Pada halaman ini akan dibahas mengenai
Contoh Soal Kapasitor dan Rangkaian Kapasitor dengan Pembahasan. Semua informasi ini kami rangkum dari berbagai sumber. Semoga memberikan faedah bagi kita semua.
Contoh Soal Rangkaian Kapasitor dan PembahasaanyaDi dawah ini terdapat beberapa contoh soal rangkaian kapasitor yang disusun seri dan paralel serta rangkaian gabungan seri dan paralel yang bisa membantu para pembaca untuk memahami dan mempelajari soal rangkaian kapasitor dari tingkat dasar.
Sebelum mempelajari contoh soal di bawah ini ada baiknya anda mempelajari dulu teori dasar kapasitor.
Mudah-mudahan contoh soal dan pembahasannya ini bisa membantu para pembaca yang masih kesulitan menyelesaikan persoalan rangkaian pada kapasitor.1.Dua buah kapasitor dirangkai seperti pada gambar diatas, kapasitor pertama memiliki kapasitansi 3 mikrofarad kapasitor kedua memiliki kapasitansi 6 mikrofarad dirangkaikan seri dan dihubungkan pada sumber tegangan 3 volt tentukanlah :a. Besar kapasitas pengganti;b. Besar muatan pada kapasitor 1 dan kapasitor 2;c. Beda potensial pada kapasitor 1 dan beda potensial pada kapasitor 2;d. Besar energi pada masing-masing kapasitor;e. Besar energi total pada rangkaian !
Jawab
Besar kapasitas pengganti atau kapasitas total pada rangkaian untuk susunan seri adalah
Kemudian hitung
Dan didapat nilai kapasitas pengganti atau nilai kapasitas kapasitor total pada rangkaian adalah
Ctot = [6/3] = 2 μF
Besar muatan pada masing-masing kapasitor
Susunan kapasitor diatas adalah susunan seri besar muatan pada kapasitor satu dan pada kapasitor dua adalah sama untuk susunan kapasitor seri yaitu
Besar beda Postensial pada masing-masing kapasitor
Besar energi pada masing-masing kapasitor
Untuk menghitung energi kapasitor bisa kita gunakan rumus energi kapasitor
Besar energi total pada rangkaian adalah
Besar energi total pada rangkaian bisa dihitung dari besar muatan total dan besar beda potensial sumber rangkaianBesar energi total pada rangkaian bisa dihitung juga dari jumlah energi pada masing masing kapasitor, energi pada kapasitor 1 dijumlah dengan energi pada kapasitor 2 jumlah energi totalnya akan sama dengan yang dihitung dari jumlah kapasitas total rangkaian dan beda potensial sumber rangkaian.
2.
Dua buah kapasitor dirangkai seperti pada gambar diatas, kapasitor pertama memiliki kapasitansi 1 mikrofarad kapasitor kedua memiliki kapasitansi 2 mikrofarad dirangkaikan paralel dan dihubungkan pada sumber tegangan 2 volt tentukanlah :a. Besar kapasitas pengganti;b. Besar muatan pada kapasitor 1 dan kapasitor 2;c. Besar muatan total;d. Besar energi pada masing-masing kapasitor;e. Besar beda potensial pada masing masing kapasitor !
Jawab
Besar kapasitas pengganti
Besar kapasitas pengganti atau kapasitas total untuk rangkaian paralel adalahBesar muatan pada kapasitor 1 dan kapasitor 2
Besar energi pada masing-masing kapasitor
Besar energi total pada rangkaian
Besar energi total bisa juga merupakan penjumlahan dari kapasitor yang ada pada rangkaian
Besar beda potensial pada masing masing kapasitor
Rangkaian kapasitor soal di atas adalah paralel maka besar beda potensial pada masing-masing kapasitor sama dengan beda potensial total yaitu 2 volt
3.Jawab
Besar kapasitas pengganti
Perhatikan bahwa kapasitor 1 dan kapasitor 2 susunannya adalah seri sesuai dengan kaidah perhitungan untuk rangkaian seri maka dua kapasitor itu harus dihitung seperti di bawah ini
Kemudian seolah olah rangkaian kapasitor menjadi lebih sederhana menjadi 2 buah kapasitor yang tersusun seri seperti pada gambar, dari sisni kita bisa menhitung besar kapasitas pengganti atau besar kapasitas total rangkaian
Besar kapasitas penggantinya adalah
Besar muatan pada kapasitor
Kapasitor 1 dan 2 serta kapasitor 3 dan 4 yang telah digabungkan
Untuk menghitung muatan pada kapasitor 3 atau kapasitor 4 kita harus menghitung dulu beda potensial pada kapasitor 3 atau pada kapasitor 4 yang besarnya pasti akan sama karena tersusun paralel. Beda potensial kapasitor 3 atau kapasitor 4 bisa dihitung dari muatan
Beda potensial pada masing-masing kapsitor
Besar energi total pada rangkaian
${{E}_{tot}}=\frac{1}{2}{{C}_{tot}}V_{tot}^{2}=\frac{1}{2}1{{\left[ 6 \right]}^{2}}=18\text{ }\mu \text{J}$
Besar energi total pada rangkaian kapasitor bisa juga dihitung dari jumlah seluruhh energi pada masing-masing kapasitor
4. Sebuah kapasitor memiliki kapasitas kapasitor sebesar C ketika bahan dielektriknya adalah udara. Jika kemudian bahan dielektriknya sekarang diisi dengan sebuah bahan yang memiliki konstanta dielektrik 1,5 konstanta dilelektrik udara, maka besar kapasitasnya sekarang adalah ?Jawab
Kita gunakan rumus umum kapasitor sebagai berikut\[C=\frac{K{{\varepsilon }_{o}}A}{d}\] C = Kapasitas Kapasitor [ F ]${{\varepsilon }_{o}}=\text{ Permitivitas listrik }8,85\times {{10}^{-12}}\text{[F/m]}$A = Luas kapasitor [ m2]
d = Jarak antar keping kapasitor [ m ]Untuk kapasitor dengan bahan dilelektrik udara besar konstanta dielektriknya adalah satu, maka kapasitas kapasitor untuk bahan dieletrik udara adalah\[C=\frac{{{\varepsilon }_{o}}A}{d}\] Besar kapasitas kapasitor dengan bahan dielektriktertentu adalah\[{{C}_{2}}=\frac{K{{\varepsilon }_{o}}A}{d}\] Pada soal ini besar konstanta dielektriknya adalah 1,5 maka besar kapasitasnya adalah\[{{C}_{2}}=\frac{3}{2}\frac{{{\varepsilon }_{o}}A}{d}\] Besar kapasitas kapasitor yang baru adalah\[{{C}_{2}}=\frac{3}{2}C\] 5.Jawab
a. Menentukan besar kapasitas penggantiSusunan kapasitor 1 dan kapasitor 2 disusun secara paralel maka harus kita hitung seseuai dengan kaidah penghitungan kapasitas pengganti susunan paralel yaitu${{C}_{12}}={{C}_{1}}+{{C}_{2}}$ ${{C}_{12}}=2+2=4\text{ }\mu \text{F}$ Susunan kapasitor 3 dan kapasitor 4 disusun secara paralel maka harus kita hitung seseuai dengan kaidah penghitungan kapasitas pengganti susunan paralel yaitu${{C}_{34}}={{C}_{3}}+{{C}_{4}}$ ${{C}_{34}}=4+4=8\text{ }\mu \text{F}$ Sehingga susunan kapasitor seperti pada soal bisa disederhanakan seperti pada gambar di bawah inib. Besar muatan pada keping kapasitor, jika diketahui luas keping kapasitor 10 cm 2;
c. Perkiraan jumlah elektron yang terkumpul pada salah satu keping kapasitor !Jawab
a. Menentukan besar medan listrik di dalam kapasitor$E=\frac{V}{d}=\frac{12}{{{10}^{-3}}}=1200\text{ N/C}$ b. Menentukan besar muatan per satuan luas atau bisa juga disebut rapat muatan$\sigma =E{{\varepsilon }_{o}}=12000\times 8,85\times {{10}^{-12}}$ Besar rapat muatannya adalah$\sigma =1,062\times {{10}^{-7}}\text{ C/}{{\text{m}}^{2}}$ c. Menentukan besar muatan pada keping kapasitorRumus rapat muatan pada keping kapasitor adalah$\sigma =\frac{Q}{A}$ Besar muatan pada keping kapasitor bisa dihitung sebagai berikut$Q=\sigma A=1,062\times {{10}^{-7}}\times {{10}^{-3}}=1,062\times {{10}^{-11}}\text{ C}$ d. Menentukan perkiraan banyaknya elektron pada keping kapasitor$n=\frac{Q}{e}=\frac{1,062\times {{10}^{-11}}}{1,6\times {{10}^{-19}}}$Banyaknya elektron yang terdapat pada keping kapasitor adalah 66.375.000 buah elektron Dalam: Fisika listrik