Rangkaian Majemuk Kapasitor

Apa saja yang dipelajari dalam rangkaian majemuk kapasitor? Sebelum membahas rangkaian majemuk kapasitor, marilah terlebih dahulu mengkaji mengenai energi yang tersimpan dalam sebuah kapasitor. Sebuah kapasitor akan menyimpan energinya dalam bentuk medan listrik yang timbul dari kedua plat. Sebuah kasus nyata dari penyimpanan energi oleh kapasitor, dapat dilihat pada rangkaian lampu Neon. Lampu Neon yang sering digunakan di rumah pada dasarnya menggunakan kapasitor sebagai penyimpan energi listrik. Energi ini, kemudian, digunakan untuk memanaskan atom Neon. Karena kapasitor sendiri penyimpan muatan, persamaan yang menyatakan energi dalam bentuk muatan dan beda potensial kapasitor dapat ditulis dalam persamaan sebagai berikut:

W menyatakan energi yang tersimpan dalam kapasitor (J), C merupakan kapasitansi (F), Q merupakan muatan listrik (C), dan V menunjukkan beda potensial listrik (Volt). Jika dinyatakan dalam grafik Q terhadap V, maka energi yang tersimpan dapat dihitung dengan menggunakan luas yang dibatasi kurva Q dan V.

Kaji-1: Sebuah kapasitor mempunyai kapasitansi 6 mF dimuatati dengan dihubungkan dengan sumber beda potensial 40 Volt. Tentukanlah energi yang tersimpan dalam kapasitor dalam kedaan penuh!

Jawab: 

Besaran yang diketahui.

Energi yang tersimpan dalam kapasitor.

Latih-1: Sebuah kapasitor mempunyai kapasitansi 6 mF dimuatati dengan dihubungkan dengan sumber beda potensial sehingga menyimpan muatan 100 mC. Tentukanlah beda potensial kedua ujung kapasitor dan energi yang tersimpan dalam kapasitor dalam kedaan penuh!

Rangkaian Majemuk Kapasitor
Yang dimaksud rangkaian majemuk dalam tulisan ini adalah rangkaian campuran dalam rangkaian kapasitor. Langkah utama menyelesaikan rangkaian ini adalah memahami konsep dasar rangkaian paralel dan seri. Sebuah langkah awal biasanya dilakukan dengan cara mencari kapasitas pengganti total dari rangkaian kapasitor. Selanjutnya menerapkan karakteristik rangkaian seri dan paralel pada masing-masing kapasitor. Sebagai gambaran perhatikan rangkaian kapasitor di bawah ini.

Dalam menyelesaikan rangkaian di atas kapasitor 2 mikro Farad harus diserikan terlebih dahulu dengan kapasitor 4 mikro Farad. Dari nilai ini, kemudian diparalelkan dengan kapasitor 12 mikro Farad. Setelah diperoleh nilai, nilai tersebut diserikan kembali dengan kapasitor 5 mikro Farad. Nilai total kapasitas ini berguna untuk mencari muatan dan tegangan untuk masing-masing kapasitor.

Kaji-2: Selesaikan gambar di atas untuk mencari tegangan, muatan, dan energi pada kapasitor yang bernilai 12 mikro farad.

Jawab:
Hitung kapasitas pengganti untuk rangkaian di atas. Perhatikanlah gambar di bawah ini.

Dengan menggunakan kaidah rangkain pengganti seri dan paralel untuk kapasitor. Kapasitas pengganti total untuk rangkaian di atas dapat ditulis sebagai barikut:

Untuk menghitung muatan pada kapasitor, marilah bekerja mundur dari belakang. Muatan untuk Kapasitor 5 mikro farad dan 40/3 mikro farad adalah:

Sekarang  tinjau tegangan kapasitor 40/3 mikro farad, untuk menentukan muatan, tegangan, dan energi di kapasitor 12 mikro farad.


Muatan pada kapasitor 12 mikro farad.


Energi yang tersimpan pada kapasitor 12 mikro farad.


Latih-2: Selesaikan gambar di atas untuk mencari tegangan, muatan, dan energi pada kapasitor yang bernilai 4 mikro farad.