Petra Elang Pradana/1106023096 Teknik Perkapalan
-Physics Homework- - -- Physics Homework -
PR 3. Kapasitansi dan Dielektrikum Bab 25 no 1, 4, 10, 22, 33, 34, 38, 42, 46, 50,53,55 •
1.) 1.) Dua objek metal masing-masing bermuatan +70pC dan -70pC,
V=20V. a. Berapa kapasitan sistem? b. Jika muatannya berubah +200pC dan -200pC, berapa kapasitannya? c. Apakah beda potensialnya berubah? Jawab: -12 a. q=CV; C = = ଶ = 3,5 pF = 3,5 x 10 F b. Kapasitor tidak akan berubah karena sudah menyimpan terlebih dahulu muatan sebelumnnya yakni 3,5 x 10 -12F c. V= = ଶ ଷ,ହ = 57 V 4.) Kapasitor berbentuk bola dengan r=38,0mm dan 40,0mm. a. Hitung kapasitasnya? b. Luas area seharusnya jika termasuk paralell kapasitor? Jawab: a. b=40,0mm;a=38,0mm b=40,0mm;a=38,0mm C= 4 − = ቀ8,99×109ሺ40,02 −2)ቁሺሺ3480,,00 )−38,0 ) = 84,5pF = 8,45x10 ିଵଷ ൫଼,ସହ × ଵషభయ൯ሺ,ସି,ଷ଼) ሺି ) b. A= ఌ = ଼ሺ଼ହ, × ଵ షభమ మషభషమ) బ 10.) C1=10,0 ; C2=5,00 ; C3=4,00 ଵ+ ଵ= ଵ = ೞೝ భ మ 10,0 ଵ
+ 5,00ଵ
Cseri = 3,33 Ceq= C3+Cseri= 4,00 + 3,33 = 7,33
= 1,91 m2
Petra Elang Pradana/1106023096 Teknik Perkapalan
22.) V = 10V; C1=10 ; C2=C3=20 =20 , Stop kontak S akan ke sisi kiri jika jika kapasitor 1 mencapai seimbang kemudian akan ke kanan, Berapa muatan di kapasitor 1 saat mencapai keseimbangan? Jawab: Q=q1+q2+q3 C2 dan C3 adalah identik maka muatan keduanya juga, C2 dan C3 dalam rangkaian pararel dengan C1 sehingga V1=V3; భ = య భ
య
Q1=q3/2; Q=ሺq3/2)+q3+q3=5q3/2 Q3=2Q/5=2ሺ100 Q3=2Q/5=2ሺ100 )/5= 40 Q1=q3/2=20 33.) Bola bermuatan d= 10cm; V=8000V. Hitung energi kerapatan jari-jari bola? V= ସగଵ ; E= ସగଵ మ = 0 0 8000 )2 = 0,11 J/m3 U= ½ E2 = ½ ሺ)2 = ½ ሺ8,85 × 10ିଵଶ ଶ ିଵ ିଶ) ሺ0,050 34.) V=100V; C1=10 ;C2=5,0 ;C3=4,0 a. q3= C3V = ሺ4,0 ) ሺ100V)= 4,0 x 10-4 J b. V3=V=100V
c. U3 = ½ C3V32=1/2ሺ4,0
)ሺ100V)2=2,0 x 10-2 J మ = ሺଵ ఓ)ሺ ఓ)ሺହ, ହ, ఓ) ఓ)ሺଵ) = 3,33 x 10-4 C d. q1=q2=భା ሺଵ ఓ) ఓ)ାሺହ, ఓ) ఓ) భ మ
e. V1=q1/C1=3,33 x 10-4C/10,0 = 33,3V f. U1=½ C2V22=5,55x10 -3J g. q2=q1= 3,33 x 10-4 C h. V2=V-V1=100V-33,3V=66,7V i. U2=½ C2V22=1,11x10-2J
38.) V=100V; C1=10,0 ; C2=5,00 ;C3=15,0 య = ሺଵହ,ఓ) ଵହ,ఓ )ሺଵ) = 50,0V a. V1=V2= ା భ మାయ ଵ,ఓାହ,ఓାଵହ,ఓ V3=V-V1=V-V2=100V-50,0V=50,0V q1=C1V1=ሺ10,0 )ሺ50,0 )=5,00x10-4C q2=C2V2=ሺ5,00 )ሺ50,0 V)=2,50x10-4C q3=q1+q2=5,00x10-4C+2,50x10-4C=7,50x10-4C
Petra Elang Pradana/1106023096 Teknik Perkapalan
b. V3=V-V1=V-V2=100V-50,0V=50,0V మ ሺଵହ,ఓ) )ሺଵ)మ ଵହ,ఓ య య = 1,88x10-2J c.U3= ଶ = ଶ d. q1=C1V1=ሺ10,0 )ሺ50,0 )=5,00x10-4C య = ሺଵହ,ఓ) ଵହ,ఓ)ሺଵ) = 50,0V e. V1= ା భ మ ାయ ଵ,ఓାହ,ఓାଵହ,ఓ f. U1=½C1V12=½ ሺ10,0 )ሺ50,0V) 2=1,25x10 -2J g. q2=C2V2=ሺ5,00 )ሺ50,0 V)=2,50x10-4C ሺଵହ,ఓ) ଵହ,ఓ)ሺଵ) = 50,0V h. V2=ଵ,ఓାହ,ఓାଵହ,ఓ i. U2= 1/2C2V22=½ ሺ5,00 )ሺ50,0V) 2=6,25x10-3J షభమ మషభషమ)ሺ,ଷହ)మ ఌ ଼ ሺ ଼ହ , × ଵ బ 42.) a. d= = = 6,2x10-2m ହ×ଵషభమ K / K udara b. C’=Cሺ K udara)=ሺ50pF)ሺ5,6/1.0)=2,8x10-2pF 46.) Setiap kapasitor mempunyai V=12,0V; K =3,00; =3,00; d=2,00mm; C2=ఌబௗ = 2,21x10-11F C1=ఌబK = 6,64x10-11F q1=C1V1=ሺ6,64x10-11F)ሺ12V)=8,00x10-10C; q2=C2V2=2,66x10 -10V; qtotal=1,06x10-9C
Petra Elang Pradana/1106023096 Teknik Perkapalan
50.) A=10,5cm2;2d=7,12mm; A=10,5cm2;2d=7,12mm; K 1=21.0; K 2=42,0; K 3=58,0 C1= A K 1/4d = ሺ8,85 ሺ8,85 × 10ିଵଶ Cଶ⁄Nmଶ)ሺ0,105m)ሺ21,0)/4ሺ7,12x103m)=6,85x10-10F C2= A K 2/2d=ሺ8,85 /2d=ሺ8,85 × 10ିଵଶ Cଶ⁄Nmଶ)ሺ0,105m)ሺ42,0)/2ሺ7,12x103m)=0,27x10-10F C3= A K 3/2d=ሺ8,85 ×10ିଵଶ Cଶ⁄Nmଶ)ሺ0,105m)ሺ58,0)/2ሺ7,12x10-3m)=0,27x10-10F షభబ൯ሺ,ଶ୶ଵషభబ) ൫,ଶ୶ଵ య మ C=C1+ ା ା =ሺ6,85x10-10F)+ ሺ,଼ହ୶ଵ షభబ)ାሺ,ଶ୶ଵషభబ)ାሺ )ାሺ,ଶ୶ଵషభబ) = భ మ య 4,55x10-11F 53.) A=0,12m 2;d=0,012m;b=0,004m; K =4,8 =4,8 ൫଼,଼ହ ×ଵషభమ େమ⁄୫మ൯൫,ଵଶమ൯ 0 a. C0= = = 89pF ,ଵଶ ൫଼,଼ହ ×ଵషభమ େమ⁄୫మ൯ሺସ,଼) ସ,଼)൫,ଵଶమ൯ ఌ బ 2pF b. C= ሺௗି) = = 1,2 x 10 ௗି )ା ସ,଼ሺ ସ,଼ሺ,ଵଶି,ସ )ା,ସ c. q= C0V=ሺ89pF)ሺ120V)=11nC d. muatan dalam kapasitor itu akan selalu sama karena sudah dilalui daya 120V dan menyimpan muatan sebesar 11nC e. E=q/ A = 11x10-9C/ሺ8,85 ×10ିଵଶ Cଶ⁄Nmଶ)ሺ0,12m2)=10kV/m f. Medan listrik didalam dielktrik= E/ K = ሺ10kV/m)/4,8= 2,1kV/m g. V=Eሺd-b)+E’b=ሺ10kV/m)ሺ0,012 − 0,004 )+ሺ2,1kV/m)ሺ0,004m)=0,0884kV=88,4V మ ଵ ଵ ሺଵଵ×ଵషవ)మ ଵ ଵ -7J ቀ − ቁ h. ∆ = ଶ ቀ − ቁ= ଶ = -1,7x10 షభమ షభమ ଼ଽ×ଵ ଵଶ×ଵ బ 55.) b=1,70cm; a=1,20cm; K =23.5; =23.5; V=73,0V ሺ,ଵଶ) )ሺ,ଵ) ଶଷ,ହ ,ଵଶ = . 4 a. C = − ଼,ଽଽ × ଵవ మ⁄ మ ,ଵି ,ଵଶ = 0,107nF b. q=Cv=ሺ0,107nF)ሺ73,0V)=7,79nC q=Cv=ሺ0,107nF)ሺ73,0V)=7,79nC K -1) c. q’=ିଵ =4 ሺ K -1) − = ቀଶଷ,ହିଵ, ଶଷ,ହ ቁሺ7,79nC)=7,45nC
