KAPASITOR

Daftar Isi :

1.   Jenis – jenis Kapasitor

1.1.    Keping Sejajar

1.2.    Bola

1.3.    Silinder

2.   Rangkaian Kapasitor

2.1.    Seri

2.2.    Paralel

3.   Latihan

 

Pertemuan          : ke

Nama Sekolah     :

Tahun Pelajaran  :

Semester           :

Kelas                 :

Hari/tanggal       :

Waktu                :

 

KAPASITOR

 

Fungsi Kapasitor :

·          Sebagai cadangan energi

·          Sebagai tapis (penyaring) frekuensi dan filter gelombang

·          Penyearah arus ac menjadi dc

·          Pemberi Blitz pada kamera

 

1.   Jenis – Jenis Kapasitor

1.1.  Keping Sejajar

Kapasitor keping sejajar terdiri dari dua buah plat konduktor yang berlawanan muatan, masing – masing memiliki luas permukaan A dan mempunyai muatan per satuan luas σ. Konduktor dipisahkan zat dielektrik yang bersifat isolator sejauh d.

Menurut hukum Gauss, yang menjelaskan hubungan antara medan listrik (E) dengan rapat muatan per satuan luas (σ).

Medan listrik pada kedua plat ditimbulkan akibat terdapat perbedaan potensial ∆V diantara kedua keping.

Karena ε₀ (A/d) = C,

Rumus di atas merupakan rumus untuk kapasitor keping sejajar.

Contoh :

Sebuah kapasitor sejajar masing – masing keping memiliki luas penampang 4 cm² dengan jarak antara keping 2 mm. Hitunglah :

a.    Kapasitansi dari kapasitor

b.   Muatan yang dapat ditampung didalamnya 

    jika dihubungkan dengan tegangan 3,0 V

c.    Medan listrik diantara kedua keping

d.   Energi yang tersimpan dalam kapasitor.

 

Pembahasan :

Bagian a)

Kapasitansi kapasitor

Bagian b)

Muatan yang dapat ditampung

Bagian c)

Medan listrik diantara kedua keping

Bagian d)

Energi yang tersimpan dalam kapasitor.

1.2.  Bola

Kapasitor bola terdiri dari dua kulit bola bermuatan sepusat, seperti gambar di bawah ini.

Maka bedapotensial bola, ∆V :

Maka nilai kapasitas kapasitor bola.

1.3.  Silinder  

Kapasitor tabung atau silinder terdiri dari dua silinder konduktor berbeda jari – jari yang mengapit bahan dielektrik.

Bedapotensial silinder, ∆V :

Maka kapasitor, C :

2.   Rangkaian Kapasitor

2.1.  Seri

Karena kuat arus yang mengalir pada tiap kapasitor 

adalah sama. Maka sifat rangkaiannya.

·          Mempunyai besar muatan yang sama.

 

Q₁ = Q₂ = Q₃ = Q₄

 

·          Jumlah potensial kapasitor sama dengan potensial 

    sumber V_S.

 

V_S = V₁ + V₂ + V₃ + V₄

 

·          Memperkecil nilai kapasitansi kapasitor.

     

 

2.2.  Paralel

      

Kapasitor yang dirangkai paralel memiliki sifat.

·          Tiap kapasitor memiliki nilai potensial yang sama

 

V₁ = V₂ = V₃ = V₄

 

·          Jumlah tegangan sama dengan tegangan total rangkaian

 

Q_Tot = Q₁ + Q₂ + Q₃ + Q₄

 

·          Memperbesar nilai kapasitas kapasitor

 

C_S = C₁ = C₂ = C₃ = C₄

  

 

3.   Latihan

Uraian

Soal : 1

Pada gambar di bawah ini memiliki bedapotensial antar plat adalah 40 volt.

a.    Manakah yang memiliki potensial lebih tinggi.

b.   Berapakah usaha yang diperlukan untuk membawa 

    suatu muatan +3C dari B ke A dan dari A ke B.

c.    Bila jarak antar pelat 5 mm, berapakah besarnya 

    medan antar plat.

 

Soal : 2

Hitung kapasitansi ekivalen dari rangkaian kapasitor di bawah ini.

Soal : 3

Kapasitor keping terdiri dari dua keping sejajar, masing – masing luasnya 200 cm², berjarak 0,4 cm dalam udara.

a.    Berapakah kapasitansinya

b.   Jika kapasitor dihubungkan dengan sumber 500 V, 

    berapakah muatan yang terhimpun di dalamnya.

c.    Berapa energi di dalamnya

d.   Berapa medan listrik diantara plat.

25 SOAL MEDAN MAGNETIK SMA

Nama Sekolah       :

Tahun Pelajaran    :

Semester               :

Materi                    : Medan Magnetik

Kelas                     : XII – IPA

Hari/tanggal           :

Waktu                    : 

 

Pilihan Berganda

 

Soal : 1

Sebuah kawat lurus panjang yang dialiri arus listik sebesar 10 A dari arah timur ke barat. Tentukan besar dan arah induksi magnetik di titik P yang berada tepat di bawah kawat tersebut pada jarak 10 cm.

A.    2 x 10 ^{– 5}  T

B.    4 x 10 ^{– 5}  T

C.   10 x 10 ^{– 5} T

D.   2 x 10 ^{– 6}  T

E.    1 x 10 ^{– 5}  T

 

Soal : 2

Tentukan besarnya induksi magnet disuatu titik yang berjarak 2 cm dari kawat lurus panjang yang berarus listrik 30 A?

A.    3 x 10 ^{– 4} wb/m².

B.    6 x 10 ^{– 4} wb/m².

C.   9 x 10 ^{– 4} wb/m².

D.   10 x 10 ^{– 4} wb/m².

E.    1 x 10 ^{– 4} wb/m².

 

Soal : 3

Suatu solenoida terdiri dari 300  lilitan berarus 2 A. panjang solenoida 30 cm. Induksi magnet di tengah-tengah solenoid adalah ..

A.    8 x 10 ^{– 4}  wb/m².

B.    4 x 10 ^{– 4}  wb/m².

C.   2 x 10 ^{– 4}  wb/m².

D.   12 x 10 ^{– 4}  wb/m².

E.    16 x 10 ^{– 4} wb/m².

Soal : 4

Sebuah toroida memiliki jari-jari 50 cm dialiri  arus sebesar 1 A. Jika toroida tersebut memiliki 60 lilitan, hitunglah besar induksi magnetic pada sumbunya.

A.    2,0 x 10 ^{– 5} T

B.    2,4 x 10 ^{– 5} T

C.   4,0 x 10 ^{– 5} T

D.   2,0 x 10 ^{– 6} T

E.    9,0 x 10 ^{– 5} T

Soal : 5

Sebuah kawat penghantar berarus listrik 5 A arahnya keluar bidang gambar, memotong tegak lurus garis-garis gaya magnet dengan besar induksi magnet B = 2 x 10 ^{– 4} T. Bila panjang kawat yang terpengaruh B adalah 4 cm, tentukan besar dan arah gaya magnetic yang timbul pada kawat.

A.    4,0 x 10 ^{– 5} Newton

B.    4,0 x 10 ^{– 6} Newton

C.   13 x 10 ^{– 5} Newton

D.   2 x 10 ^{– 5} Newton

E.    4,2 x 10 ^{– 5} Newton

Soal : 6

Sebuah electron berkecepatan 2 x 10⁷ m/s masuk dalam medan magnet yang induksi magnetnya 1,5 wb/m² dengan sudut 60⁰ terhadap garis medan. Hitung gaya magnetik yang dialami elektron. (q =1,6 x10^-19C)

A.    4,8 x 10^-12.

B.    48 x 10^-12.

C.   4,8 x 10^-10.

D.   2,4 x 10^-12.

E.    8,8 x 10^-12.

Soal : 7

Perhatikan gambar berikut. 

Seutas kawat berada diantara dua magnet yang memiliki besar induksi magnetik 0,02 Tesla. Jika besar kuat arus yang mengalir pada kawat adalah 5 A, besar gaya magnetik yang bekerja pada kawat sepanjang 10 cm adalah ..

A.    0,01 N

B.    0,1 N

C.   1 N

D.   10 N

E.    100 N

Soal : 8

Sebuah positron yang bermuatan 1,6 x 10⁻¹⁹C bergerak dengan kecepatan 5 x 10⁵ m/s melalui medan magnet sebesar 0,8 T seperti gambar berikut. Besar gaya magnetik saat positron berada dalam medan magnet adalah ..

A.    6,4 x 10⁻¹⁴Newton

B.    6,4 x 10⁻¹²Newton

C.   6,4 x 10⁻¹¹Newton

D.   64 x 10⁻¹⁴Newton

E.    3,2 x 10¹² Newton

Soal : 9

Dua buah muatan masing-masing Q₁ = 2Q dan Q₂ = Q dengan massa masing-masing m₁ = m dan m₂ = 2 m bergerak dengan kelajuan yang sama memasuki suatu medan magnet homogen B. Tentukan perbandingan jari-jari lintasan yang dibentuk muatan Q dan 2Q.

A.    1 : 4

B.    4 : 1

C.   2 : 4

D.   1 : 3

E.    2 : 3

Soal : 10

Seutas kawat lurus dialiri arus sebesar 15 A dengan arah ke kanan. 8 mm dari kawat bergerak sebuah muatan positif sebesar 0,4 C dengan arah sejajar kawat dengan kelajuan 5 x 10 ³ m/s. Besar gaya magnetik adalah ..

A.    0,75 N

B.    14 N

C.   1,4 N

D.   18 N

E.    0,4 N

Soal : 11

Sebuah proton bergerak dalam lintasan lingkaran dengan jari-jari 14 cm dalam sebuah medan magnetik 0.35 T yang tegak lurus dengan kecepatan proton. Laju linier proton adalah ..

A.    570 m/s

B.    470 m/s

C.   4,7 10⁶ m/s

D.   4,7 10^-2 m/s

E.    5,9 m/s

Soal : 12

Sebuah bidang seluas 100 cm² ditembus secara tegak lurus oleh garis-garis gaya magnet yang kerapatannya 5 x 10 ^{– 4} Wb/m². Besar fluks magnet yang dilingkupi bidang tersebut adalah ….

A.    Nol

B.    2,0 x 10 ^{– 6} wb

C.   2,5 x 10 ^{– 6} wb

D.   4,0 x 10 ^{– 6} wb

E.    5,0 x 10 ^{– 6} wb

Soal : 13

Suatu kumparan terdiri atas 200 lilitan berbentuk persegi panjang dengan panjang 10 cm dan lebar 5 cm. Kumparan tersebut memiliki sumbu putar yang tegak lurus medan magnet sebesar 0,5 T dan diputar dengan kecepatan sudut 60 rad/s. GGL maksimum yang timbul pada ujung-ujung kumparan adalah …..

A.    5 V                                       

B.    30 V                                    

C.   50 V

D.   60 V

E.    220 V

Soal : 14

Dua buah kawat lurus panjang dan sejajar terpisah pada jarak 10 cm, yang masing-masing dialiri arus listrik sebesar 6 A dan 8 A. Besar induksi magnetik di titik P yang berjarak 4 cm dari kawat pertama dan 6 cm dari kawat kedua adalah …

A.    2 x 10^-7 T

B.    1 x 10^-7 T

C.   1 x 10^-6 T

D.   1 x 10^-5 T

E.    1 x 10^-4 T

Soal : 15

Dua buah kawat panjang lurus sejajar terpisah pada jarak 12 cm. Kawat pertama dialiri arus 4 A kawat kedua 6A. Tentukan besar induksi magnet pada titik yang berada di antara dua kawat tersebut dan berjarak  4 cm dari kawat pertama.

A.    Nol

B.    3,4 x 10^-6 T

C.   4,0 x 10^-7 T

D.   4,0 x 10^-6 T

E.    2,0 x 10^-6T

Soal : 16

Sebuah kawat penghantar berbentuk lingkaran dengan jari-jari 8 cm dan terdiri atas 20 lilitan yang dialiri arus listrik sebesar 10 A. Besar induksi magnet di titik pusat lingkaran adalah …

A.    1 × 10^-3 T

B.    2 x 10^-3 T

C.   5  × 10^-3 T

D.   6  × 10^-3 T

E.    8  × 10^-3 T

Soal : 17

Dua buah penghantar berarus listrik 3A dan 4A. Kedua penghantar tersebut terpisah sejauh 20 cm. Gaya magnet persatuan panjang yang bekerja pada kedua penghantar jika arus pada kedua penghantar searah adalah …

A.    12 x 10^-5N/m

B.    12 x 10^-6 N/m

C.   1,2 x 10^-7N/m

D.   6 x 10^-5N/m

E.    6 x 10^-6N/m

Soal : 18

Sebuah kawat lurus panjang dialiri arus 5 miliampere berada diruang hampa. Tentukan besarnya induksi magnetik pada titik yang berada sejauh 10 cm disebelah kanan kawat, bila kawat vertikal. 

A.    10^-2T

B.    10^-9 T

C.   10^-10  T

D.   10^-12 T

E.    10^-8 T

Soal : 19

Sebuah kawat berada pada sumbu x dialiri arus listrik sebesar 2 A searah dengan sumbu x positif. Tentukan besar dan arah medan magnet dititik P yang berada pada sumbu y berjarak 4 cm dari pusat koordinat 0 (lihat gambar).

A.    1,0 x 10^-2 T

B.    1,0 x 10^-5  T

C.   1,0 x 10^-3 T

D.   1,2 x 10^-2 T

E.    1,0 x 10^-7 T

Soal : 20

Besarnya induksi magnetik di titik yang berjarak 2 cm dari kawat lurus yang panjang dan berarus listrik 30 ampere adalah…

A.    3 x 10 ^{– 4}  wb/m².

B.    3 x 10 ^{– 2}  wb/m².

C.   6 x 10 ^{– 4}  wb/m².

D.   6 x 10 ^{– 3}  wb/m².

E.    3 x 10 ^{– 1}  wb/m².

Soal : 21

Sebuah kawat lurus yang panjang berarus listrik 10 A. Sebuah titik berada 4 cm dari kawat. Kuat medan magnet di titik tersebut adalah…

A.    0,50 x 10 ^{– 4}  wb/m².

B.    1,00 x 10 ^{– 4}  wb/m².

C.   3,14 x 10 ^{– 4}  wb/m².

D.   4,00 x 10 ^{– 4}  wb/m².

E.    5,00 x 10 ^{– 4}  wb/m².

Soal : 22

Kuat medan magnet solenoida ditentukan oleh faktor-faktor di bawah ini, kecuali……

A.    arus listrik

B.    banyaknya lilitan

C.   panjang solenoida

D.   garis gaya

E.    permeabilitas bahan

Soal : 23

Sebuah elektron bergerak didalam medan magnet serba sama secara tegak lurus dengan kecepatan 2 10⁸m/s. Jika besar induksi magnet 0,8 T maka jari-jari lintasan electron adalah ..

A.    14,22 x 10^-4 m

B.    1,422 x 10^-4 m

C.   142,2 x 10^-4 m

D.   9,1 x 10^-4 m

E.    9 x 10^-4 m

Soal : 24

Sebuah toroida memiliki jari-jari 50 cm dialiri  arus sebesar 1 A. Jika toroida tersebut memiliki 60 lilitan, hitunglah besar induksi magnetic pada sumbunya.

A.    2,0 x 10 ^{– 5} T

B.    2,4 x 10 ^{– 5} T

C.   4,0 x 10 ^{– 5} T

D.   2,0 x 10 ^{– 6} T

E.    9,0 x 10 ^{– 5} T

Soal : 25

Dua buah kawat panjang lurus sejajar terpisah pada jarak 12 cm. Kawat pertama dialiri arus 4 A kawat kedua 6A. Tentukan besar induksi magnet pada titik yang berada di antara dua kawat tersebut dan berjarak  4 cm dari kawat pertama.

A.    Nol

B.    3,4 x 10^-6 T

C.   4,0 x 10^-7 T

D.   4,0 x 10^-6 T

E.    2,0 x 10^-6T