Tugas 3

Soal 1

  Perhatikan gambar berikut, 



3 buah kapasitor X, Y dan Z disusun seperti gambar. Jika saklar S ditutup 
tentukan : 
a) Nilai kapasitas kapasitor pengganti rangkaian
b) Muatan yang tersimpan dalam rangkaian
c) Muatan yang tersimpan dalam kapasitor Z menurut prinsip rangkaian seri



Pembahasan:

a) Paralel antara kapasitor X dan Y didapatkan kapasitor ekivalennya namakan C_xy : 

 

Sekarang rangkaian menjadi lebih sederhana yaitu terdiri dari C_xy yang diseri dengan C_z yang menghasilkan kapasitas pengganti namakan C_tot : 

 


b) Muatan yang tersimpan dalam rangkaian namakan Q_tot

 


c) Muatan yang tersimpan dalam kapasitor Z namakan Q_z

Untuk rangkaian kapasitor seri berlaku : 

 


Soal 2

Kapasitor keping sejajar dengan luas penampang masing-masing keping adalah 50 cm² tanpa bahan pengisi (berisi udara). Jarak antar keping adalah 2 cm dan kedua keping diberi beda potensial 120 volt. Jika ε_o adalah 8,85 x 10^{− 12} C² N ^{− 1 − 2} tentukan :

a) kapasitas kapasitor
b) muatan yang tersimpan dalam kapasitor
c) kuat medan listrik antara kedua keping 


Pembahasan:

a) kapasitas kapasitor

 


b) muatan yang tersimpan dalam kapasitor

 


c) kuat medan listrik antara kedua keping 


 


Soal 3

Sebuah kapasitor keping sejajar memiliki kapasitas 1200 μF. Jika luas penampang keping dijadikan dua kali semula dan jarak antar keping dijadikan 1,5 kali semula, tentukan nilai kapasitasnya yang baru!

Pembahasan:




Soal 4

Sebuah induktor 0,2 henry dipasang pada sumber tegangan arus bolak-balik, V = (200. sin 200t) volt. Tentukan persamaan arus yang mengalir pada rangkaian tersebut!

Penyelesaian:

Diketahui:

V = (200 sin 200t) volt

L = 0,2 H

Ditanya: I = ... ?

Pembahasan :

V = Vm.sinωt

V = 200.sin 200t

Dari persamaan diketahui Vm = 200 volt dan ω= 200 rad/s, maka:

XL = ω.L= (200)(0,2)

XL = 40Ω

Im = Vm / XL = 200 / 40 = 5 A

Dalam rangkaian ini arus tertinggal π/2rad terhadap tegangan, sehingga:

Soal 5

Sebuah induktor terbuat dari kumparan kawat dengan 50 lilitan. Panjang kumparan 5 cm dengan luas penampang 1 cm². Hitunglah:

a. induktansi induktor,

b. energi yang tersimpan dalam induktor bila kuat arus yang mengalir 2 A!

Pembahasan:

Diketahui: 

N = 50 lilitan

l = 5 cm = 5 × 10^-2 m

A = 1 cm² = 10^-4 m²

Ditanya: 

a. L = ... ?

b. U jika I = 2 A ... ?

Pembahasan :