Soal Rangkaian Seri Kapasitor dan Pembahasannya
Soal 1
Tiga buah kapasitor C1 = 100μF, C2 = 220μF dan C3
= 470μF dihubungkan dengan baterai 20 V. Tentukan (a) kapasitas total
kapasitor, (b) muatan dan beda potensial masing-masing kapasitor, dan
(c) muatan total!
Jawab;
(a) Kapasitas total untuk rangkaian kapasitor yang disusun seri adalah
1/Ctotal = 1/C1 + 1/C2 + 1/C3 = 1/(100 μF) + 1/(220μF) + 1/(470μF) = 1724/(103400 μF)
Ctotal = 60 μF
(b) Karena disusun seri maka muatan tiap kapasitor adalah sama yaitu sama dengan besar muatan sumber
q1 = q2 = q3 = CTotV = 60 μF x 20 Volt = 1200 μC
Beda potensial masing-masing kapasitor dihitung dengan persamaan V = q/C,
V1 = q/C1 = 1200μC/(100μF) = 12 V
V2 = q/C2 = 1200μC/(220μF) = 5,45 V
V3 = q/C3 = 1200μC/(470μF) = 2,55 V
Jawab;
(a) Kapasitas total untuk rangkaian kapasitor yang disusun seri adalah
1/Ctotal = 1/C1 + 1/C2 + 1/C3 = 1/(100 μF) + 1/(220μF) + 1/(470μF) = 1724/(103400 μF)
Ctotal = 60 μF
(b) Karena disusun seri maka muatan tiap kapasitor adalah sama yaitu sama dengan besar muatan sumber
q1 = q2 = q3 = CTotV = 60 μF x 20 Volt = 1200 μC
Beda potensial masing-masing kapasitor dihitung dengan persamaan V = q/C,
V1 = q/C1 = 1200μC/(100μF) = 12 V
V2 = q/C2 = 1200μC/(220μF) = 5,45 V
V3 = q/C3 = 1200μC/(470μF) = 2,55 V
Soal 2
Pada rangkaian kapasitor di bawah ini C1 = 4 μF, C2 = 6 μF, C3 = 12 μF, dan C4 = 2 μF. Bidang 1 diberi muatan 400 μC, bidang VIII dibumikan, dan jarak antar 2 keping kapasitor berturut-turut 2 mm, 2 mm, 4 mm dan 8 mm. Hitunglah: (a) Potensial masing-masing keping dan (b) Kuat medan listrik antara keping-keping kapasitor!
Jawab:
Yang perlu diperhatikan pada soal ini adalah bahwa
Kapasitas total keping adalah
1/CTotal = 1/C1 + 1/C2 + 1/C3
= ¼ + 1/6 + 1/12 = 1
CTotal = 1 μF
Maka,
Vtotal = Qtotal/Ctotal = 400 x 10-6/10-6 = 400 Volt
Vtotal = VI – VVIII
400 = VI – 0
VI = 400 volt
V1 = Q1/V1 = 400 x 10-6/4 x 10-6 = 100 volt
V1 = VI – VII
100 = 400 – VII
VII = 300 volt
VIII = VII = 300 volt (TERHUBUNGKAN)
V2 = Q2/C2 = 400 x 10-6/6 x 10-6 = 200/3 volt
V2 = VIII – VIV
200/3 = 300 – VIV
VIV = 700/3 volt
VV = VIV = 700/3 volt (TERHUBUNGKAN)
V3 = Q3/C3 = 400 x 10-6/12 x 10-6 = 100/3 volt
V3 = VV – VVI
100/3 = 700/3 - VVI
VVI = 200 volt
VVII = VVI = 200 volt (terhubungkan)
V4 = Q4/C4 = 400 x 10-6/2 x 10-6 = 200 volt
(b) Untuk menghitung medan listrik kapasitor, kita gunakan rumus E = V/d.
E1 = V1/d1 = 100/(2 x 10-3) = 5 x 104 N/C
E2 = V2/d2 = (200/3)/(2 x 10-3) = 3,33 x 104 N/C
E3 = V3/d1 = (100/3)/(4 x 10-3) = 8,3 x 104 N/C
E4 = V4/d1 = 200/(8 x 10-3) = 2,5 x 104 N/C
Pada rangkaian kapasitor di bawah ini C1 = 4 μF, C2 = 6 μF, C3 = 12 μF, dan C4 = 2 μF. Bidang 1 diberi muatan 400 μC, bidang VIII dibumikan, dan jarak antar 2 keping kapasitor berturut-turut 2 mm, 2 mm, 4 mm dan 8 mm. Hitunglah: (a) Potensial masing-masing keping dan (b) Kuat medan listrik antara keping-keping kapasitor!
Jawab:
Yang perlu diperhatikan pada soal ini adalah bahwa
- Keping yang dibumikan potensialnnya nol (bumi kita ambil sebagai acuan)
- Keping-keping yang dihubungkan dengan kawat mempunyai potensial sama
- Semua keping bermuatan sama q = 400 μC karena dihubungkan seri
Kapasitas total keping adalah
1/CTotal = 1/C1 + 1/C2 + 1/C3
= ¼ + 1/6 + 1/12 = 1
CTotal = 1 μF
Maka,
Vtotal = Qtotal/Ctotal = 400 x 10-6/10-6 = 400 Volt
Vtotal = VI – VVIII
400 = VI – 0
VI = 400 volt
V1 = Q1/V1 = 400 x 10-6/4 x 10-6 = 100 volt
V1 = VI – VII
100 = 400 – VII
VII = 300 volt
VIII = VII = 300 volt (TERHUBUNGKAN)
V2 = Q2/C2 = 400 x 10-6/6 x 10-6 = 200/3 volt
V2 = VIII – VIV
200/3 = 300 – VIV
VIV = 700/3 volt
VV = VIV = 700/3 volt (TERHUBUNGKAN)
V3 = Q3/C3 = 400 x 10-6/12 x 10-6 = 100/3 volt
V3 = VV – VVI
100/3 = 700/3 - VVI
VVI = 200 volt
VVII = VVI = 200 volt (terhubungkan)
V4 = Q4/C4 = 400 x 10-6/2 x 10-6 = 200 volt
(b) Untuk menghitung medan listrik kapasitor, kita gunakan rumus E = V/d.
E1 = V1/d1 = 100/(2 x 10-3) = 5 x 104 N/C
E2 = V2/d2 = (200/3)/(2 x 10-3) = 3,33 x 104 N/C
E3 = V3/d1 = (100/3)/(4 x 10-3) = 8,3 x 104 N/C
E4 = V4/d1 = 200/(8 x 10-3) = 2,5 x 104 N/C
Post a Comment for "Soal Rangkaian Seri Kapasitor dan Pembahasannya"
Sobat Fisika! Berikan Komentar di kolom komentar dengan bahasa yang sopan dan sesuai isi konten...Terimasih untuk kunjunganmu di blog ini, semoga bermanfaat!