Imibuzo yesibonelo se-capacitor - uchungechunge kanye nezifunda ezihambisanayo

11 Contoh soal kapasitor – rangkaian seri dan paralel

1. Tiga i-kapasitor terangkai seri-paralel seperti pada gambar di bawah. Jika C₁ = 2 μF, C₂ = 4 μF, C₃ = 4 μF, maka kapasitas penggantinya adalah…
Ingxoxo
Kuyaziwa ukuthi:
Kapasitor C₁ = 2 μF
Kapasitor C₂ = 4 μF
Kapasitor C₃ = 4 μF
Kubuziwe: Kapasitas pengganti (C)
Impendulo:
Kapasitor C₂ dan C₃ terangkai paralel. Kapasitas penggantinya adalah :
C_P = C₂ + C.₃ = 4 + 4 = 8 μF
Kapasitor C₁ dan C_P terangkai seri. Kapasitas penggantinya adalah :
1/C = 1/C₁ + 1/C_P = 1/2 + 1/8 = 4/8 + 1/8 = 5/8
C = 8/5 μF

μF = mikro Farad (satuan kapasitansi listrik). 1 μF = 10^-6 UFarad

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…
Ingxoxo
Kuyaziwa ukuthi:
Kapasitor C₁ = 2 μF
Kapasitor C₂ = 4 μF
Kapasitor C₃ = 6 μF
Kapasitor C₄ = 5 μF
Kapasitor C₅ = 10 μF
Kubuziwe: Kapasitas pengganti (C)
Impendulo:

Kapasitor C₂ dan C₃ terangkai paralel. Kapasitas penggantinya adalah :

C_P = C₂ + C.₃
C_P = 4 + 6
C_P = 10 μF

Kapasitor C₁, C_P, C₄ dan C₅ terangkai seri. Kapasitas penggantinya adalah :

1/C = 1/C₁ + 1/C_P + 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

I-3. C₁ = 3 μF, C₂ = 4 μF dan C₃ = 3 μF. Ketiga kapasitor terangkai seri-paralel. Tentukan energi listrik pada rangkaian!
Ingxoxo
Kuyaziwa ukuthi:
Kapasitor C₁ = 3 μF
Kapasitor C₂ = 4 μF
Kapasitor C₃ = 3 μF
Kubuziwe: Kapasitas pengganti (C)
Impendulo:

Kapasitor C₂ dan C₃ terangkai paralel. Kapasitas penggantinya adalah :

C_P = C₂ + C.₃
C_P = 4 + 3
C_P = 7 μF

Kapasitor C₁ dan C_P terangkai seri. Kapasitas penggantinya adalah :

1/C = 1/C₁ + 1/C_P
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 i-CV²
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)

A. 1,50 μC

B. 2,75 μC

C. 3,50 μC

D. 4,50 μC

E. 4,75 μC

Ingxoxo

Kuyaziwa ukuthi:

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

Kubuziwe: Muatan total pada rangkaian kapasitor (Q)

Impendulo:

Kapasitor pengganti

Kapasitor C₁, C₂ di-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 + C.₄ = 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 = VC = (ama-volt angu-3)(3/2 x 10^-6 Farad) = 9/2 x 10^-6 I-Coulomb

Q = 9/2 mikroCoulomb = 9/2 μC

Q = 4,5 μC

Impendulo efanele ngu-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 μC

B. 2/7 μC

C. 4/7 μC

D. 6/7 μC

E. 1 μC

Ingxoxo

Kuyaziwa ukuthi:

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

Kubuziwe: Muatan total pada rangkaian (Q)

Impendulo:

Kapasitor pengganti

Kapasitor C₃ dan C₄ dirangkai paralel. Kapasitor pengganti :

C₃₄ = C₃ + C.₄ = 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 = VC = (ama-volt angu-1,5)(4/7 x 10^-6 Farad) = 6/7 x 10^-6 I-Coulomb

Q = 6/7 mikroCoulomb

Q = 6/7 μC

Impendulo efanele ngu-D.

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

A. 20 μC

B. 40 μC

C. 60 μC

D. 80 μC

E. 160 μC

Ingxoxo

Kuyaziwa ukuthi:

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

Kubuziwe: Muatan total pada rangkaian (Q)

Impendulo:

Kapasitor pengganti

Kapasitor C₁ dan C₂ dirangkai paralel. Kapasitor pengganti :

C₁₂ = C₁ + C.₂ = 3 + 3 = 6 μF

Kapasitor C₃ di-C₄ dirangkai seri. Kapasitor pengganti :

1/C₃₄ = 1/C₃ + 1/C₄ = 1/4 + 1/4 = 2/4

C₃₄ = 4/2 = 2 μF

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

C = C₁₂ + C.₃₄ + C.₅ = 6 + 2 + 8 = 16 μF = 16 x 10^-6 UFarad

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 I-Coulomb

Q= 160 mikroCoulomb = 160 μC

Impendulo efanele ngu-E.

7. Perhatikan gambar rangkaian kapasitor di samping! Besar energi listrik pada rangkain tersebut adalah… (1 µF = 10^-6 F)

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

Ingxoxo
I-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
Kubuziwe :  Energi listrik pada rangkaian
Jawab :

Kapasitor pengganti rangkaian kapasitor seri-paralel
Kapasitor 2 dan kapasitor 3 dirangkai paralel. Kapasitor pengganti :
C_A = C₂ + C.₃ = 1 + 2 = 3 µF
Kapasitor 1, kapasitor A dan kapasitor 4 dirangkai seri. Kapasitor pengganti :
1/C_B = 1/C₁ + 1/C_A + 1/C₄ = 1/3 + 1/3 + 1/6 = 2/6 + 2/6 + 1/6 = 5/6
C_B = 6/5 µF
Kapasitor B dan kapasitor 5 dirangkai paralel. Kapasitor pengganti :
C = C_B + C.₅ = 6/5 + 4 = 6/5 + 16/4 = 24/20 + 80/20 = 104/20 = 5,2 µF
C = 5,2 x 10^-6 UFarad
Energi listrik pada rangkaian
E = ½ i-CV² = ½ (5,2 x 10^-6)(5²) = (2,6 x 10^-6)(25)
E = 65 x 10^-6 Joule
Impendulo efanele ngu-A.

8. Perhatikan gambar rangkaian kapasitor berikut! Besar energi listrik dalam rangkaian kapasitor gabungan ini adalah… (1 µF = 10^-6 F)

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

Ingxoxo
I-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
Kubuziwe :  Energi listrik pada rangkaian
Jawab :
Kapasitor pengganti rangkaian kapasitor seri-paralel
Kapasitor 1, kapasitor 2 dan kapasitor 3 dirangkai seri. Kapasitor pengganti :
1/C_A = 1/C₁ + 1/C₂ + 1/C₃ = 1/4 + 1/6 + 1/12 = 3/12 + 2/12 + 1/12 = 6/12
C_A = 12/6 = 2 µF
Kapasitor 4 dan kapasitor 5 dirangkai seri. Kapasitor pengganti :
1/C_B = 1/C₄ + 1/C₅ = 1/2 + 1/2 = 2/2
C_B = 2/2 = 1 µF
Kapasitor A dan kapasitor B dirangkai paralel. Kapasitor pengganti :
C = C_A + C._B = 2 + 1 = 3 µF
C = 3 x 10^-6 UFarad
Energi listrik pada rangkaian
E = ½ i-CV² = ½ (3 x 10^-6)(40²) = (1,5 x 10^-6)(1600)
E = 2400 x 10^-6 = 2,4 x10^-3 Joule
Impendulo efanele ngu-D.

9. Perhatikan gambar rangkaian kapasitas berikut. Energi yang tersimpan dalam rangkaian listrik di atas adalah…
A. 576 Joule
B. 288 Joule
C. 144 Joule
D.  72 Joule
E. 48 AmaJoule
Ingxoxo
I-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
Kubuziwe :  Energi listrik pada rangkaian
Jawab :
Jawab :
Kapasitor pengganti rangkaian kapasitor seri-paralel
Kapasitor 1, kapasitor 2 dan kapasitor 3 dirangkai paralel. Kapasitor pengganti :
C_A = C₁ + C.₂ + C.₃ = 4 + 4 + 4 = 12 F
Kapasitor 4 dan kapasitor 5 dirangkai paralel. Kapasitor pengganti :
C_B = C₄ + C.₅ = 4 + 2 = 6 F
Kapasitor A dan kapasitor B dirangkai seri. Kapasitor pengganti :
1/C = 1/C_A + 1/C_B = 1/12 + 1/6 = 1/12 + 2/12 = 3/12
C = 12/3 = 4 Farad
Energi listrik pada rangkaian
E = ½ i-CV² = ½ (4)(12²) = (2)(144)
E = 288 amaJoule
Impendulo efanele ingu-B.

10. Perhatikan rangkaian di bawah ini! Besarnya muatan pada kapasitor C₅ kuyinto….

A. 36 Coulomb
B. 24 Coulomb
C. 12 Coulomb
D. 6 Coulomb
E. 4 Coulomb

Ingxoxo
Kuyaziwa ukuthi:
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)
Impendulo:

I-Kapastor
Kapasitor C₂ dan kapasitor C₃ dirangkai seri. Kapasitor pengganti :
1/C_A = 1/C₂ + 1/C₃ = 1/6 + 1/3 = 1/6 + 2/6 = 3/6
C_A = 6/3 = 2 Farad
Kapasitor C₄ dan kapasitor C₅ dirangkai seri. Kapasitor pengganti :
1/C_B = 1/C₄ + 1/C₅ = 1/12 + 1/6 = 1/12 + 2/12 = 3/12
C_B = 12/3 = 4 Farad

Kapasitor C_A dan kapasitor C_B dirangkai paralel. Kapasitor pengganti :
C_C = C_A + C._B = 2 + 4 = 6 Farad
Kapasitor C₁ dan kapasitor C_C dirangkai seri :
1/C = 1/C₁ + 1/C_C = 1/6 F + 1/6 F = 2/6
C = 6/2 = 3 Farad

Ukushaja kukagesi
Muatan listrik pada kapasitor pengganti C :
q = VC = (12 Volts)(3 Farads) = 36 Coulombs
Kapasitor 1 dan kapasitor CC dirangkai seri sehingga muatan listrik pada kapasitor pengganti C = muatan listrik pada kapasitor C₁ = muatan listrik pada kapasitor C_C = Ama-Coulomb angu-36.
Kapasitor C_C berkapasitas 6 Farad dan mempunyai muatan 36 Coulomb. Beda potensial pada kapasitor C_C adalah : V = q/C_C = Ama-Coulomb angu-36 / ama-Farad angu-6 = ama-Volt angu-6
Kapasitor C_C merupakan kapasitor pengganti untuk kapasitor C_A dan kapasitor C_B yang dirangkai paralel. Karenanya beda potensial pada kapasitor C_C (V_C) = beda potensial pada kapasitor C_A (V_A) = beda potensial pada kapasitor C_B (V_B) = 6 Volts.

Muatan listrik pada kapasitor C_B :
q_B =V_B C_B = (6 Volts)(4 Farads) = 24 Coulombs
Kapasitor CB merupakan kapasitor pengganti untuk kapasitor C₄ dan C₅ yang dirangkai seri. Karena dirangkai seri maka muatan listrik pada kapasitor C_B (q_B) = muatan listrik pada kapasitor C₄ (q₄) = muatan listrik pada kapasitor C₅ (q₅) = 24 Ama-Coulomb.
Impendulo efanele ingu-B.

11. Lima kapasitor identik masing-masing 20 µF disusun seperti pada gambar, dihubungkan sumber tegangan 6 volt. Muatan total yang tersimpan pada kapasitor C₅ kuyinto….

A. 12 µC
B. 24 µC
C. 60 µC
D. 120 µC
E. 600 µC

Ingxoxo
Kuyaziwa ukuthi:
Kapasitor C₁ = C₂ = C₃ = C₄ = C₅ = 20 µF
Beda potensial (V) = 6 Volt
Ditanya : Muatan total yang tersimpan pada kapasitor C5
Impendulo:
I-Kapastor
Kapasitor C₁ dan kapasitor C₂ dirangkai seri. Kapasitor pengganti :
1/C_A = 1/C₁ + 1/C₂ = 1/20 + 1/20 = 2/20
C_A = 20/2 = 10 µF
Kapasitor C₃ dan kapasitor C₄ dirangkai seri. Kapasitor pengganti :
1/C_B = 1/C₃ + 1/C₄ = 1/20 + 1/20 = 2/20
C_B = 20/2 = 10 µF
Kapasitor C_A dan kapasitor C_B dirangkai paralel. Kapasitor pengganti :
C_C = C_A + C._B = 10 + 10 = 20 µF
Kapasitor C_C dan kapasitor C₅ dirangkai seri :
1/C = 1/C_C + 1/C₅ = 1/20 + 1/20 = 2/20
C = 20/2 = 10 µF

Ukushaja kukagesi
Muatan listrik pada kapasitor pengganti C :
q = VC = (6 Volts)(10 x 10^-6 Farad) = 60 x 10^-6 I-Coulomb = 60 µC
Kapasitor C_C dan kapasitor 5 dirangkai seri sehingga muatan listrik pada kapasitor pengganti C = muatan listrik pada kapasitor C_C = muatan listrik pada kapasitor C₅ = 60 µC.
Impendulo efanele ngu-C.

Umthombo wombuzo:

Imibuzo Yefiziksi Yezivivinyo Zikazwelonke Zesikole Samabanga Aphezulu/Isikole Samabanga Aphezulu Sokufundela Umsebenzi