Alumnice.co – Tiga Buah Kapasitor Disusun Seperti Pada Gambar
Contoh soal kapasitor – rangkaian seri dan paralel
11 Contoh soal kapasitor – rangkaian seri dan paralel
1. Tiga kapasitor terangkai seri-paralel seperti pada gambar di bawah. Jika C1
= 2 μF, C2
= 4 μF, C3
= 4 μF, maka kapasitas penggantinya adalah…
Pembahasan
Diketahui :
Kapasitor C1
= 2 μF
Kapasitor C2
= 4 μF
Kapasitor C3
= 4 μF
Ditanya :
Kapasitas pengganti (C)
Jawab :
Kapasitor C2
dan C3
terangkai paralel. Kapasitas penggantinya adalah :
CP
= C2
+ C3
= 4 + 4 = 8 μF
Kapasitor C1
dan CP
terangkai seri. Kapasitas penggantinya adalah :
1/C = 1/C1
+ 1/CP
= 1/2 + 1/8 = 4/8 + 1/8 = 5/8
C = 8/5 μF
μF = mikro Farad (satuan
kapasitansi listrik). 1 μF = 10-6
Farad
2. Tiga kapasitor terangkai seri-paralel seperti pada gambar di bawah. Jika C1
= 2 μF, C2
= 4 μF, C3
= 6 μF, C4
= 5 μF dan C5
= 10 μF, maka kapasitas penggantinya adalah…
Pembahasan
Diketahui :
Kapasitor C1
= 2 μF
Kapasitor C2
= 4 μF
Kapasitor C3
= 6 μF
Kapasitor C4
= 5 μF
Kapasitor C5
= 10 μF
Ditanya :
Kapasitas pengganti (C)
Jawab :
Kapasitor C2
dan C3
terangkai paralel. Kapasitas penggantinya adalah :
CP
= C2
+ C3
CP
= 4 + 6
CP
= 10 μF
Kapasitor C1, CP, C4
dan C5
terangkai seri. Kapasitas penggantinya adalah :
1/C = 1/C1
+ 1/CP
+ 1/C4
+ 1/C5
1/C = 1/2 + 1/10 + 1/5 + 1/10
1/C = 5/10 + 1/10 + 2/10 + 1/10
1/C = 9/10
C = 10/9 μF
3. C1
= 3 μF, C2
= 4 μF dan C3
= 3 μF. Ketiga kapasitor terangkai seri-paralel. Tentukan energi listrik pada rangkaian!
Pembahasan
Diketahui :
Kapasitor C1
= 3 μF
Kapasitor C2
= 4 μF
Kapasitor C3
= 3 μF
Ditanya :
Kapasitas pengganti (C)
Jawab :
Kapasitor C2
dan C3
terangkai paralel. Kapasitas penggantinya adalah :
CP
= C2
+ C3
CP
= 4 + 3
CP
= 7 μF
Kapasitor C1
dan CP
terangkai seri. Kapasitas penggantinya adalah :
1/C = 1/C1
+ 1/CP
1/C = 1/3 + 1/7
1/C = 7/21 + 3/21
1/C = 10/21
C = 21/10
C = 2,1 μF
C = 2,1 x 10-6
F
Energi listrik pada rangkaian :
E = ½ C V2
E = ½ (2,1 x 10-6)(122)
E = ½ (2,1 x 10-6)(144)
E = (2,1 x 10-6)(72)
E = 151,2 x 10-6
Joule
E = 1,5 x 10-4
Joule
4.
Perhatikan gambar rangkaian kapasitor di samping! Besar muatan total pada rangkaian kapasitor tersebut adalah… (1 μF = 10
-6
F)
A. 1,50 μC
B. 2,75 μC
C. 3,50 μC
D. 4,50 μC
E. 4,75 μC
Pembahasan
Diketahui :
Kapasitor 1 (C
1
) = 3
μF
Kapasitor 2 (C
2
) = 3
μF
Kapasitor 3 (C
3
) = 3
μF
Kapasitor 4 (C
4
) = 2
μF
Kapasitor 5 (C
5
) = 3
μF
Tegangan (V) = 3 Volt
Ditanya :
Muatan total pada rangkaian kapasitor (Q)
Jawab :
Kapasitor pengganti
Kapasitor C
1
, C
2
d
an C
3
dirangkai seri. Kapasitor pengganti :
1/C
123
= 1/C
1
+ 1/C
2
+ 1/C
3
= 1/3 + 1/3 + 1/3 = 3/3
C
123
= 3/3 = 1
μF
Kapasitor C
123
dan C
4
dirangkai paralel. Kapasitor pengganti :
C
1234
= C
123
+ C
4
= 1 + 2 = 3
μF
Kapasitor C
1234
dan C
5
dirangkai seri. Kapasitor pengganti :
1/C = 1/C
1234
+ 1/C
5
= 1/3 + 1/3 = 2/3
C = 3/2
μF
C = 3/2 x 10
-6
F
Muatan listrik total
Muatan listrik pada kapasitor pengganti = m
uatan total pada rangkaian kapasitor
:
Q = V C = (3 Volt)(3/2 x 10
-6
Farad) = 9/2 x 10
-6
Coulomb
Q = 9/2 mikroCoulomb = 9/2
μ
C
Q = 4,5
μ
C
Jawaban yang benar adalah D.
5.
Perhatikan gambar rangkaian kapasitor di samping! Jika nilai masing-masing kapasitor C
1
= C
2
= 2
μF, C
3
= C
4
= 1 μF dan C
5
= 4 μF, maka nilai muatan total pada rangkaian tersebut adalah… (1 μF = 10
-6
F)
A. 1/7 μC
B. 2/7 μC
C. 4/7 μC
D. 6/7 μC
E. 1 μC
Pembahasan
Diketahui :
Kapasitor 1 (C
1
) = 2
μF
Kapasitor 2 (C
2
) = 2
μF
Kapasitor 3 (C
3
) = 1
μF
Kapasitor 4 (C
4
) = 1
μF
Kapasitor 5 (C
5
) = 4
μF
Tegangan (V) = 1,5 Volt
Ditanya :
Muatan total pada rangkaian (Q)
Jawab :
Kapasitor pengganti
Kapasitor C
3
dan C
4
dirangkai paralel. Kapasitor pengganti :
C
34
= C
3
+ C
4
= 1 + 1 = 2
μF
Kapasitor C
5
, C
1
, C
2
dan C
34
dirangkai seri. Kapasitor pengganti :
1/C = 1/C
5
+ 1/C
1
+ 1/C
2
+ 1/C
34
1/C = 1/4 + 1/2 + 1/2 + 1/2
1/C = 1/4 + 2/4 + 2/4 + 2/4
1/C = 7/4
C = 4/7
μF
C = 4/7 x 10
-6
F
Muatan listrik total
Muatan listrik pada kapasitor pengganti = m
uatan total pada rangkaian
:
Q = V C = (1,5 Volt)(4/7 x 10
-6
Farad) = 6/7 x 10
-6
Coulomb
Q = 6/7 mikroCoulomb
Q = 6/7
μ
C
Jawaban yang benar adalah D.
6.
Perhatikan rangkaian kapasitor berikut! Besar muatan total pada rangkaian adalah…
A. 20
μC
B. 40
μC
C. 60
μC
D. 80
μC
E. 160
μC
Pembahasan
Diketahui :
Kapasitor 1 (C
1
) = 3
μF
Kapasitor 2 (C
2
) = 3
μF
Kapasitor 3 (C
3
) = 4
μF
Kapasitor 4 (C
4
) = 4
μF
Kapasitor 5 (C
5
) = 8
μF
Tegangan (V) = 10 Volt
Ditanya :
Muatan total pada rangkaian (Q)
Jawab :
Kapasitor pengganti
Kapasitor C
1
dan C
2
dirangkai paralel. Kapasitor pengganti :
C
12
= C
1
+ C
2
= 3 + 3 = 6
μF
Kapasitor C
3
d
an C
4
dirangkai seri. Kapasitor pengganti :
1/C
34
= 1/C
3
+ 1/C
4
= 1/4 + 1/4 = 2/4
C
34
= 4/2 = 2
μF
Kapasitor
C
12
, kapasitor C
34
dan kapasitor
C
5
dirangkai paralel. Kapasitor pengganti :
C
= C
12
+ C
34
+ C
5
= 6 + 2 + 8 = 16
μF = 16
x 10
-6
Farad
Muatan listrik total
Muatan listrik pada kapasitor pengganti = m
uatan total pada rangkaian kapasitor
:
Q = V C = (10 Volt)(
16
x 10
-6
Farad) =
160
x 10
-6
Coulomb
Q =
160
mikroCoulomb =
160 μ
C
Jawaban yang benar adalah E.
7. Perhatikan gambar rangkaian kapasitor di samping! Besar energi listrik pada rangkain tersebut adalah… (1 µF = 10-6
F)
A. 65 x 10-6
Joule
B. 52 x 10-6
Joule
C. 39 x 10-6
Joule
D. 26 x 10-6
Joule
E. 13 x 10-6
Joule
Pembahasan
Diketahui
:
Kapasitor 1 (C1) = 3 µF
Kapasitor 2 (C2) = 1 µF
Kapasitor 3 (C3) = 2 µF
Kapasitor 4 (C4) = 6 µF
Kapasitor 5 (C5) = 4 µF
Tegangan listrik (V) = 5 volt
Ditanya
: Energi listrik pada rangkaian
Jawab
:
Kapasitor pengganti rangkaian kapasitor seri-paralel
Kapasitor 2 dan kapasitor 3 dirangkai paralel. Kapasitor pengganti :
CA
= C2
+ C3
= 1 + 2 = 3 µF
Kapasitor 1, kapasitor A dan kapasitor 4 dirangkai seri. Kapasitor pengganti :
1/CB
= 1/C1
+ 1/CA
+ 1/C4
= 1/3 + 1/3 + 1/6 = 2/6 + 2/6 + 1/6 = 5/6
CB
= 6/5 µF
Kapasitor B dan kapasitor 5 dirangkai paralel. Kapasitor pengganti :
C = CB
+ C5
= 6/5 + 4 = 6/5 + 16/4 = 24/20 + 80/20 = 104/20 = 5,2 µF
C = 5,2 x 10-6
Farad
Energi listrik pada rangkaian
E = ½ C V2
= ½ (5,2 x 10-6)(52) = (2,6 x 10-6)(25)
E = 65 x 10-6
Joule
Jawaban yang benar adalah A.
8. Perhatikan gambar rangkaian kapasitor berikut! Besar energi listrik dalam rangkaian kapasitor gabungan ini adalah… (1 µF = 10-6
F)
A. 0,6 x 10-3
Joule
B. 1,2 x 10-3
Joule
C. 1,8 x 10-3
Joule
D. 2,4 x 10-3
Joule
E. 3,0 x 10-3
Joule
Pembahasan
Diketahui
:
Kapasitor 1 (C1) = 4 µF
Kapasitor 2 (C2) = 6 µF
Kapasitor 3 (C3) = 12 µF
Kapasitor 4 (C4) = 2 µF
Kapasitor 5 (C5) = 2 µF
Tegangan listrik (V) = 40 volt
Ditanya
: Energi listrik pada rangkaian
Jawab
:
Kapasitor pengganti rangkaian kapasitor seri-paralel
Kapasitor 1, kapasitor 2 dan kapasitor 3 dirangkai seri. Kapasitor pengganti :
1/CA
= 1/C1
+ 1/C2
+ 1/C3
= 1/4 + 1/6 + 1/12 = 3/12 + 2/12 + 1/12 = 6/12
CA
= 12/6 = 2 µF
Kapasitor 4 dan kapasitor 5 dirangkai seri. Kapasitor pengganti :
1/CB
= 1/C4
+ 1/C5
= 1/2 + 1/2 = 2/2
CB
= 2/2 = 1 µF
Kapasitor A dan kapasitor B dirangkai paralel. Kapasitor pengganti :
C = CA
+ CB
= 2 + 1 = 3 µF
C = 3 x 10-6
Farad
Energi listrik pada rangkaian
E = ½ C V2
= ½ (3 x 10-6)(402) = (1,5 x 10-6)(1600)
E = 2400 x 10-6
= 2,4 x 10-3
Joule
Jawaban yang benar adalah D.
9. Perhatikan gambar rangkaian kapasitas berikut. Energi yang tersimpan dalam rangkaian listrik di atas adalah…
A. 576 Joule
B. 288 Joule
C. 144 Joule
D. 72 Joule
E. 48 Joule
Pembahasan
Diketahui
:
Kapasitor 1 (C1) = 4 F
Kapasitor 2 (C2) = 4 F
Kapasitor 3 (C3) = 4 F
Kapasitor 4 (C4) = 4 F
Kapasitor 5 (C5) = 2 F
Tegangan listrik (V) = 12 volt
Ditanya
: Energi listrik pada rangkaian
Jawab
:
Jawab
:
Kapasitor pengganti rangkaian kapasitor seri-paralel
Kapasitor 1, kapasitor 2 dan kapasitor 3 dirangkai paralel. Kapasitor pengganti :
CA
= C1
+ C2
+ C3
= 4 + 4 + 4 = 12 F
Kapasitor 4 dan kapasitor 5 dirangkai paralel. Kapasitor pengganti :
CB
= C4
+ C5
= 4 + 2 = 6 F
Kapasitor A dan kapasitor B dirangkai seri. Kapasitor pengganti :
1/C = 1/CA
+ 1/CB
= 1/12 + 1/6 = 1/12 + 2/12 = 3/12
C = 12/3 = 4 Farad
Energi listrik pada rangkaian
E = ½ C V2
= ½ (4)(122) = (2)(144)
E = 288 Joule
Jawaban yang benar adalah B.
10.
Perhatikan rangkaian di bawah ini! Besarnya muatan pada kapasitor C5
adalah….
A. 36 Coulomb
B. 24 Coulomb
C. 12 Coulomb
D. 6 Coulomb
E. 4 Coulomb
Pembahasan
Diketahui :
Kapasitor 1 (C1) = 6 F
Kapasitor 2 (C2) = 6 F
Kapasitor 3 (C3) = 3 F
Kapasitor 4 (C4) = 12 F
Kapasitor 5 (C5) = 6 F
Tegangan (V) = 12 Volt
Ditanya : Muatan pada kapasitor (C5)
Jawab :
Kapasitor
Kapasitor C2
dan kapasitor C3
dirangkai seri. Kapasitor pengganti :
1/CA
= 1/C2
+ 1/C3
= 1/6 + 1/3 = 1/6 + 2/6 = 3/6
CA
= 6/3 = 2 Farad
Kapasitor C4
dan kapasitor C5
dirangkai seri. Kapasitor pengganti :
1/CB
= 1/C4
+ 1/C5
= 1/12 + 1/6 = 1/12 + 2/12 = 3/12
CB
= 12/3 = 4 Farad
Kapasitor CA
dan kapasitor CB
dirangkai paralel. Kapasitor pengganti :
CC
= CA
+ CB
= 2 + 4 = 6 Farad
Kapasitor C1
dan kapasitor CC
dirangkai seri :
1/C = 1/C1
+ 1/CC
= 1/6 F + 1/6 F = 2/6
C = 6/2 = 3 Farad
Muatan Listrik
Muatan listrik pada kapasitor pengganti C :
q = V C = (12 Volt)(3 Farad) = 36 Coulomb
Kapasitor 1 dan kapasitor CC dirangkai seri sehingga muatan listrik pada kapasitor pengganti C = muatan listrik pada kapasitor C1
= muatan listrik pada kapasitor CC
= 36 Coulomb.
Kapasitor CC
berkapasitas 6 Farad dan mempunyai muatan 36 Coulomb. Beda potensial pada kapasitor CC
adalah : V = q/CC
= 36 Coulomb / 6 Farad = 6 Volt
Kapasitor CC
merupakan kapasitor pengganti untuk kapasitor CA
dan kapasitor CB
yang dirangkai paralel. Karenanya beda potensial pada kapasitor CC
(VC) = beda potensial pada kapasitor CA
(VA) = beda potensial pada kapasitor CB
(VB) = 6 Volt.
Muatan listrik pada kapasitor CB
:
qB
= VB
CB
= (6 Volt)(4 Farad) = 24 Coulomb
Kapasitor CB merupakan kapasitor pengganti untuk kapasitor C4
dan C5
yang dirangkai seri. Karena dirangkai seri maka muatan listrik pada kapasitor CB
(qB) = muatan listrik pada kapasitor C4
(q4) = muatan listrik pada kapasitor C5
(q5) = 24 Coulomb.
Jawaban yang benar adalah B.
11. Lima kapasitor identik masing-masing 20 µF disusun seperti pada gambar, dihubungkan sumber tegangan 6 volt. Muatan total yang tersimpan pada kapasitor C5
adalah….
A. 12 µC
B. 24 µC
C. 60 µC
D. 120 µC
E. 600 µC
Pembahasan
Diketahui :
Kapasitor C1
= C2
= C3
= C4
= C5
= 20 µF
Beda potensial (V) = 6 Volt
Ditanya : Muatan total yang tersimpan pada kapasitor C5
Jawab :
Kapasitor
Kapasitor C1
dan kapasitor C2
dirangkai seri. Kapasitor pengganti :
1/CA
= 1/C1
+ 1/C2
= 1/20 + 1/20 = 2/20
CA
= 20/2 = 10 µF
Kapasitor C3
dan kapasitor C4
dirangkai seri. Kapasitor pengganti :
1/CB
= 1/C3
+ 1/C4
= 1/20 + 1/20 = 2/20
CB
= 20/2 = 10 µF
Kapasitor CA
dan kapasitor CB
dirangkai paralel. Kapasitor pengganti :
CC
= CA
+ CB
= 10 + 10 = 20 µF
Kapasitor CC
dan kapasitor C5
dirangkai seri :
1/C = 1/CC
+ 1/C5
= 1/20 + 1/20 = 2/20
C = 20/2 = 10 µF
Muatan Listrik
Muatan listrik pada kapasitor pengganti C :
q = V C = (6 Volt)(10 x 10-6
Farad) = 60 x 10-6
Coulomb = 60 µC
Kapasitor CC
dan kapasitor 5 dirangkai seri sehingga muatan listrik pada kapasitor pengganti C = muatan listrik pada kapasitor CC
= muatan listrik pada kapasitor C5
= 60 µC.
Jawaban yang benar adalah C.
Sumber soal:
Soal UN Fisika SMA/MA
Tiga Buah Kapasitor Disusun Seperti Pada Gambar
Sumber: https://gurumuda.net/contoh-soal-kapasitor-rangkaian-seri-dan-paralel.htm