Rumus energi kapasitor, lengkap dengan pengertian, komponen, dan contoh soal

Contoh soal rumus kapasitor dan pembahasannya.

rumus energi kapasitor
freepik.com

Contoh 1

Sebuah kapasitor dengan kapasitansi 10 F dimuati dengan beda potensial 100 V. Berapakah energi yang tersimpan dalam kapasitor tersebut?

Penyelesaian:

Energi kapasitor dirumuskan sebagai berikut:

E = 1/2 * C * V^2

Dengan demikian, energi yang tersimpan dalam kapasitor tersebut adalah:

E = 1/2 * 10 F * (100 V)^2
E = 5000 J
E = 5 mJ

Jadi, energi yang tersimpan dalam kapasitor tersebut adalah 5 mJ.

Contoh 2

Dua buah kapasitor, masing-masing dengan kapasitansi 10 F, disusun secara paralel. Kapasitor tersebut dimuati dengan beda potensial 100 V. Berapakah energi yang tersimpan dalam kapasitor gabungan tersebut?

Penyelesaian:

Kapasitansi kapasitor gabungan adalah:

C = C1 + C2
C = 10 F + 10 F
C = 20 F

Energi kapasitor gabungan adalah:

E = 1/2 * C * V^2
E = 1/2 * 20 F * (100 V)^2
E = 20000 J
E = 20 mJ

Jadi, energi yang tersimpan dalam kapasitor gabungan tersebut adalah 20 mJ.

Contoh 3

Tiga buah kapasitor, masing-masing dengan kapasitansi 10 F, disusun secara seri. Kapasitor tersebut dimuati dengan beda potensial 100 V. Berapakah energi yang tersimpan dalam kapasitor gabungan tersebut?

Penyelesaian:

Kapasitansi kapasitor gabungan adalah:

1/C = 1/C1 + 1/C2 + 1/C3
1/C = 1/10 F + 1/10 F + 1/10 F
1/C = 3/10 F
C = 10/3 F

Energi kapasitor gabungan adalah:

E = 1/2 * C * V^2
E = 1/2 * (10/3 F) * (100 V)^2
E = 1666.67 J
E = 1.667 mJ

Jadi, energi yang tersimpan dalam kapasitor gabungan tersebut adalah 1.667 mJ.

Contoh 4

Sebuah kapasitor dengan kapasitansi 10 F dihubungkan dengan sumber tegangan 100 V selama 10 detik. Berapakah energi yang diserap oleh kapasitor tersebut?

Penyelesaian:

Daya yang diserap oleh kapasitor adalah:

P = V * I
P = V * (dQ/dt)
P = V * (C * dV/dt)
P = 1/2 * C * V^2 * dV/dt

Dengan demikian, energi yang diserap oleh kapasitor adalah:

E = P * t
E = 1/2 * C * V^2 * dV/dt * t
E = 1/2 * C * V^2 * (V/t)
E = 1/2 * C * V^3 / t
E = 1/2 * 10 F * (100 V)^3 / 10 s
E = 50000 J
E = 5 mJ

Contoh 5

Sebuah kapasitor berkapasitansi 10 F dihubungkan dengan sumber tegangan sebesar 20 V. Berapakah energi yang tersimpan dalam kapasitor tersebut?

Penyelesaian:

Energi yang tersimpan dalam kapasitor dapat dihitung dengan rumus energi kapasitor:

E = 1/2 * C * V^2

Substitusikan nilai-nilai yang diketahui ke dalam rumus energi kapasitor, maka:

E = 1/2(10 10^6)(20)^2
E = 2 10^3 J

Jadi, energi yang tersimpan dalam kapasitor adalah 2 x 10^-3 J.