Bank Soal Fisika SMA Kapasitor

Diketahui:

Rangkaian kapasitor.

Kapasitas kapasitor 1 $C_1=1$ F

Kapasitas kapasitor 2 $C_2=2$ F

Kapasitas kapasitor 3 $C_3=3$ F

Kapasitas kapasitor 4 $C_4=6$ F

Tegangan $V=2$ V

Ditanya:

Energi pada rangkaian $W=?$

Dijawab:

Kapasitas kapasitor adalah tingkat kemampuan sebuah kapasitor untuk dapat menyimpan muatan listrik. Kapasitas kapasitor pengganti pada rangkaian seri dapat dicari dengan persamaan berikut.

$\frac{1}{C_{\text{s}}}=\frac{1}{C_1}+\frac{1}{C_2}+\cdots+\frac{1}{C_{\text{n}}}$

Sedangkan pada rangkaian paralel, kapasitas kapasitor penggantinya dapat dicari dengan persamaan berikut.

$C_{\text{p}}=C_1+C_2+\cdots+C_{\text{n}}$

Rangkaian kapasitor pada gambar adalah rangkaian campuran. Pada kasus seperti soal, yang perlu dikerjakan terlebih dahulu adalah kapasitor 3 dan 4.

$\frac{1}{C_{\text{s}}}=\frac{1}{C_3}+\frac{1}{C_4}$

$\frac{1}{C_{\text{s}}}=\frac{1}{3}+\frac{1}{6}$

$\frac{1}{C_{\text{s}}}=\frac{2+1}{6}$

$\frac{1}{C_{\text{s}}}=\frac{3}{6}$

$C_{\text{s}}=2$ F

Kemudian kerjakan untuk rangkaian paralel.

$C_{\text{p}}=C_1+C_2+C_{\text{s}}$

$C_{\text{p}}=1+2+2$

$C_{\text{p}}=5$ F

Energi yang tersimpan dalam kapasitor adalah energi listrik yang dihasilkan oleh kapasitor. Energi yang tersimpan dalam kapasitor dapat dilihat dengan persamaan berikut.

$W=\frac{1}{2}CV^2$

$W=\frac{1}{2}\left(5\right)\left(2\right)^2$

$W=10$ Joule

Jadi, besar energi yang tersimpan di dalam rangkaian seperti pada gambar adalah $10$ Joule.