Pembahasan soal UN fisika SMA/MA – Rangkaian kapasitor
1. Soal UN Fisika SMA/MA U-ZC-2013/2014 No.29
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.
2. Soal UN Fisika SMA/MA U-ZC-2013/2014 No.29
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.
