Sebuah kapasitor berisi udara kapasitasnya 20 μF, kemudian diisi dengan bahan dielektrik seperti pada gambar. Jika permitivitas relatifnya bahan berturut-turut adalah 3, 2, dan 4, maka kapasitas kapasitor menjadi .... A. 40 μF B. 60 μF C. 80 μF D. 100 μF E. 120 μF

<p>Jawaban yang benar adalah B. 60 μF.</p><p>&nbsp;</p><p>Diketahui:<br>Gambar susunan kapasitor</p><p>C0 = 20 μF</p><p>εr1 = 3</p><p>εr2 = 2</p><p>εr3 = 4</p><p>&nbsp;</p><p>Ditanya:</p><p>C total = ...?</p><p>&nbsp;</p><p>Jawab:</p><p>Kapasitas kapasitor pada keping sejajar jika disisipi bahan dielektrik (εr) dirumuskan oleh:</p><p>C = εr . ε0 . A / d.</p><p>&nbsp;</p><p>Untuk beberapa kapasitor yang dirangkai dapat membentuk seri atau paralel.</p><p>1. Seri, tidak ada percabangan yang ciri-cirinya yaitu:</p><p>&nbsp;</p><p>(a). Kapasitas pengganti: 1/Cs = 1/C1 + 1/C2 + ....</p><p>(b). Muatan tersimpan: Qs = Q1 = Q2 = ....</p><p>(c). Potensial: Vs = V1 + V2 + ....</p><p>&nbsp;</p><p>2. Paralel, terdapat percabangan yang ciri-cirinya yaitu:</p><p>&nbsp;</p><p>(a). Kapasitas pengganti: Cp = C1 + C2 + ....</p><p>(b). Muatan tersimpan: Qp = Q1 + Q2 + ....</p><p>(c). Potensial: Vp = V1 = V2 = ....</p><p>&nbsp;</p><p>dimana:</p><p>C = kapasitas kapasitor (F)</p><p>ε0 = permitivitas ruang hampa (F/m)</p><p>A = luas penampang (m^2)</p><p>d = jarak antarkeping (m)</p><p>Q = muatan listrik (C)</p><p>V = beda potensial (V).</p><p>&nbsp;</p><p>Berdasarkan gambar, jika kapasitor belum disisipi bahan maka kapasitasnya adalah:</p><p>C0 = ε0 . A / d = 20 μF.</p><p>&nbsp;</p><p>Lalu, hitung kapasitas kapasitor masing-masing terlebih dahulu.</p><p>1. Kapasitor C1</p><p>C1 = εr1 . ε0 . A1 / d1</p><p>C1 = 3 . ε0 . A / (d/2)</p><p>C1 = 6 ε0 . A / d</p><p>C1 = 6 x 20 μF</p><p>C1 = 120 μF.</p><p>&nbsp;</p><p>2. Kapasitor C2</p><p>C2 = εr2 . ε0 . A2 / d2</p><p>C2 = 2 . ε0 . (A/2) / (d/2)</p><p>C2 = 2 ε0 . A / d</p><p>C2 = 2 x 20 μF</p><p>C2 = 40 μF.</p><p>&nbsp;</p><p>3. Kapasitor C3</p><p>C3 = εr3 . ε0 . A3 / d3</p><p>C3 = 4 . ε0 . (A/2) / (d/2)</p><p>C3 = 4 ε0 . A / d</p><p>C3 = 4 x 20 μF</p><p>C3 = 80 μF.</p><p>&nbsp;</p><p>Selanjutnya, C2 dan C3 tersusun paralel, maka:</p><p>Cp = C2 + C3</p><p>Cp = 40 + 80</p><p>Cp = 120 μF.</p><p>&nbsp;</p><p>Kemudian Cp dan C1 dirangkai seri, maka:</p><p>1/Cs = 1/Cp + 1/C1</p><p>1/Cs = 1/120 + 1/120</p><p>1/Cs = 2/120</p><p>Cs = 120/2</p><p>Cs = 60 μF.</p><p>&nbsp;</p><p>Nilai Cs inilah kapasitas kapasitor total (C total) dari susunan pada gambar.</p><p>&nbsp;</p><p>Oleh karena itu, jawaban yang benar adalah B.</p>