Rumus Kapasitor seri

Contoh soal dan Rumus Kapasitor seri

1. Tiga buah kapasitor dengan kapasitansi masing-masing 1 mF, 2 mF, dan 3 mF dirangkai secara seri dan diberi tegangan 1 volt pada ujung-ujungnya. Pernyataan berikut ini yang benar adalah…

Pembahasan soal SBMPTN fisika tahun 2011 8(1) masing-masing kapasitor memiliki muatan listrik yang sama banyak

(2) kapasitor yang besarnya 1 mF menyimpan energi listrik terbesar

(3) pada kapasitor 3 mF bekerja tegangan terkecil

(4) ketiga kapasitor bersama-sama membentuk sebuah kapasitor ekivalen dengan muatan tersimpan sebesar 6/11 C

Pembahasan

Diketahui:

Kapasitor 1 = 1 mF = 1 x 10-3 F

Kapasitor 2 = 2 mF = 2 x 10-3 F

Kapasitor 3 = 3 mF = 3 x 10-3 F

Tegangan = 1 Volt

Jawab:

Kapasitor pengganti:

1/C = 1/1 + 1/2 + 1/3

1/C = 6/6 + 3/6 + 2/6

1/C = 11/6

C = 6/11 mF

Muatan listrik total:

Q = C V = (6/11 mF)(1 V) = 6/11 mC = 6/11 x 10-3 C

Tegangan:

V1 = Q/C1 = (6/11 x 10-3 C) : (1 x 10-3 F) = 6/11 : 1 = 6/11 Volt

V2 = Q/C2 = (6/11 x 10-3 C) : (2 x 10-3 F) = 6/11 : 2 = 6/11 x 1/2 = 6/22 Volt

V3 = Q/C3 = (6/11 x 10-3 C) : (3 x 10-3 F) = 6/11 : 3 = 6/11 x 1/3 = 6/33 Volt

(1) Muatan listrik pada masing-masing kapasitor

Q1 = C1 V1 = (1 x 10-3 F)(6/11 V) = 6/11 x 10-3 C

Q2 = C2 V2 = (2 x 10-3 F)(6/22 V) = 12/22 x 10-3 C = 6/11 x 10-3 C

Q3 = C3 V3 = (3 x 10-3 F)(6/33 V) = 18/33 x 10-3 C = 6/11 x 10-3 C

Masing-masing kapasitor memiliki muatan listrik yang sama banyak. Pernyataan 1 benar.

Dengan kata lain, rangkaian seri sehingga arus listrik yang melewati masing-masing kapasitor, sama besar.

(2) Kapasitor yang besarnya 1 mF menyimpan energi listrik terbesar

E1 = 1/2 Q1 V1 = 1/2 (6/11 x 10-3)(6/11) = 1/2 (36/121) x 10-3 = 36/242 x 10-3 J

E2 = 1/2 Q2 V2 = 1/2 (6/11 x 10-3)(6/22) = 1/2 (36/242) x 10-3 = 36/484 x 10-3 J

E3 = 1/2 Q3 V3 = 1/2 (6/11 x 10-3)(6/33) = 1/2 (36/363) x 10-3 = 36/726 x 10-3 J

E1 > E2 > E3

Pernyataan 2 benar.

(3) Pada kapasitor 3 mF bekerja tegangan terkecil

V1 = Q/C1 = (6/11 x 10-3 C) : (1 x 10-3 F) = 6/11 : 1 = 6/11 Volt

V2 = Q/C2 = (6/11 x 10-3 C) : (2 x 10-3 F) = 6/11 : 2 = 6/11 x 1/2 = 6/22 Volt

V3 = Q/C3 = (6/11 x 10-3 C) : (3 x 10-3 F) = 6/11 : 3 = 6/11 x 1/3 = 6/33 Volt

Pernyataan 3 benar.

(4) ketiga kapasitor bersama-sama membentuk sebuah kapasitor ekivalen dengan muatan tersimpan sebesar 6/11 C

Muatan listrik total:

Q = C V = (6/11 mF)(1 V) = 6/11 mC = 6/11 x 10-3 C

Pernyataan 4 salah.

Sumber soal:

Soal SBMPTN

Alexsander San Lohat

Sarjana Pendidikan Fisika Universitas Sanata Dharma Yogyakarta. Guru Fisika di SMAN 2 Nubatukan Lewoleba, Kabupaten Lembata, Provinsi Nusa Tenggara Timur.

Tinggalkan Balasan