Artikel ini dirancang khusus untuk membantu Anda memantapkan pemahaman melalui berbagai jenis soal fisika reaktansi kapasitif. Kami telah menyiapkan 20 soal pilihan ganda, 5 soal isian singkat, 5 soal uraian, dan 2 soal mencocokkan yang akan menguji pemahaman konseptual dan kemampuan perhitungan Anda. Setiap soal pilihan ganda dilengkapi dengan penjelasan mendalam untuk memastikan Anda tidak hanya tahu jawabannya, tetapi juga memahami “mengapa”-nya. Siapkan diri Anda, ambil pena dan kertas, dan mari taklukkan reaktansi kapasitif bersama!
Kumpulan Contoh Soal TERBONGKAR! Kumpulan Soal Fisika Reaktansi Kapasitif Paling Lengkap (Pilihan Ganda, Esai, Isian & Mencocokkan)
Pilihan Ganda
1. 1. Apa satuan dari reaktansi kapasitif (Xc)?
A. Ohm (Ω)
B. Farad (F)
C. Henry (H)
D. Hertz (Hz)
2. 2. Bagaimana hubungan antara reaktansi kapasitif (Xc) dengan frekuensi (f) sumber AC?
A. Berbanding lurus
B. Berbanding terbalik
C. Tidak ada hubungan
D. Berbanding lurus kuadrat
3. 3. Jika frekuensi sumber AC diperbesar, apa yang terjadi pada reaktansi kapasitif suatu kapasitor?
A. Meningkat
B. Menurun
C. Tetap
D. Terkadang meningkat, terkadang menurun
4. 4. Sebuah kapasitor memiliki kapasitansi 100 µF. Jika dihubungkan dengan sumber AC 50 Hz, berapa reaktansi kapasitifnya? (Gunakan π ≈ 3,14)
A. 31,85 Ω
B. 63,7 Ω
C. 15,92 Ω
D. 3,185 Ω
5. 5. Apa yang terjadi pada reaktansi kapasitif jika nilai kapasitansi (C) diperbesar?
A. Meningkat
B. Menurun
C. Tetap
D. Tidak dapat ditentukan
6. 6. Pada frekuensi berapa sebuah kapasitor berfungsi sebagai ‘short circuit’ (hubungan singkat) secara ideal?
A. Frekuensi rendah
B. Frekuensi tinggi
C. Frekuensi resonansi
D. Frekuensi nol (DC)
7. 7. Pada frekuensi berapa sebuah kapasitor berfungsi sebagai ‘open circuit’ (rangkaian terbuka) secara ideal?
A. Frekuensi rendah
B. Frekuensi tinggi
C. Frekuensi resonansi
D. Frekuensi tak hingga
8. 8. Sebuah kapasitor 20 µF dihubungkan ke sumber tegangan AC dengan frekuensi 1 kHz. Berapa nilai reaktansi kapasitifnya? (Gunakan π ≈ 3,14)
A. 7,96 Ω
B. 15,92 Ω
C. 3,98 Ω
D. 0,796 Ω
9. 9. Dalam rangkaian seri RC, impedansi total (Z) adalah…
A. R + Xc
B. √(R² + Xc²)
C. √(R² – Xc²)
D. R × Xc
10. 10. Manakah pernyataan yang BENAR mengenai reaktansi kapasitif?
A. Xc adalah hambatan yang konstan untuk semua frekuensi.
B. Xc menyebabkan arus mendahului tegangan.
C. Xc menyebabkan tegangan mendahului arus.
D. Xc hanya ada pada rangkaian DC.
11. 11. Sebuah kapasitor 50 µF dihubungkan ke sumber AC 220 V, 60 Hz. Berapa reaktansi kapasitifnya? (Gunakan π ≈ 3,14)
A. 53,08 Ω
B. 26,54 Ω
C. 13,27 Ω
D. 6,63 Ω
12. 12. Jika dua kapasitor dengan reaktansi kapasitif Xc₁ dan Xc₂ dihubungkan secara seri, reaktansi kapasitif totalnya adalah…
A. Xc₁ + Xc₂
B. (Xc₁ × Xc₂) / (Xc₁ + Xc₂)
C. √(Xc₁² + Xc₂²)
D. 1 / (1/Xc₁ + 1/Xc₂)
13. 13. Jika dua kapasitor dengan reaktansi kapasitif Xc₁ dan Xc₂ dihubungkan secara paralel, reaktansi kapasitif totalnya adalah…
A. Xc₁ + Xc₂
B. (Xc₁ × Xc₂) / (Xc₁ + Xc₂)
C. √(Xc₁² + Xc₂²)
D. 1 / (1/Xc₁ + 1/Xc₂)
14. 14. Sebuah rangkaian memiliki sumber tegangan AC dengan frekuensi angular (ω) 100 rad/s. Kapasitor yang digunakan adalah 20 µF. Berapa reaktansi kapasitifnya?
A. 500 Ω
B. 50 Ω
C. 5000 Ω
D. 5 Ω
15. 15. Dalam suatu rangkaian AC, arus yang mengalir melalui kapasitor adalah 2 A dan tegangan melintasi kapasitor adalah 100 V. Berapa reaktansi kapasitif kapasitor tersebut?
A. 200 Ω
B. 50 Ω
C. 0,02 Ω
D. 5 Ω
16. 16. Mengapa kapasitor tidak menghantarkan arus DC setelah beberapa saat?
A. Reaktansi kapasitifnya nol.
B. Reaktansi kapasitifnya tak hingga.
C. Kapasitor akan meledak.
D. Arus DC tidak memiliki frekuensi.
17. 17. Jika reaktansi kapasitif sebuah kapasitor adalah 20 Ω pada frekuensi 100 Hz, berapa reaktansi kapasitifnya pada frekuensi 200 Hz?
A. 10 Ω
B. 40 Ω
C. 20 Ω
D. 5 Ω
18. 18. Sebuah kapasitor dipasang pada rangkaian AC. Jika tegangan pada kapasitor adalah 12 V dan arus yang mengalir adalah 0,5 A, berapakah nilai reaktansi kapasitifnya?
A. 6 Ω
B. 24 Ω
C. 12 Ω
D. 0,0416 Ω
19. 19. Konstanta 2π dalam rumus reaktansi kapasitif berasal dari hubungan antara…
A. Frekuensi dan panjang gelombang
B. Frekuensi dan frekuensi angular
C. Kapasitansi dan permitivitas
D. Tegangan dan arus
20. 20. Manakah komponen yang TIDAK memiliki reaktansi dalam rangkaian AC?
A. Resistor
B. Induktor
C. Kapasitor
D. Semua memiliki reaktansi
Isian Singkat
1. 1. Rumus umum untuk menghitung reaktansi kapasitif adalah Xc = ________.
2. 2. Jika frekuensi sumber AC mendekati nol (DC), nilai reaktansi kapasitif akan mendekati ________.
3. 3. Satuan SI untuk kapasitansi adalah ________.
4. 4. Pada rangkaian AC murni kapasitif, arus ________ tegangan sebesar 90°.
5. 5. Dalam rangkaian seri RC, impedansi (Z) adalah gabungan dari resistansi (R) dan ________ (Xc).
Uraian
1. 1. Jelaskan apa yang dimaksud dengan reaktansi kapasitif dan bagaimana perbedaannya dengan resistansi (hambatan) pada resistor!
2. 2. Sebuah kapasitor 40 µF dihubungkan ke sumber tegangan AC 120 V dengan frekuensi 50 Hz. Hitunglah reaktansi kapasitif dan arus yang mengalir melalui kapasitor tersebut! (Gunakan π ≈ 3,14)
3. 3. Dua kapasitor, C₁ = 20 µF dan C₂ = 30 µF, dihubungkan secara paralel. Rangkaian ini kemudian dihubungkan ke sumber AC 220 V, 50 Hz. Tentukan reaktansi kapasitif total rangkaian dan arus total yang mengalir! (Gunakan π ≈ 3,14)
4. 4. Bagaimana pengaruh perubahan frekuensi terhadap reaktansi kapasitif? Berikan contoh aplikasinya dalam kehidupan sehari-hari atau teknologi!
5. 5. Sebuah rangkaian seri RC memiliki resistor 100 Ω dan kapasitor 50 µF yang dihubungkan ke sumber AC 220 V, 60 Hz. Hitunglah impedansi total rangkaian tersebut! (Gunakan π ≈ 3,14)
Mencocokkan
1. Pasangkan istilah berikut dengan definisinya yang tepat:
1. Reaktansi Kapasitif
2. Kapasitansi
A. Ukuran kemampuan kapasitor menyimpan muatan listrik.
B. Hambatan semu yang ditawarkan kapasitor terhadap arus AC.
2. Pasangkan rumus berikut dengan besaran yang diwakilinya:
1. Xc = 1 / (2πfC)
2. Z = √(R² + Xc²)
A. Impedansi total rangkaian seri RC.
B. Reaktansi kapasitif.
Kunci Jawaban dan Pembahasan
Pilihan Ganda
1. A
Pembahasan: Reaktansi kapasitif adalah bentuk hambatan, sehingga satuannya adalah Ohm (Ω).
2. B
Pembahasan: Rumus reaktansi kapasitif adalah Xc = 1 / (2πfC). Dari rumus ini terlihat bahwa Xc berbanding terbalik dengan frekuensi (f).
3. B
Pembahasan: Karena Xc berbanding terbalik dengan frekuensi, jika frekuensi diperbesar, Xc akan menurun.
4. A
Pembahasan: Xc = 1 / (2πfC) = 1 / (2 × 3,14 × 50 Hz × 100 × 10⁻⁶ F) = 1 / (0,0314) ≈ 31,85 Ω.
5. B
Pembahasan: Karena Xc = 1 / (2πfC), Xc berbanding terbalik dengan C. Jadi, jika C diperbesar, Xc menurun.
6. B
Pembahasan: Pada frekuensi sangat tinggi, Xc = 1 / (2πfC) akan mendekati nol, sehingga kapasitor bertindak seperti hubungan singkat.
7. A
Pembahasan: Pada frekuensi sangat rendah (mendekati 0 Hz atau DC), Xc = 1 / (2πfC) akan mendekati tak hingga, sehingga kapasitor bertindak seperti rangkaian terbuka.
8. A
Pembahasan: Xc = 1 / (2πfC) = 1 / (2 × 3,14 × 1000 Hz × 20 × 10⁻⁶ F) = 1 / (0,1256) ≈ 7,96 Ω.
9. B
Pembahasan: Untuk rangkaian seri RC, impedansi total dihitung menggunakan teorema Pythagoras karena R dan Xc memiliki beda fase 90°. Z = √(R² + Xc²).
10. B
Pembahasan: Pada kapasitor, arus (I) mendahului tegangan (V) sebesar 90°. Xc adalah hambatan yang bergantung pada frekuensi dan hanya relevan di rangkaian AC.
11. A
Pembahasan: Xc = 1 / (2πfC) = 1 / (2 × 3,14 × 60 Hz × 50 × 10⁻⁶ F) = 1 / (0,01884) ≈ 53,08 Ω.
12. A
Pembahasan: Untuk kapasitor seri, reaktansi kapasitif total adalah penjumlahan langsung, mirip dengan resistor seri. Xc_total = Xc₁ + Xc₂.
13. D
Pembahasan: Untuk kapasitor paralel, reaktansi kapasitif total dihitung seperti resistor paralel. 1/Xc_total = 1/Xc₁ + 1/Xc₂ atau Xc_total = (Xc₁ × Xc₂) / (Xc₁ + Xc₂). Pilihan D adalah bentuk yang setara.
14. A
Pembahasan: Xc = 1 / (ωC) = 1 / (100 rad/s × 20 × 10⁻⁶ F) = 1 / (0,002) = 500 Ω.
15. B
Pembahasan: Xc = Vc / Ic = 100 V / 2 A = 50 Ω.
16. B
Pembahasan: Untuk DC, frekuensi (f) adalah 0 Hz. Maka Xc = 1 / (2πfC) akan menjadi tak hingga, yang berarti kapasitor bertindak sebagai rangkaian terbuka dan tidak mengalirkan arus setelah terisi penuh.
17. A
Pembahasan: Xc berbanding terbalik dengan frekuensi. Jika frekuensi menjadi dua kali lipat, Xc akan menjadi setengahnya. Jadi, 20 Ω / 2 = 10 Ω.
18. B
Pembahasan: Xc = Vc / Ic = 12 V / 0,5 A = 24 Ω.
19. B
Pembahasan: Frekuensi angular (ω) = 2πf. Rumus Xc bisa ditulis sebagai 1 / (ωC).
20. A
Pembahasan: Resistor memiliki hambatan (R) yang konstan, tidak bergantung pada frekuensi. Induktor memiliki reaktansi induktif (XL) dan kapasitor memiliki reaktansi kapasitif (Xc).
Isian Singkat
1. 1 / (2πfC) atau 1 / (ωC)
2. tak hingga
3. Farad (F)
4. mendahului
5. reaktansi kapasitif
Uraian
1. Reaktansi kapasitif (Xc) adalah hambatan semu yang ditawarkan oleh kapasitor terhadap aliran arus bolak-balik (AC). Berbeda dengan resistansi (R) pada resistor yang nilainya konstan dan tidak bergantung pada frekuensi, nilai reaktansi kapasitif sangat bergantung pada frekuensi sumber AC dan nilai kapasitansi kapasitor. Selain itu, pada resistor, arus dan tegangan sefasa, sedangkan pada kapasitor, arus mendahului tegangan sebesar 90°.
2. Xc = 1 / (2πfC) = 1 / (2 × 3,14 × 50 Hz × 40 × 10⁻⁶ F) = 1 / (0,01256) ≈ 79,62 Ω.
Arus (Ic) = Vc / Xc = 120 V / 79,62 Ω ≈ 1,507 A.
3. Untuk kapasitor paralel, kapasitansi total C_total = C₁ + C₂ = 20 µF + 30 µF = 50 µF.
Xc_total = 1 / (2πfC_total) = 1 / (2 × 3,14 × 50 Hz × 50 × 10⁻⁶ F) = 1 / (0,0157) ≈ 63,69 Ω.
Arus total (Itotal) = V / Xc_total = 220 V / 63,69 Ω ≈ 3,45 A.
4. Reaktansi kapasitif (Xc) berbanding terbalik dengan frekuensi (f). Artinya, semakin tinggi frekuensi, semakin kecil Xc, dan sebaliknya. Pada frekuensi rendah, kapasitor ‘menghambat’ arus AC dengan kuat, sedangkan pada frekuensi tinggi, kapasitor seolah-olah menjadi ‘short circuit’.
Contoh aplikasi: Filter audio. Kapasitor digunakan dalam filter high-pass (pelewat tinggi) dan low-pass (pelewat rendah). Dalam filter high-pass, kapasitor memblokir frekuensi rendah (Xc tinggi) dan melewatkan frekuensi tinggi (Xc rendah). Dalam filter low-pass, kapasitor dapat digunakan dalam kombinasi dengan resistor atau induktor untuk memblokir frekuensi tinggi.
5. Pertama, hitung Xc: Xc = 1 / (2πfC) = 1 / (2 × 3,14 × 60 Hz × 50 × 10⁻⁶ F) = 1 / (0,01884) ≈ 53,08 Ω.
Kemudian, hitung impedansi total Z = √(R² + Xc²) = √((100 Ω)² + (53,08 Ω)²) = √(10000 + 2817,48) = √(12817,48) ≈ 113,21 Ω.
Mencocokkan
1. 1-B, 2-A
2. 1-B, 2-A