Soal Dan Pembahasan Fisika: Rangkaian Kapasitor

Perhatikan gambar berikut ! 3 buah kapasitor X, Y dan Z disusun seperti gambar.
(Soal Ujian Nasional Fisika SMA 2007/2008)




Jika saklar S ditutup tentukan :
a) Nilai kapasitas kapasitor pengganti rangkaian
b) Muatan yang tersimpan dalam rangkaian
c) Muatan yang tersimpan dalam kapasitor Z menurut prinsip rangkaian seri
d) Beda potensial ujung-ujung kapasitor Z
e) Beda potensial ujung-ujung kapasitor X
f) Beda potensial ujung-ujung kapasitor Y
g) Muatan yang tersimpan pada kapasitor X
h) Muatan yang tersimpan pada kapasitor Y
i) Muatan yang tersimpan pada kapasitor Z
j) Energi yang tersimpan dalam rangkaian
k) Energi yang tersimpan pada kapasitor X
l) Energi yang tersimpan pada kapasitor Y
m) Energi yang tersimpan pada kapasitor Z

Pembahasan

a) Paralel antara kapasitor X dan Y didapatkan kapasitor ekivalennya namakan C_xy :



Sekarang rangkaian menjadi lebih sederhana yaitu terdiri dari C_xy yang diseri dengan C_z yang menghasilkan kapasitas pengganti namakan C_tot :



b) Muatan yang tersimpan dalam rangkaian namakan Q_tot



c) Muatan yang tersimpan dalam kapasitor Z namakan Q_z

Untuk rangkaian kapasitor seri berlaku :



d) Beda potensial ujung-ujung kapasitor Z namakan V_z



e) Beda potensial ujung-ujung kapasitor X dan kapasitor Y adalah sama karena dirangkai paralel



f) Beda potensial ujung-ujung kapasitor Y sama dengan X



g) Muatan yang tersimpan pada kapasitor X saja (bukan gabungan antara X dan Y, sehingga hasilnya tidak akan sama dengan C_tot)



h) Muatan yang tersimpan pada kapasitor Y



i) Muatan yang tersimpan pada kapasitor Z



j) Energi yang tersimpan dalam rangkaian

Rumus umum untuk menghitung energi pilih salah satu



Sehingga



k) Energi yang tersimpan pada kapasitor X



l) Energi yang tersimpan pada kapasitor Y



m) Energi yang tersimpan pada kapasitor Z