5 Contoh Soal dan Pembahasan Kapasitor Seri

Contoh Soal dan Pembahasan Kapasitor Seri – Kapasitor adalah salah satu komponen pasif yang memiliki peran penting dalam dunia elektronika. Fungsi utama kapasitor adalah sebagai penyimpan muatan listrik. Selain itu kapasitor juga dapat digunakan sebagai filter frekuensi dalam rangkaian RC.

Karena kapasitor begitu penting, maka di sini saya akan coba berbagi kepada sahabat semuanya tentang cara menyelesaikan kasus kapasitor ketika dirangkai secara seri, cara menghitung muatan, tegangan dan energi yang tersimpan dalam kapasitor

Berikut adalah Rumus Penting Kapasitor

Anda Juga dapat mempelajarinya pada artikel saya sebelumnya

Contoh Soal dan Pembahasan Kapasitor Seri

Contoh 1 – Soal dan Pembahasan Rangkaian Kapasitor Seri

Tiga buah kapasitor yang memiliki kapasitas 2µF, 3µF, 6µF tersusun secara seri. Hitunglah berapa besar kapasitas total dari ketiga kapasitor tersebut!

Pembahasan:

Diketahui:

C1 = 2µF

C2 = 3µF

C3 = 6µF

Kapasitor tersusun secara seri

Ditanya : Kapasitas Total = ... ?

Gunakan Rumus Kapasitor Seri

Jadi , besar kapasitor total dari ketiga resistor tersebut jika dirangkai secara seri adalah 1 µC

Contoh 2 – Soal dan Pembahasan Rangkaian Kapasitor Seri

Empat buah kapasitor identik yang memiliki besar masing-masing 16 µF tersusun secara seri. Jika keempat kapasitor tersebut dihubungkan dengan sebuah baterai 12 Volt. Tentukan besar kapasitas kapasitor total dan muatan listrik pada keempat resistor?

Pembahasan:
Diketahui:
C1 = C2 = C3 = C4 = 16 µF
Vs = 12 Volt
Ditanya : Muatan Listrik Pada Keempat Kapasitor?

#Menghitung Kapasitas Kapasitor Total
Karena Kapasitor Tersusun Secara Seri, maka Rumus Kapasitor Seri adalah

Jadi, besarnya kapasitor total adalah 4 µF atau 4 . 10^-6 F

#Menentukan Muatan Pada Tiap Kapasitor
Muatan pada kapasitor yang tersusun secara seri adalah sama dengan muatan total kapasitor

Jadi, muatan listrik pada keempat kapasitor adalah 48 µC

Baca Juga : 5 Contoh Soal dan Pembahasan Arus Listrik Searah (DC)

Contoh 3 – Soal dan Pembahasan Rangkaian Kapasitor Seri

Sebuah baterai memiliki tegangan 24 Volt, kemudian baterai ini dihubungkan secara seri dengan 3 kapasitor identik (memiliki besar yang sama). Jika muatan total pada rangkaian ini adalah 12 µC. Tentukan besar dari masing-masing kapasitor?

Pembahasan:
Diketahui:
Vs = 24 Volt
C1 = C2 = C3 = C (Kapasitor identik)
Qt = 12 µC (Muatan Total)
Ditanya : C = ....?

Langkah 1 : Menentukan besar kapasitor total rangkaian

Langkah 2 : Karena resistor tersusun secara seri, maka besar kapasitor total adalah

Jadi, besar masing-masing kapasitor adalah 1,5 µF

Contoh 4 – Soal dan Pembahasan Rangkaian Kapasitor Seri

Dua buah kapasitor C1 = 4 µF dan C2 = 12 µF yang dirangkaikan secara seri dengan sebuah baterai. Jika diketahui muatan total rangkaian adalah 24 µC, tentukan besar tegangan baterai?

Pembahasan:
Diketahui:
C1 = 4 µF
C2 = 12 µF
Qt = 24 µC (Muatan Total)
Ditanya : Vs = ....?

Cara 1
Langkah pertama mencari nilai kapasitor total. Karena kapasitor tersusun secara seri, maka

Setelah diperoleh tegangan total, maka dengan mudah kita menghitung tegangan baterai

Cara 2
Gunakan Hukum 2 Kirchoff

Jadi, besar tegangan baterai adalah 8 Volt

Baca Juga : Contoh Soal Resistor Seri, Paralel Dan Kombinasi Seri-Paralel Lengkap Dengan Konsep Dan Pembahasan

Contoh 5 – Soal dan Pembahasan Rangkaian Kapasitor Seri

Lima buah kapasitor C1 = C2 = C3 = C5 = 3 µF dan C4 = 2 µF dan di rangkai seperti gambar di bawah ini.

Jika tegangan Sumber Baterai Vs = 3 Volt. Tentukan
a. Kapasitas Kapasitor Total
b. Energi listrik yang tersimpan dalam rangkaian
c. Jumlah muatan total pada kapasitor tersebut
d. Jumlah muatan pada masing-masing kapasitor
e. Potensial listrik masing-masing kapasitor

Pembahasan:
Diketahui:
C1 = C2 = C3 = C5 = 3 µF
C4 = 2 µF
Vs = 3 Volt
Ditanya: .... ?

a. Kapasitas Kapasitor Total
Langka1 1 : Serikan terlebih dahulu kapasitor C1, C2 dan C3 dan diberi nama Cs1

Setelah diserikan, maka diperoleh rangkaian pengganti Cs1 adalah sebagai berikut

Langkah 2 : Pada rangkaian di atas terlihat bahwa Cs1 dan C4 tersusun secara paralel. Maka paralelkan terlebih dahulu kapasitor Cs1 dan R4 dan diberi nama Cp

Cp = Cs1 + C4
Cp = 1 µF + 2 µF
Cp = 3µF

Setelah kita paralelkan maka diperoleh rangkaian pengganti sebagai berikut

Langkah terakhir : Serikan Resistor Cp dan C5 untuk memperoleh kapasitas kapasitor total

Jadi, besarnya kapasitas kapasitor total adalah 1,5 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 6,75 . 10^-6 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 4,5 µC

d. Jumlah muatan pada masing-masing kapasitor
Langkah 1: Perhatikan Rangkaian Cp dan C5 di atas. Kedua kapasitor tersebut tersusun secara seri, maka muatan pada Cp dan C5 sama dengan muatan total rangkaian

Jadi, diperoleh muatan pada kapasitor C5 adalah 4,5 μC

Langkah 2 : Perhatikan Rangkaian Cs1 dan C4. Untuk memperoleh muatan pada C4, maka kita harus tahu tegangan pada kedua resistor tersebut. Karena Cs1 dan C4 tersusun secara paralel maka tegangan pada rangkaian paralel adalah sama dengan tegangan sumbernya, yaitu sama dengan tegangan pada kapasitor Cp.

Muatan pada kapasitor C4 adalah

Jadi, muatan pada C4 adalah 3μC

Langkah 3 : Perhatikan Kapasitor C1, C2 dan C3 tersusun secara seri dan besarnya sama dengan Cs1, maka muatan pada kapasitor seri adalah sama. Beda potensial pada ketiga resistor sama dengan beda potensial pada Cs1, sehingga diperoleh

Jadi, diperoleh muatan pada C1, C2 dan C3 adalah 1,5 μC

e. Potensial listrik atau pegangan masing-masing kapasitor

Tegangan pada C1, C2, C3

Jadi, tegangan pada resistor C1, C2 dan C3 adalah 0,5 Volt

Tegangan Pada C4
Tegangan Pada C4 (VC4) telah diperoleh pada poin d langkah 2, yaitu 1,5 Volt

Tegangan Pada C5