Contoh soal kapasitor membantu siswa memahami komponen listrik yang berfungsi untuk menyimpan muatan listrik dan energi listrik. Kapasitor banyak digunakan dalam berbagai rangkaian elektronik dan menjadi salah satu materi penting dalam pembelajaran listrik statis dan listrik dinamis.
Besarnya kapasitansi sebuah kapasitor menunjukkan kemampuan kapasitor dalam menyimpan muatan listrik. Hubungan antara kapasitansi, muatan, dan beda potensial dinyatakan dengan rumus:
Q = CV
Keterangan:
Q = muatan listrik (coulomb)
C = kapasitansi (farad)
V = beda potensial (volt)
Energi yang tersimpan dalam sebuah kapasitor dapat dihitung menggunakan:
E = ½CV²
Selain itu, energi juga dapat dituliskan sebagai:
E = ½QV
atau:
E = Q²/(2C)
Kapasitor dapat dirangkai secara seri maupun paralel. Pada rangkaian seri, kapasitansi pengganti memenuhi hubungan:
1/Cₑq = 1/C₁ + 1/C₂ + …
Sedangkan pada rangkaian paralel:
Cₑq = C₁ + C₂ + …
Untuk kapasitor keping sejajar, kapasitansi juga dipengaruhi oleh luas keping, jarak antarkeping, dan bahan dielektrik di antara keping. Secara sederhana dapat dinyatakan:
C = εA/d
Keterangan:
ε = permitivitas medium
A = luas keping
d = jarak antar-keping
Dalam mengerjakan soal kapasitor, perhatikan satuan yang digunakan. Kapasitansi sering dinyatakan dalam farad, mikrofarad (μF), nanofarad (nF), atau pikofarad (pF). Pastikan satuan telah dikonversi dengan benar sebelum melakukan perhitungan.
Soal Nomor 1
Pertanyaan
Sebuah kapasitor memiliki kapasitansi 2 μF dan diberi beda potensial 10 V. Besar muatan yang tersimpan adalah ….
Pilihan Jawaban
A. 2 μC
B. 5 μC
C. 10 μC
D. 20 μC
E. 25 μC
Jawaban Benar
D. 20 μC
Pembahasan Lengkap
Gunakan:
Q = CV
C = 2 μF
V = 10 V
Q = 2 × 10
Q = 20 μC
Jadi, muatan yang tersimpan adalah 20 μC.
Kompetensi yang Diukur
Menghitung muatan kapasitor.
Indikator Pembelajaran
Peserta didik mampu menentukan muatan berdasarkan kapasitansi dan beda potensial.
Level Kognitif
C3 – Menerapkan.
Tingkat Kesulitan
Mudah.
Estimasi Waktu Pengerjaan
1 menit.
Soal Nomor 2
Pertanyaan
Sebuah kapasitor 5 μF dihubungkan dengan sumber tegangan 12 V. Muatan pada kapasitor adalah ….
Pilihan Jawaban
A. 30 μC
B. 40 μC
C. 50 μC
D. 60 μC
E. 72 μC
Jawaban Benar
D. 60 μC
Pembahasan Lengkap
Q = CV
= 5 × 12
= 60 μC
Jadi, muatan yang tersimpan adalah 60 μC.
Kompetensi yang Diukur
Menggunakan persamaan kapasitor.
Indikator Pembelajaran
Peserta didik mampu menghitung muatan listrik pada kapasitor.
Level Kognitif
C3 – Menerapkan.
Tingkat Kesulitan
Mudah.
Estimasi Waktu Pengerjaan
1 menit.
Soal Nomor 3
Pertanyaan
Sebuah kapasitor menyimpan muatan 40 μC pada tegangan 20 V. Kapasitansi kapasitor tersebut adalah ….
Pilihan Jawaban
A. 1 μF
B. 2 μF
C. 4 μF
D. 8 μF
E. 10 μF
Jawaban Benar
B. 2 μF
Pembahasan Lengkap
Gunakan:
C = Q/V
C = 40/20
= 2 μF
Jadi, kapasitansinya adalah 2 μF.
Kompetensi yang Diukur
Menentukan kapasitansi.
Indikator Pembelajaran
Peserta didik mampu mengubah persamaan Q = CV untuk menentukan kapasitansi.
Level Kognitif
C3 – Menerapkan.
Tingkat Kesulitan
Mudah.
Estimasi Waktu Pengerjaan
1 menit.
Soal Nomor 4
Pertanyaan
Energi yang tersimpan dalam kapasitor 2 μF yang diberi tegangan 100 V adalah ….
Pilihan Jawaban
A. 0,001 J
B. 0,005 J
C. 0,01 J
D. 0,02 J
E. 0,1 J
Jawaban Benar
C. 0,01 J
Pembahasan Lengkap
Gunakan:
E = ½CV²
C = 2 × 10⁻⁶ F
V = 100 V
E = ½(2 × 10⁻⁶)(100)²
= 10⁻⁶ × 10.000
= 0,01 J
Jadi, energi yang tersimpan adalah 0,01 joule.
Kompetensi yang Diukur
Menghitung energi kapasitor.
Indikator Pembelajaran
Peserta didik mampu menentukan energi yang tersimpan berdasarkan kapasitansi dan tegangan.
Level Kognitif
C3 – Menerapkan.
Tingkat Kesulitan
Sedang.
Estimasi Waktu Pengerjaan
2 menit.
Soal Nomor 5
Pertanyaan
Dua kapasitor 4 μF dan 6 μF dirangkai secara paralel. Kapasitansi penggantinya adalah ….
Pilihan Jawaban
A. 2 μF
B. 4 μF
C. 6 μF
D. 10 μF
E. 24 μF
Jawaban Benar
D. 10 μF
Pembahasan Lengkap
Untuk rangkaian paralel:
Cₑq = C₁ + C₂
Cₑq = 4 + 6
= 10 μF
Jadi, kapasitansi pengganti adalah 10 μF.
Kompetensi yang Diukur
Menentukan kapasitansi pengganti paralel.
Indikator Pembelajaran
Peserta didik mampu menghitung kapasitansi ekuivalen pada rangkaian paralel.
Level Kognitif
C3 – Menerapkan.
Tingkat Kesulitan
Mudah.
Estimasi Waktu Pengerjaan
1 menit.
Soal Nomor 6
Pertanyaan
Dua kapasitor 6 μF dan 3 μF dirangkai secara seri. Kapasitansi penggantinya adalah ….
Pilihan Jawaban
A. 1 μF
B. 2 μF
C. 3 μF
D. 6 μF
E. 9 μF
Jawaban Benar
B. 2 μF
Pembahasan Lengkap
Untuk rangkaian seri:
1/Cₑq = 1/C₁ + 1/C₂
1/Cₑq = 1/6 + 1/3
= 1/6 + 2/6
= 3/6
= 1/2
Maka:
Cₑq = 2 μF
Jadi, kapasitansi penggantinya adalah 2 μF.
Kompetensi yang Diukur
Menentukan kapasitansi pengganti seri.
Indikator Pembelajaran
Peserta didik mampu menghitung kapasitansi ekuivalen pada rangkaian seri.
Level Kognitif
C3 – Menerapkan.
Tingkat Kesulitan
Sedang.
Estimasi Waktu Pengerjaan
2 menit.
Soal Nomor 7
Pertanyaan
Sebuah kapasitor memiliki kapasitansi 10 μF dan menyimpan muatan 50 μC. Tegangan pada kapasitor adalah ….
Pilihan Jawaban
A. 2 V
B. 5 V
C. 10 V
D. 20 V
E. 50 V
Jawaban Benar
B. 5 V
Pembahasan Lengkap
Gunakan:
V = Q/C
V = 50/10
= 5 V
Jadi, tegangan kapasitor adalah 5 volt.
Kompetensi yang Diukur
Menentukan tegangan kapasitor.
Indikator Pembelajaran
Peserta didik mampu menghitung beda potensial berdasarkan muatan dan kapasitansi.
Level Kognitif
C3 – Menerapkan.
Tingkat Kesulitan
Mudah.
Estimasi Waktu Pengerjaan
1 menit.
Soal Nomor 8
Pertanyaan
Jika tegangan pada sebuah kapasitor dinaikkan menjadi dua kali semula sementara kapasitansinya tetap, muatan yang tersimpan menjadi ….
Pilihan Jawaban
A. Setengah kali
B. Tetap
C. Dua kali
D. Empat kali
E. Delapan kali
Jawaban Benar
C. Dua kali
Pembahasan Lengkap
Dari persamaan:
Q = CV
Jika C tetap, maka Q berbanding lurus dengan V.
Ketika tegangan menjadi 2 kali, muatan juga menjadi:
2 × Q
Jadi, muatan menjadi dua kali semula.
Kompetensi yang Diukur
Menganalisis hubungan muatan, kapasitansi, dan tegangan.
Indikator Pembelajaran
Peserta didik mampu menentukan perubahan muatan akibat perubahan tegangan.
Level Kognitif
C4 – Menganalisis.
Tingkat Kesulitan
Sedang.
Estimasi Waktu Pengerjaan
2 menit.
Soal Nomor 9
Pertanyaan
Sebuah kapasitor keping sejajar memiliki luas keping tetap. Jika jarak antara kedua keping diperbesar menjadi dua kali semula, kapasitansinya menjadi ….
Pilihan Jawaban
A. Dua kali semula
B. Empat kali semula
C. Setengah kali semula
D. Tetap
E. Seperempat kali semula
Jawaban Benar
C. Setengah kali semula
Pembahasan Lengkap
Untuk kapasitor keping sejajar:
C = εA/d
Jika luas A dan medium tetap, kapasitansi berbanding terbalik dengan jarak d.
Ketika jarak diperbesar menjadi dua kali:
C’ = C/2
Jadi, kapasitansi menjadi setengah dari semula.
Kompetensi yang Diukur
Menganalisis faktor yang memengaruhi kapasitansi.
Indikator Pembelajaran
Peserta didik mampu menentukan perubahan kapasitansi akibat perubahan jarak antarkeping.
Level Kognitif
C4 – Menganalisis.
Tingkat Kesulitan
Sedang.
Estimasi Waktu Pengerjaan
2 menit.
Soal Nomor 10
Pertanyaan
Pernyataan yang paling tepat mengenai kapasitor adalah ….
Pilihan Jawaban
A. Kapasitor menghasilkan energi listrik tanpa batas
B. Kapasitor berfungsi menyimpan muatan dan energi listrik
C. Kapasitor hanya digunakan pada rangkaian seri
D. Kapasitansi tidak dipengaruhi oleh struktur kapasitor
E. Kapasitor tidak memiliki hubungan dengan tegangan
Jawaban Benar
B. Kapasitor berfungsi menyimpan muatan dan energi listrik
Pembahasan Lengkap
Kapasitor merupakan komponen yang dapat menyimpan muatan listrik dan energi listrik. Besarnya muatan yang tersimpan berkaitan dengan kapasitansi dan tegangan melalui:
Q = CV
Kapasitor dapat digunakan dalam berbagai rangkaian listrik dan elektronik, baik secara seri maupun paralel.
Kompetensi yang Diukur
Memahami konsep dasar kapasitor.
Indikator Pembelajaran
Peserta didik mampu menjelaskan fungsi dan karakteristik dasar kapasitor.
Level Kognitif
C2 – Memahami.
Tingkat Kesulitan
Mudah.
Estimasi Waktu Pengerjaan
1 menit.
Soal Nomor 11
Pertanyaan
Sebuah kapasitor memiliki kapasitansi 8 μF dan dihubungkan dengan sumber tegangan 15 V. Muatan yang tersimpan pada kapasitor adalah ….
Pilihan Jawaban
A. 80 μC
B. 100 μC
C. 120 μC
D. 150 μC
E. 180 μC
Jawaban Benar
C. 120 μC
Pembahasan Lengkap
Gunakan rumus:
Q = CV
Q = 8 × 15
= 120 μC
Jadi, muatan yang tersimpan adalah 120 μC.
Kompetensi yang Diukur
Menghitung muatan kapasitor.
Indikator Pembelajaran
Peserta didik mampu menentukan muatan berdasarkan kapasitansi dan tegangan.
Level Kognitif
C3 – Menerapkan.
Tingkat Kesulitan
Mudah.
Estimasi Waktu Pengerjaan
1 menit.
Soal Nomor 12
Pertanyaan
Sebuah kapasitor memiliki muatan 60 μC dan beda potensial 12 V. Kapasitansi kapasitor tersebut adalah ….
Pilihan Jawaban
A. 2 μF
B. 4 μF
C. 5 μF
D. 6 μF
E. 8 μF
Jawaban Benar
C. 5 μF
Pembahasan Lengkap
Gunakan:
C = Q/V
C = 60/12
= 5 μF
Jadi, kapasitansinya adalah 5 μF.
Kompetensi yang Diukur
Menentukan kapasitansi.
Indikator Pembelajaran
Peserta didik mampu menentukan kapasitansi dari muatan dan beda potensial.
Level Kognitif
C3 – Menerapkan.
Tingkat Kesulitan
Mudah.
Estimasi Waktu Pengerjaan
1 menit.
Soal Nomor 13
Pertanyaan
Tiga kapasitor masing-masing 2 μF, 3 μF, dan 5 μF dirangkai paralel. Kapasitansi pengganti rangkaian adalah ….
Pilihan Jawaban
A. 5 μF
B. 8 μF
C. 9 μF
D. 10 μF
E. 15 μF
Jawaban Benar
D. 10 μF
Pembahasan Lengkap
Pada rangkaian paralel:
Cₑq = C₁ + C₂ + C₃
Cₑq = 2 + 3 + 5
= 10 μF
Jadi, kapasitansi penggantinya adalah 10 μF.
Kompetensi yang Diukur
Menghitung kapasitansi pengganti paralel.
Indikator Pembelajaran
Peserta didik mampu menentukan kapasitansi ekuivalen beberapa kapasitor paralel.
Level Kognitif
C3 – Menerapkan.
Tingkat Kesulitan
Mudah.
Estimasi Waktu Pengerjaan
1 menit.
Soal Nomor 14
Pertanyaan
Dua kapasitor 4 μF dan 12 μF dirangkai seri. Kapasitansi penggantinya adalah ….
Pilihan Jawaban
A. 2 μF
B. 3 μF
C. 4 μF
D. 6 μF
E. 8 μF
Jawaban Benar
B. 3 μF
Pembahasan Lengkap
Untuk rangkaian seri:
Cₑq = (C₁C₂)/(C₁ + C₂)
Cₑq = (4 × 12)/(4 + 12)
= 48/16
= 3 μF
Jadi, kapasitansi pengganti adalah 3 μF.
Kompetensi yang Diukur
Menghitung kapasitansi pengganti seri.
Indikator Pembelajaran
Peserta didik mampu menentukan kapasitansi ekuivalen dua kapasitor seri.
Level Kognitif
C3 – Menerapkan.
Tingkat Kesulitan
Sedang.
Estimasi Waktu Pengerjaan
2 menit.
Soal Nomor 15
Pertanyaan
Sebuah kapasitor 4 μF diberi tegangan 20 V. Energi listrik yang tersimpan di dalam kapasitor adalah ….
Pilihan Jawaban
A. 0,0004 J
B. 0,0008 J
C. 0,001 J
D. 0,002 J
E. 0,004 J
Jawaban Benar
B. 0,0008 J
Pembahasan Lengkap
Gunakan:
E = ½CV²
C = 4 × 10⁻⁶ F
V = 20 V
E = ½(4 × 10⁻⁶)(20²)
= 2 × 10⁻⁶ × 400
= 0,0008 J
Jadi, energi yang tersimpan adalah 0,0008 joule.
Kompetensi yang Diukur
Menghitung energi kapasitor.
Indikator Pembelajaran
Peserta didik mampu menentukan energi listrik yang tersimpan berdasarkan kapasitansi dan tegangan.
Level Kognitif
C3 – Menerapkan.
Tingkat Kesulitan
Sedang.
Estimasi Waktu Pengerjaan
2 menit.
Soal Nomor 16
Pertanyaan
Sebuah kapasitor mula-mula memiliki tegangan 10 V. Jika tegangan dinaikkan menjadi 30 V dan kapasitansi tetap, energi yang tersimpan menjadi ….
Pilihan Jawaban
A. 2 kali semula
B. 3 kali semula
C. 6 kali semula
D. 9 kali semula
E. 12 kali semula
Jawaban Benar
D. 9 kali semula
Pembahasan Lengkap
Energi kapasitor:
E = ½CV²
Jika C tetap, energi berbanding lurus dengan kuadrat tegangan.
Perbandingan energi:
E₂/E₁ = (V₂/V₁)²
= (30/10)²
= 3²
= 9
Jadi, energi menjadi 9 kali semula.
Kompetensi yang Diukur
Menganalisis hubungan energi dan tegangan kapasitor.
Indikator Pembelajaran
Peserta didik mampu menentukan perubahan energi akibat perubahan tegangan.
Level Kognitif
C4 – Menganalisis.
Tingkat Kesulitan
Sedang.
Estimasi Waktu Pengerjaan
2 menit.
Soal Nomor 17
Pertanyaan
Dua kapasitor identik masing-masing 6 μF dirangkai paralel. Kapasitansi penggantinya adalah ….
Pilihan Jawaban
A. 3 μF
B. 6 μF
C. 9 μF
D. 12 μF
E. 18 μF
Jawaban Benar
D. 12 μF
Pembahasan Lengkap
Untuk kapasitor paralel:
Cₑq = C₁ + C₂
= 6 + 6
= 12 μF
Jadi, kapasitansi penggantinya adalah 12 μF.
Kompetensi yang Diukur
Menghitung kapasitansi paralel.
Indikator Pembelajaran
Peserta didik mampu menentukan kapasitansi pengganti dua kapasitor identik yang dirangkai paralel.
Level Kognitif
C3 – Menerapkan.
Tingkat Kesulitan
Mudah.
Estimasi Waktu Pengerjaan
1 menit.
Soal Nomor 18
Pertanyaan
Dua kapasitor identik masing-masing 10 μF dirangkai seri. Kapasitansi penggantinya adalah ….
Pilihan Jawaban
A. 2,5 μF
B. 5 μF
C. 10 μF
D. 15 μF
E. 20 μF
Jawaban Benar
B. 5 μF
Pembahasan Lengkap
Untuk dua kapasitor identik yang disusun seri:
Cₑq = C/2
Cₑq = 10/2
= 5 μF
Jadi, kapasitansi penggantinya adalah 5 μF.
Kompetensi yang Diukur
Menghitung kapasitansi seri.
Indikator Pembelajaran
Peserta didik mampu menentukan kapasitansi pengganti dua kapasitor identik yang disusun seri.
Level Kognitif
C3 – Menerapkan.
Tingkat Kesulitan
Mudah.
Estimasi Waktu Pengerjaan
1 menit.
Soal Nomor 19
Pertanyaan
Pada kapasitor keping sejajar, jika luas keping diperbesar menjadi dua kali semula sementara faktor lainnya tetap, kapasitansinya menjadi ….
Pilihan Jawaban
A. Setengah kali
B. Tetap
C. Dua kali
D. Tiga kali
E. Empat kali
Jawaban Benar
C. Dua kali
Pembahasan Lengkap
Rumus kapasitor keping sejajar:
C = εA/d
Jika ε dan d tetap, maka C berbanding lurus dengan A.
Ketika luas keping menjadi dua kali:
C’ = 2C
Jadi, kapasitansi menjadi dua kali semula.
Kompetensi yang Diukur
Menganalisis faktor yang memengaruhi kapasitansi.
Indikator Pembelajaran
Peserta didik mampu menentukan pengaruh perubahan luas keping terhadap kapasitansi.
Level Kognitif
C4 – Menganalisis.
Tingkat Kesulitan
Sedang.
Estimasi Waktu Pengerjaan
2 menit.
Soal Nomor 20
Pertanyaan
Pernyataan yang benar mengenai rangkaian kapasitor seri adalah ….
Pilihan Jawaban
A. Kapasitansi pengganti selalu lebih besar dari kapasitor terbesar
B. Kapasitansi pengganti sama dengan jumlah semua kapasitor
C. Muatan pada kapasitor seri ideal memiliki besar yang sama
D. Tegangan pada semua kapasitor selalu sama
E. Rangkaian seri tidak dapat menyimpan energi
Jawaban Benar
C. Muatan pada kapasitor seri ideal memiliki besar yang sama
Pembahasan Lengkap
Pada rangkaian kapasitor seri yang ideal, besar muatan pada setiap kapasitor adalah sama.
Sementara itu, tegangan pada masing-masing kapasitor dapat berbeda bergantung pada nilai kapasitansinya.
Kapasitansi pengganti untuk beberapa kapasitor seri memenuhi:
1/Cₑq = 1/C₁ + 1/C₂ + …
Karena itu, kapasitansi pengganti seri lebih kecil daripada kapasitansi masing-masing kapasitor yang tersusun sendiri.
Kompetensi yang Diukur
Memahami karakteristik rangkaian kapasitor seri.
Indikator Pembelajaran
Peserta didik mampu menjelaskan hubungan muatan, tegangan, dan kapasitansi pada rangkaian seri.
Level Kognitif
C2 – Memahami.
Tingkat Kesulitan
Sedang.
Estimasi Waktu Pengerjaan
2 menit.
Soal Nomor 21
Pertanyaan
Tiga kapasitor masing-masing memiliki kapasitansi 2 μF, 4 μF, dan 6 μF. Jika ketiganya dirangkai paralel, kapasitansi penggantinya adalah ….
Pilihan Jawaban
A. 4 μF
B. 6 μF
C. 10 μF
D. 12 μF
E. 14 μF
Jawaban Benar
D. 12 μF
Pembahasan Lengkap
Untuk rangkaian paralel:
Cₑq = C₁ + C₂ + C₃
Cₑq = 2 + 4 + 6
= 12 μF
Jadi, kapasitansi penggantinya adalah 12 μF.
Kompetensi yang Diukur
Menghitung kapasitansi pengganti rangkaian paralel.
Indikator Pembelajaran
Peserta didik mampu menentukan kapasitansi total beberapa kapasitor yang disusun paralel.
Level Kognitif
C3 – Menerapkan.
Tingkat Kesulitan
Mudah.
Estimasi Waktu Pengerjaan
1 menit.
Soal Nomor 22
Pertanyaan
Sebuah kapasitor 5 μF dihubungkan dengan sumber tegangan 20 V. Besar energi yang tersimpan dalam kapasitor adalah ….
Pilihan Jawaban
A. 0,0005 J
B. 0,001 J
C. 0,002 J
D. 0,005 J
E. 0,01 J
Jawaban Benar
C. 0,001 J
Pembahasan Lengkap
Gunakan rumus:
E = ½CV²
C = 5 × 10⁻⁶ F
V = 20 V
E = ½ × 5 × 10⁻⁶ × 20²
= 2,5 × 10⁻⁶ × 400
= 0,001 J
Jadi, energi yang tersimpan adalah 0,001 joule.
Kompetensi yang Diukur
Menghitung energi yang tersimpan dalam kapasitor.
Indikator Pembelajaran
Peserta didik mampu menentukan energi kapasitor berdasarkan kapasitansi dan tegangan.
Level Kognitif
C3 – Menerapkan.
Tingkat Kesulitan
Sedang.
Estimasi Waktu Pengerjaan
2 menit.
Soal Nomor 23
Pertanyaan
Sebuah kapasitor memiliki kapasitansi 10 μF dan menyimpan muatan 80 μC. Tegangan pada kapasitor adalah ….
Pilihan Jawaban
A. 4 V
B. 6 V
C. 8 V
D. 10 V
E. 12 V
Jawaban Benar
C. 8 V
Pembahasan Lengkap
Gunakan:
V = Q/C
V = 80/10
= 8 V
Jadi, tegangan kapasitor adalah 8 volt.
Kompetensi yang Diukur
Menentukan tegangan kapasitor.
Indikator Pembelajaran
Peserta didik mampu menentukan tegangan berdasarkan muatan dan kapasitansi.
Level Kognitif
C3 – Menerapkan.
Tingkat Kesulitan
Mudah.
Estimasi Waktu Pengerjaan
1 menit.
Soal Nomor 24
Pertanyaan
Dua kapasitor masing-masing 8 μF dirangkai secara seri. Kapasitansi penggantinya adalah ….
Pilihan Jawaban
A. 2 μF
B. 4 μF
C. 8 μF
D. 12 μF
E. 16 μF
Jawaban Benar
B. 4 μF
Pembahasan Lengkap
Untuk dua kapasitor identik yang disusun seri:
Cₑq = C/2
Cₑq = 8/2
= 4 μF
Jadi, kapasitansi penggantinya adalah 4 μF.
Kompetensi yang Diukur
Menghitung kapasitansi pengganti seri.
Indikator Pembelajaran
Peserta didik mampu menentukan kapasitansi ekuivalen dua kapasitor identik.
Level Kognitif
C3 – Menerapkan.
Tingkat Kesulitan
Mudah.
Estimasi Waktu Pengerjaan
1 menit.
Soal Nomor 25
Pertanyaan
Sebuah kapasitor memiliki kapasitansi 4 μF. Jika tegangan yang diberikan dinaikkan dari 10 V menjadi 20 V, muatan yang tersimpan menjadi ….
Pilihan Jawaban
A. 20 μC
B. 40 μC
C. 60 μC
D. 80 μC
E. 100 μC
Jawaban Benar
D. 80 μC
Pembahasan Lengkap
Gunakan:
Q = CV
Untuk V = 20 V:
Q = 4 × 20
= 80 μC
Jadi, muatan yang tersimpan setelah tegangan menjadi 20 V adalah 80 μC.
Kompetensi yang Diukur
Menganalisis hubungan muatan dan tegangan.
Indikator Pembelajaran
Peserta didik mampu menentukan perubahan muatan akibat perubahan tegangan pada kapasitor.
Level Kognitif
C4 – Menganalisis.
Tingkat Kesulitan
Mudah.
Estimasi Waktu Pengerjaan
1 menit.
Soal Nomor 26
Pertanyaan
Tiga kapasitor 3 μF, 6 μF, dan 6 μF dirangkai paralel. Kapasitansi pengganti rangkaian adalah ….
Pilihan Jawaban
A. 9 μF
B. 12 μF
C. 15 μF
D. 18 μF
E. 21 μF
Jawaban Benar
C. 15 μF
Pembahasan Lengkap
Pada rangkaian paralel:
Cₑq = C₁ + C₂ + C₃
= 3 + 6 + 6
= 15 μF
Jadi, kapasitansi pengganti adalah 15 μF.
Kompetensi yang Diukur
Menghitung kapasitansi paralel.
Indikator Pembelajaran
Peserta didik mampu menentukan kapasitansi total beberapa kapasitor paralel.
Level Kognitif
C3 – Menerapkan.
Tingkat Kesulitan
Mudah.
Estimasi Waktu Pengerjaan
1 menit.
Soal Nomor 27
Pertanyaan
Sebuah kapasitor keping sejajar memiliki jarak antarkeping 2 mm. Jika jarak tersebut diperbesar menjadi 4 mm dan faktor lainnya tetap, kapasitansi menjadi ….
Pilihan Jawaban
A. 4 kali semula
B. 2 kali semula
C. Tetap
D. 1/2 kali semula
E. 1/4 kali semula
Jawaban Benar
D. 1/2 kali semula
Pembahasan Lengkap
Rumus kapasitor keping sejajar:
C = εA/d
Kapasitansi berbanding terbalik dengan jarak antarkeping.
Jarak berubah dari 2 mm menjadi 4 mm, atau 2 kali lebih besar.
Maka kapasitansinya menjadi:
C₂ = ½C₁
Jadi, kapasitansi menjadi setengah kali semula.
Kompetensi yang Diukur
Menganalisis pengaruh jarak terhadap kapasitansi.
Indikator Pembelajaran
Peserta didik mampu menentukan perubahan kapasitansi akibat perubahan jarak antarkeping.
Level Kognitif
C4 – Menganalisis.
Tingkat Kesulitan
Sedang.
Estimasi Waktu Pengerjaan
2 menit.
Soal Nomor 28
Pertanyaan
Sebuah kapasitor memiliki kapasitansi 2 μF dan diberi tegangan 50 V. Muatan yang tersimpan adalah ….
Pilihan Jawaban
A. 25 μC
B. 50 μC
C. 75 μC
D. 100 μC
E. 125 μC
Jawaban Benar
D. 100 μC
Pembahasan Lengkap
Q = CV
= 2 × 50
= 100 μC
Jadi, muatan yang tersimpan adalah 100 μC.
Kompetensi yang Diukur
Menghitung muatan listrik.
Indikator Pembelajaran
Peserta didik mampu menentukan muatan berdasarkan kapasitansi dan tegangan.
Level Kognitif
C3 – Menerapkan.
Tingkat Kesulitan
Mudah.
Estimasi Waktu Pengerjaan
1 menit.
Soal Nomor 29
Pertanyaan
Dua kapasitor 6 μF dan 12 μF dirangkai secara seri. Kapasitansi penggantinya adalah ….
Pilihan Jawaban
A. 3 μF
B. 4 μF
C. 6 μF
D. 8 μF
E. 9 μF
Jawaban Benar
B. 4 μF
Pembahasan Lengkap
Gunakan:
Cₑq = (C₁C₂)/(C₁ + C₂)
Cₑq = (6 × 12)/(6 + 12)
= 72/18
= 4 μF
Jadi, kapasitansi penggantinya adalah 4 μF.
Kompetensi yang Diukur
Menghitung kapasitansi rangkaian seri.
Indikator Pembelajaran
Peserta didik mampu menentukan kapasitansi ekuivalen dua kapasitor dengan nilai berbeda.
Level Kognitif
C3 – Menerapkan.
Tingkat Kesulitan
Sedang.
Estimasi Waktu Pengerjaan
2 menit.
Soal Nomor 30
Pertanyaan
Pernyataan yang paling tepat mengenai kapasitor adalah ….
Pilihan Jawaban
A. Kapasitor hanya dapat dirangkai secara seri
B. Kapasitansi kapasitor tidak berhubungan dengan tegangan
C. Kapasitor dapat menyimpan muatan dan energi listrik
D. Kapasitor selalu menghasilkan arus listrik
E. Kapasitor tidak dapat digunakan dalam rangkaian elektronik
Jawaban Benar
C. Kapasitor dapat menyimpan muatan dan energi listrik
Pembahasan Lengkap
Kapasitor merupakan komponen yang berfungsi menyimpan muatan listrik dan energi listrik. Hubungan muatan, kapasitansi, dan tegangan diberikan oleh:
Q = CV
Kapasitor juga dapat disusun secara seri maupun paralel untuk memperoleh kapasitansi pengganti tertentu.
Kompetensi yang Diukur
Memahami fungsi dan karakteristik kapasitor.
Indikator Pembelajaran
Peserta didik mampu menjelaskan fungsi dasar kapasitor dan hubungan besaran listrik yang terkait.
Level Kognitif
C2 – Memahami.
Tingkat Kesulitan
Mudah.
Estimasi Waktu Pengerjaan
1 menit.
Kesimpulan
Contoh soal kapasitor mencakup beberapa konsep penting, seperti kapasitansi, muatan listrik, beda potensial, energi yang tersimpan, serta rangkaian kapasitor seri dan paralel.
Rumus dasar yang perlu dikuasai adalah:
Q = CV
untuk mencari hubungan antara muatan, kapasitansi, dan tegangan.
Untuk energi kapasitor:
E = ½CV²
Pada rangkaian paralel:
Cₑq = C₁ + C₂ + C₃ + …
Sedangkan pada rangkaian seri:
1/Cₑq = 1/C₁ + 1/C₂ + 1/C₃ + …
Untuk kapasitor keping sejajar, kapasitansi dipengaruhi oleh luas keping dan jarak antarkeping. Semakin besar luas keping, kapasitansi semakin besar, sedangkan semakin besar jarak antarkeping, kapasitansi semakin kecil.
Dengan memahami hubungan antarbesaran dan teliti dalam melakukan konversi satuan seperti μF ke F, berbagai soal kapasitor dapat diselesaikan dengan lebih mudah, cepat, dan tepat.
