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…
Contoh soal kapasitor – rangkaian seri dan paralel 1Pembahasan
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
Contoh soal kapasitor – rangkaian seri dan paralel 2Diketahui :
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 :Contoh soal kapasitor – rangkaian seri dan paralel 3
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)

Pembahasan soal UN fisika SMA tahun 2015 - 78A. 1,50 μC

B. 2,75 μC

C. 3,50 μC

D. 4,50 μC

E. 4,75 μC

Pembahasan

Diketahui :

Kapasitor 1 (C1) = 3 μF

Kapasitor 2 (C2) = 3 μF

Kapasitor 3 (C3) = 3 μF

Kapasitor 4 (C4) = 2 μF

Kapasitor 5 (C5) = 3 μF

Tegangan (V) = 3 Volt

Ditanya : Muatan total pada rangkaian kapasitor (Q)

Jawab :

Kapasitor pengganti

Kapasitor C1, C2 dan C3 dirangkai seri. Kapasitor pengganti :

1/C123 = 1/C1 + 1/C2 + 1/C3 = 1/3 + 1/3 + 1/3 = 3/3

C123 = 3/3 = 1 μF

Kapasitor C123 dan C4 dirangkai paralel. Kapasitor pengganti :

C1234 = C123 + C4 = 1 + 2 = 3 μF

Kapasitor C1234 dan C5 dirangkai seri. Kapasitor pengganti :

1/C = 1/C1234 + 1/C5 = 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 = muatan total pada rangkaian kapasitor :

Q = V C = (3 Volt)(3/2 x 10-6 Farad) = 9/2 x 10-6 Coulomb

BACA JUGA  Contoh soal hukum Hooke

Q = 9/2 mikroCoulomb = 9/2 μC

Q = 4,5 μC

Jawaban yang benar adalah D.

5. Perhatikan gambar rangkaian kapasitor di samping! Jika nilai masing-masing kapasitor C1 = C2 = 2 μF, C3 = C4 = 1 μF dan C5 = 4 μF, maka nilai muatan total pada rangkaian tersebut adalah… (1 μF = 10-6 F)

A. 1/7 μCPembahasan soal UN fisika SMA tahun 2015 - 79

B. 2/7 μC

C. 4/7 μC

D. 6/7 μC

E. 1 μC

Pembahasan

Diketahui :

Kapasitor 1 (C1) = 2 μF

Kapasitor 2 (C2) = 2 μF

Kapasitor 3 (C3) = 1 μF

Kapasitor 4 (C4) = 1 μF

Kapasitor 5 (C5) = 4 μF

Tegangan (V) = 1,5 Volt

Ditanya : Muatan total pada rangkaian (Q)

Jawab :

Kapasitor pengganti

Kapasitor C3 dan C4 dirangkai paralel. Kapasitor pengganti :

C34 = C3 + C4 = 1 + 1 = 2 μF

Kapasitor C5, C1, C2 dan C34 dirangkai seri. Kapasitor pengganti :

1/C = 1/C5 + 1/C1 + 1/C2 + 1/C34

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 = muatan 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 μC

Jawaban yang benar adalah D.

6. Perhatikan rangkaian kapasitor berikut! Besar muatan total pada rangkaian adalah…

A. 20 μC Pembahasan soal UN fisika SMA tahun 2016 - 91

B. 40 μC

C. 60 μC

D. 80 μC

E. 160 μC

Pembahasan

Diketahui :

Kapasitor 1 (C1) = 3 μF

Kapasitor 2 (C2) = 3 μF

Kapasitor 3 (C3) = 4 μF

Kapasitor 4 (C4) = 4 μF

Kapasitor 5 (C5) = 8 μF

Tegangan (V) = 10 Volt

Ditanya : Muatan total pada rangkaian (Q)

Jawab :

Kapasitor pengganti

Kapasitor C1 dan C2 dirangkai paralel. Kapasitor pengganti :

C12 = C1 + C2 = 3 + 3 = 6 μF

Kapasitor C3 dan C4 dirangkai seri. Kapasitor pengganti :

1/C34 = 1/C3 + 1/C4 = 1/4 + 1/4 = 2/4

C34 = 4/2 = 2 μF

Kapasitor C12, kapasitor C34 dan kapasitor C5 dirangkai paralel. Kapasitor pengganti :

C = C12 + C34 + C5 = 6 + 2 + 8 = 16 μF = 16 x 10-6 Farad

Muatan listrik total

Muatan listrik pada kapasitor pengganti = muatan total pada rangkaian kapasitor :

Q = V C = (10 Volt)(16 x 10-6 Farad) = 160 x 10-6 Coulomb

Q = 160 mikroCoulomb = 160 μC

Jawaban yang benar adalah E.

7. Perhatikan gambar rangkaian kapasitor di samping! Besar energi listrik pada rangkain tersebut adalah… (1 µF = 10-6 F)
Rangkaian kapasitor – Pembahasan soal dan jawaban UN fisika SMA MA 2013 - 1

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.

BACA JUGA  Contoh soal interferensi dan difraksi cahaya - celah ganda

8. Perhatikan gambar rangkaian kapasitor berikut! Besar energi listrik dalam rangkaian kapasitor gabungan ini adalah… (1 µF = 10-6 F)
Rangkaian kapasitor – Pembahasan soal dan jawaban UN fisika SMA MA 2013 - 2

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…
Rangkaian kapasitor – Pembahasan soal dan jawaban UN fisika SMA MA 2013 - 3A. 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. Pembahasan soal UN fisika SMA MA 2014 – Rangkaian kapasitor 1Perhatikan 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 :

BACA JUGA  Dinamika rotasi

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.

Pembahasan soal UN fisika SMA MA 2014 – Rangkaian kapasitor 2

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

 

Print Friendly, PDF & Email

Tinggalkan Balasan

Situs ini menggunakan Akismet untuk mengurangi spam. Pelajari bagaimana data komentar Anda diproses.

Eksplorasi konten lain dari Ilmu Pengetahuan

Langganan sekarang agar bisa terus membaca dan mendapatkan akses ke semua arsip.

Lanjutkan membaca