb x (1 – e^(-t/tau))

Vc = 12 V x (1 – e^(-3/0,05))

Vc = 11,46 V

Ic = C dVc / dt

Ic = 5 μF x (11,46 V – 12 V) / 3 s