5 Contoh Soal dan Pembahasan Kapasitor Paralel

Contoh Soal dan Pembahasan Kapasitor Paralel – Kapasitor adalah salah satu komponen pasif dalam elektronika yang berfungsi untuk menyimpan muatan listrik. Artikel sebelumnya saya telah membahas tentang “Contoh Soal dan Pembahasan Kapasitor Seri”. Pada kesempatan kali ini saya akan membahas tentang “Contoh Soal dan Pembahasan Kapasitor Paralel”.

Di sini kita akan mempelajari bagaimana cara menentukan Kapasitas kapasitor total, kapasitas masing-masing kapasitor, muatan yang tersimpan pada masing-masing kapasitor serta muatan totalnya, menentukan tegangan pada kapasitor dan berapa energi yang tersimpan pada kapasitor.

Berikut adalah Rumus Penting Kapasitor

Anda Juga dapat mempelajarinya pada artikel saya sebelumnya

Kumpulan Contoh Soal dan Pembahasan Kapasitor Paralel

Contoh 1 – Soal dan Pembahasan Rangkaian Kapasitor Paralel

Empat buah resistor tersusun secara paralel dengan tegangan 12 Volt, Diketahui besar masing-masing kapasitor adalah C1 = 2 µF, C2 = 4 µF, C3 = 6 µF dan C4 = 12 µF. Tentukan besar muatan masing-masing kapasitor dan muatan total rangkaian empat kapasitor tersebut?

Pembahasan:

Diketahui:

C1 = 2 µF

C2 = 4 µF

C3 = 6 µF

C4 = 12 µF

Vs = 12 Volt

Ditanya : Tentukan besar muatan masing-masing kapasitor dan muatan total rangkaian empat kapasitor tersebut?

#Besar muatan masing-masing Kapasitor

Muatan pada kapasitor yang tersusun secara paralel adalah berbeda, sedangkan beda potensial setiap kapasitor paralel adalah sama dengan beda potensial sumbernya. Maka diperoleh:

Muatan yang tersimpan pada C1 adalah

Q1 = C1.V1

Q1 = 2 µF . (12 Volt)

Q1 = 24 µC

Jadi, muatan yang tersimpan pada kapasitor C1 adalah 24 µC

Muatan yang tersimpan pada C2 adalah

Q2 = C2.V2

Q2 = 4 µF . (12 Volt)

Q2 = 48 µC

Jadi, muatan yang tersimpan pada kapasitor C2 adalah 48 µC

Muatan yang tersimpan pada C3 adalah

Q3 = C3.V3

Q3 = 6 µF . (12 Volt)

Q3 = 72 µC

Jadi, muatan yang tersimpan pada kapasitor C3 adalah 72 µC

Muatan yang tersimpan pada C4 adalah

Q4 = C4.V4

Q4 = 12 µF . (12 Volt)

Q4 = 144 µC

Jadi, muatan yang tersimpan pada kapasitor C4 adalah 144 µC

#Besar Muatan Total Kapasitor

Ada dua cara yang dapat kita gunakan untuk menentukan besar muatan total kapasitor paralel, yaitu dengan menjumlahkan semua muatan kapasitor yang tersusun secara paralel jika muatan tiap kapasitor diketahui dan yang kedua dengan cara paralelkan terlebih dahulu keempat kapasitor di atas. Disini kita mencoba keduanya, apakah hasilnya sama? Ayo kita lihat.

Cara 1

Total muatan yang tersimpan dalam kapasitor paralel adalah jumlah dari muatan yang tersimpan pada masing-masing kapasitor. Muatan total di simbolkan dengan (Qt)

Qt = Q1 + Q2 + Q3 +Q4

Qt = 24 µC + 48 µC + 72 µC + 144 µC

Qt = 288 µC

Cara 2

Paralelkan terlebih dahulu keempat kapasitor, besar kapasitor yang dirangkai paralel adalah jumlah aljabar dari masing-masing kapasitor. Kapasitor paralel total di simbolkan dengan (Cp)

Jadi kedua cara di atas memberikan hasil yang sama, yaitu muatan total dari keempat kapasitor yang dirangkai paralel adalah 288µC

Contoh 2 – Soal dan Pembahasan Rangkaian Kapasitor Paralel

Tiga buah kapasitor yang memiliki kapasitas C1 = 4 µF, C2 = 8 µF dan C3 = 16 µF. Jika ke tiga kapasitor tersebut dirangkai secara paralel dengan sebuah tegangan sumber Vs dan diketahui bahwa muatan total kapasitor adalah 252 µC. Tentukan besar tegangan Vs dan muatan yang tersimpan pada masing-masing kapasitor?

Pembahasan :

Diketahui:

C1 = 4 µF

C2 = 8 µF

C3 = 16 µF

Qt = 252 µC (Qt adalah muatan total)

Ditanya : Tentukan besar tegangan Vs dan muatan yang tersimpan pada masing-masing kapasitor?

#Menentukan Tegangan Vs

Muatan total pada kapasitor paralel adalah penjumlahan aljabar dari muatan masing-masing kapasitor. Sedangkan tegangan pada kapasitor paralel adalah sama dengan tegangan sumbernya, tegangan sumber ketiga kapasitor adalah Vs

Jadi, besar tegangan sumber Vs adalah 9 Volt

#Menentukan Muatan Pada Masing-masing Kapasitor

Jadi, besar muatan yang tersimpan pada masing-masing kapasitor C1, C2 dan C3 berturut-turut adalah 36 µC, 72 µC dan 144 µC.

Contoh 3 – Soal dan Pembahasan Rangkaian Kapasitor Paralel

Dua buah kapasitor C1 dan C2 memiliki rasio C1 : C2 = 3 : 4. Diketahui bahwa muatan total yang tersimpan pada kapasitor adalah 144 µC dan kedua kapasitor tersusun paralel terhadap tegangan 3 Volt. Tentukan berapa besar kapasitas dari masing-masing kapasitor?

Pembahasan:

Diketahui:

C1 : C2 = 3 : 4

Qt = 144 µC

Vs = 3 Volt

Ditanya : Tentukan berapa besar kapasitas dari masing-masing kapasitor?

Karena, kapasitor tersusun secara paralel maka diperoleh

Jadi, berapa besar kapasitas dari masing-masing kapasitor adalah C1 = 20,57 µF dan C2 = 27,43 µF.

Contoh 4 – Soal dan Pembahasan Rangkaian Kapasitor Paralel

Dua buah kapasitor C1 = 4 nF dan C2 = 6 nF, jika kedua kapasitor tersebut terhubung secara paralel dengan sebuah baterai 3 Volt. Tentukan kapasitor total dan energi total yang tersimpan dalam rangkaian kapasitor tersebut?

Pembahasan:

Diketahui:

C1 = 4 nF

C2 = 6 nF

Vs = 3 V

Ditanya : Tentukan kapasitor total dan energi total yang tersimpan dalam rangkaian kapasitor tersebut?

#Menentukan Kapasitor Total

Karena kapasitor tersusun secara paralel, maka besar kapasitor totalnya (Ct) adalah penjumlahan dari kapasitas kedua kapasitor

Ct = C1 + C2

Ct = 4 nF + 6 nF

Ct = 10 nF

Jadi, besar kapasitor total pada rangkaian di atas adalah 10 nF

#Menentukan Energi Total yang Tersimpan dalam rangkaian kapasitor

Energi yang tersimpan dalam kapasitor adalah energi potensial listrik

Jadi, besar energi total yang tersimpan dalam rangkaian kapasitor di atas adalah 1,5 . 10^-8 Joule

Contoh 5 – Soal dan Pembahasan Rangkaian Kapasitor Paralel

Enam buah kapasitor dirangkai seperti pada gambar di bawah ini. Diketahui besar kapasitor C1 = C2 = C3 = 8 µF dan C4 = C5 = C6 = 12 µF

Jika, tegangan sumber Vs = 9 Volt tentukan :

a. Kapasitas Kapasitor Total

b. Energi listrik yang tersimpan dalam rangkaian

c. Jumlah muatan total pada kapasitor tersebut

d. Potensial listrik masing-masing kapasitor

e. Jumlah muatan pada masing-masing kapasitor

Pembahasan :

Diketahui:

C1 = C2 = C3 = 8 µF

C4 = C5 = C6 = 12 µF

Vs = 9 Volt

Ditanya : .... ?

a. Menetukan Kapasitas Kapasitor Total

Langkah 1 : Selesaikan terlebih dahulu kapasitor yang tersusun paralel. Rangkaian C1, C2 dan C3 kita beri nama Cp1, sedangkan Rangkaian C4, C5, dan C6 kita beri nama Cp2.

Cp1 = C1 + C2 + C3 = 3.(8 µF) = 24 µF

Cp2 = C4 + C5 + C6 = 3.(12 µF) = 36 µF

Setelah diparalelkan, maka diperoleh rangkaian setara untuk kapasitor Cp1 dan Cp2 adalah

Langkah 2 : Setelah diparalelkan diperoleh rangkaian seri Cp1 dan Cp2. Dengan melakukan operasi seri pada kapasitor Cp1 dan Cp2, maka akan diperoleh kapasitas kapasitor total rangkaian

Jadi, besar kapasitas kapasitor total rangkaian adalah 14,4 µF

b. Energi listrik yang tersimpan dalam rangkaian

Rumus Energi Listrik yang tersimpan dalam kapasitor

Jadi, energi yang tersimpan dalam kapasitor dalam bentuk energi potensial listrik adalah 5,83 . 10^-4 Joule

c. Jumlah muatan total pada kapasitor tersebut

Rumus hubungan kapasitas kapasitor, muatan dan beda potensial adalah

Jadi, jumlah muatan total pada kapasitor tersebut adalah 129,6 µC

d. Potensial listrik masing-masing kapasitor

Karena C1, C2 dan C3 tersusun secara paralel maka tegangan pada ketiga kapasitor tersebut sama dengan tegangan sumbernya, yaitu tegangan pada kapasitor Cp1.

Perhatikan rangkaian Cp1 dan Cp2 di atas. Kita tahu bahwa muatan pada rangkaian seri adalah sama. Sehingga, muatan pada Cp1 dan Cp2 adalah sama dengan muatan total rangkaian yaitu 129,6 µC