10 Soal & Pembahasan Listrik Statis (bagian 3) ǀ Pilihan Ganda
Sebelumnya, kita telah membahas 10
soal listrik statis (bagian 2). Kita akan lanjutkan 10 soal listrik statis
(bagian 3). Berikut soal dan pembahasannya.
Pilihlah jawaban yang tepat dari
pilihan di bawah ini. (mF atau mC = mikro)
21. Berikut ini pernyataan yang benar
terkait kapasitor keping sejajar adalah. . .
a. Besar kapasitansi sebanding dengan jarak
antara dua keping
b. Besar kapasitansi sebanding dengan beda
potensial antara kedua keping
c. Besar kapasitansi sebanding dengan
permitivitas bahan diantara keping
d. Besar kapasitansi berbanding terbalik
denga luas keping
e. Tidak ada jawaban yang benar
Pembahasan :
C = Q/V = E0A/d = ErE0A/d.
Jawaban C.
22. Kapasitor dimuati baterai 1,5 V
sehingga bermuatan 0,5 mC. Jika kapasitor tersebut diberi muatan baterai 6 V,
maka muatan yang tersimpan sebesar. . .
a. 1 mC
b. 1,5 mC
c. 2 mC
d. 2,5 mC
e. 5 mC
Pembahasan :
C = Q/V
C1 = C2
Q1/V1 = Q2/V2
0,5/1,5 = Q2/6
Q2 = 2 mC. Jawaban C.
23. Dua keping sejajar dengan luas
permukaan masing-masing 5 cm2 (5x10-4 m2)
terpisah pada jarak 5 cm (5x10-2 m). Jika jarak keping dibuat dua
kali lipat dan diantara keping diisi bahan dielektrik dengan konstanta 2, maka
kapasitansinya menjadi . . .
a. Dua kali semula
b. Empat kali semula
c. Sama dengan semula
d. Setengah kali semula
e. Seperempat kali semula
Pembahasan :
C1 = E0.A/d1
dan C2 = Er.E0.A/d2
A = C1.d1/E0
dan A = C2.d2/Er.E0
A1 = A2
C1.d1/E0
= C2.d2/Er.E0
C1.d1 = C2.d2/Er
C.(5x10-2) = C2.(2(
x 10-2))/2
C2 = C
Jadi, kapasitansi awal dan akhir sama. Jawaban
C.
24. Bola konduktor bermuatan 1 C
memiliki jari-jari 20 cm (0,2 m)dan menghasilkan medan listrik 5x104
N/C pada jarak 20 cm (0,2 m) dari pusatnya. Besar kapasitansi bola tersebut
adalah . . .
a. 10-4 F
b. 2 x 10-4 F
c. 3 x 10-4 F
d. 4 x 10-4 F
e. 5 x 10-4 F
Pembahasan :
C = Q/V
C = Q/E.r
C = 1/(5x104)(0,2)
C = 10-4 F
Jawaban A.
25. Dua kapasitor identik
masing-masing memiliki kapasitansi 10 F saling dihubungkan. Besar kapasitansi
pada saat keduanya dirangkai seri dan paralel berturut-turut adalah . . .
a. 20 F dan 5 F
b. 5 F dan 20 F
c. 10 F dan 20 F
d. 20 F dan 10 F
e. 40 F dan 20 F
Pembahasan :
*Kapasitor disusun seri
1/Cseri = 1/C1
+ 1/C2
1/Cseri = 1/10 +1/10
Cseri = 5 F
*Kapasitor disusun paralel
Cparalel = C1 + C2
Cparalel = 10 + 10
Cparalel = 20 F
Jawaban B.
Untuk soal nomor 26-27
26. Muatan total pada rangkaian tersebut
adalah . . .
a. 4 mC
b. 5 mC
c. 6 mC
d. 7 mC
e. 8 mC
Pembahasan :
*Kapasitor disusun seri 1
1/Cseri1 = 1/C1
+ 1/C2
1/Cseri1 = 1/3 + 1/6
Cseri1 = 2 mF
*Kapasitor disusun paralel
Cparalel = C3 + C4
Cparalel = 1 + 1
Cparalel = 2 mF
*Kapasitor disusun seri 2
1/Cseri2 = 1/Cseri1
+ 1/Cparalel
1/Cseri2 = 1/2 +1/2
Cseri2 = 1 mF
*Muatan total
Q = CV
Q = 6.1 = 6 mC
Jawaban C.
27. Besar potensial pada kapasitor 3 sebesar
. . .
a. 2,5 V
b. 3,0 V
c. 5,0 V
d. 6,0 V
e. 8,0 V
Pembahasan :
*Beda potensial pada Cparalel
Q = CV
Vparalel = Q/Cparalel
Vparalel = 6 mC/2 mF
Vparalel = 6 x 10-6 /2 x 10-6
Vparalel = 3 volt
*Beda potensial pada C3 adalah
3 volt karena V pada paralel akan selalu sama.
Jawaban B.
Perhatikan gambar berikut!
28. Energi yang tersimpan pada rangkaian
kapasitor di atas adalah . . .
a. 10,0 x 10-3 J
b. 11,5 x 10-3 J
c. 13,5 x 10-3 J
d. 14,0 x 10-3 J
e. 25,5 x 10-3 J
Pembahasan :
*Kapasitor disusun seri 1
1/Cseri1 = 1/C1
+ 1/C2
1/Cseri1 = 1/3 + 1/6
Cseri1 = 2 mF
*Kapasitor disusun seri 2
1/Cseri2 = 1/C3
+ 1/C4
1/Cseri2 = 1/2 + 1/4
Cseri2 = 4/3 mF
*Kapasitor disusun paralel
Cparalel = Cseri1
+ Cseri2
Cparalel = 2 + 4/3
Cparalel = 10/3 mF =
10/3 x 10-6 F
*Energi dalam rangkaian
W = ½ CV2
W = ½ (10/3 x 10-6)(90)2
W = 13,5 x 10-3 J
Jawaban C.
Untuk soal nomor 29 dan 30.
Rangkaian kapasitor terdiri dari tiga
jenis kapasitor. Besar kapasitansi C1 = 5 mF, C2 = 10 mF, C3 = 3 mF. Rangkaian
dihubungkan dengan beda potensial 60 V.
29. Besar muatan yang tersimpan pada C3 adalah
. .
a. 18 mC
b. 28 mC
c. 46 mC
d. 62 mC
e. 84 mC
Pembahasan :
*Kapasitor disusun seri kiri
1/Cserikiri = 1/C1
+ 1/C2
1/Cserikiri = 1/5 + 1/10
Cserikiri = 10/3 mF
*Kapasitor disusun seri kanan
1/Cserikanan = 1/C1
+ 1/C2
1/Cserikanan = 1/5 + 1/10
Cserikanan = 10/3 mF
*Kapasitor disusun paralel antara Cserikiri,
Cserikanan, C3
Cparalel1 = Cserikiri
+ Cserikanan + C3
Cparalel1 = 10/3 + 10/3
+ 2
Cparalel1 = 26/3 mF
*Kapasitor disusun paralel antara C2,
C2,
Cparalel2 = C2
+ C2
Cparalel2 = 10 + 10
Cparalel2 = 20 mF
*Kapasitor disusun seri total
1/Cseritotal = 1/Cparalel1
+ 1/Cparalel2
1/Cseritotal = 1/(26/3)
+ 1/20
1/Cseritotal = 3/26 + 1/20
Ctotal = 520/86 mF
*Muatan total rangkaian
Qtotal = Ctotal.Vtotal
Qtotal = (520/86).60
Qtotal = ((520.60)/86) atau
362,8
*Beda potensial di Cparalel1,
dimana Qtotal = Qparalel1 = Qparalel2
Qparalel1 = Cparalel1.Vparalel1
((520.60)/86)= (26/3).Vparalel1
Vparalel1 = ((520.60)/86).
(3/26)
*Muatan pada C3
rangkaian
QC3 = CC3.Vparalel1
QC3 = (2). ((520.60)/86).
(3/26)
QC3 = 83,72 = 84 mC
Jawaban E.
30. Besar energi yang tersimpan pada
rangkaian paralel bawah (dua kapasitor C2) adalah (m=mili bukan mikro).
. .
a. 2,8 mJ
b. 3,1 mJ
c. 3,3 mJ
d. 3,7 mJ
e. 4,1 mJ
Pembahasan :
*Energi yang tersimpan dalam
W = Qtotal2/2.Cparalel2
W = (362,8 x 10-6)2/2(20
x 10-6).
W = 3290,42 J = 3,3 mJ (milijoule)
Jawaban C.
Baca selanjutnya : 10 Soal & Pembahasan Medan Magnet (bagian 1) ǀ Pilihan Ganda
Itulah, 10 soal dan pembahasan terkait listrik statis (bagian 3). Kita akan membahas 10 soal lainnya. Silahkan, tekan link baca selanjutnya.