Listrik resistor dan kapasitor

SOAL – JAWAB
RANGKAIAN LISTRIK
RESISTOR , KAPASITOR , DAN GABUNGAN RESISTOR –
KAPASITOR

01.

Perhatikan gambar berikut ini :

I

R1 20 [K]
R2 30 [K]



+
10 [K]

R3
I2

90 [K]
R7

I1

I3

I4

20 [K]

50 [K]

R4

R8

R10 90 [K]

60 [K]

R5

R9

R11 30 [K]

20 [K]
10 [K]

R6

Jika diinginkan keluaran tegangan pada resistor R 6, VR6 ,
adalah 5 [volt], Cari :
a.

R eq total

b.

VR3

c.

VR11

d.



e.

IR9 dan IR7

Jawab – 01


Mempersiapkan hal – hal yang akan dipakai menghitung

Gambar – 01 – 01
T

T

R10
W

Req – 1

R11
Z

Z

Req – 1 = R10 + R11
Req – 1 = 90 [K] + 30 [K]
Req – 1 = 120 [K]

Gambar – 01 – 02

T

T

R8
Req – 2 = R8 + R9
Req – 2 = 20 [K] + 20 [K]
Req – 2 = 40 [K]

Req – 2
R9
Z

Z

Gambar – 01 – 03
T

T

Req – 1

Req – 2

Req – 3

Z

Z

R eq  3 

R eq  1 R eq  2
R eq  1  R eq  2

Gambar – 01 – 04



120  K   40  K 

120  K    40  K 

  30  K 

K

K

R7
T

Req – 4

Req – 3
Z

Req – 4 = R7 + Req – 3
Req – 4 = 90 [K] + 30 [K]
Req – 4 = 120 [K]

Z

Gambar – 01 – 05
K

K

R4
Req – 5
R5
Z
R6

Z

Req – 5 = R4 + R5 + R6
Req – 5 = 50 [K] + 60 [K] + 10 [K]
Req – 5 = 120 [K]

Gambar – 01 – 06

K
K
Req – 4

Req – 5

Req – 6

Z

Z
R eq  6 

R eq  4 R eq  5
R eq  4  R eq  5



120  K  120  K 

120  K   120  K 

  60  K 

Gambar – 01 – 07
M

M

R1
Req – total
R2
Z
R3
K
Req – 6

Req – total = R1 + R2 + R3 + Req – 6
Req – total = 20 [K] + 30 [K] + 10 [K] + 60 [K]
Req – total = 120 [K]

Z



Menjawab pertanyaan

(a)

Jadi R eq – total = 120 [K]

(b)

Perhatikan gambar – 01 – 05
VR6 = 5 [V] , maka


R6
V
VR 6  
 R 4  R 5  R 6  KZ




10  K 
 
 V KZ
  50  K    60  K   10  K  

V KZ 

VR6



10  K 


  50  K    60  K   10  K  
 12 V R 6  12  5  V  

V KZ  60  V 

Perhatikan gambar – 01 – 07
VKZ = 60 [V] , maka


R eq  6
V
V KZ  
 R eq  6  R 1  R 2  R 3  MZ





 60  V     60  K   V MZ
 120  K  
V MZ  120  V 

Perhatikan kembali gambar – 01 – 07
Dari jawaban di atas, VMZ = 120 [V] , maka


R3
V
VR3  
 R eq  6  R 1  R 2  R 3  MZ


 10  K  
V R 3  
 120  V  
 120  K  
V R 3  10  V 

(c)

Perhatikan gambar – 01 – 04
VKZ = 60 [V] , maka
 R eq  3 
V
V TZ  
 R eq  3  R 7  KZ



V TZ



 30  K 
 
  60  V  
  30  K    90  K  
 15  V 

Perhatikan gambar – 01 – 01
VTZ = 15 [V] , maka

 R 11

V
V WZ  
 R 11  R 10  TZ



V WZ



 30  K 
 
 15  V  
  30  K    90  K  
15
 V

4

V WZ  V R11 

(d)

VMZ =  = 120 [V]

(e)

Perhatikan gambar – 01 – 02 dan gambar – 01 – 04

I R9  I3 

I R7  I 2 

02.

15
 V
4

V TZ
R eq  2

V KZ
R eq  4



15  V 
 40  K 



 60  V  
120  K 



15
 mA
40



1
 mA
2

Diketahui bahwa kita memiliki sumber tegangan yang nilai
tegangannya adalah  = 18 [V]. Tapi kita memiliki alat yang
hanya dapat bekerja normal pada tegangan 8 volt.
a. Disain sebuah rangkaian dengan 2 resistor yang dapat
menghasilkan tegangan yang diinginkan

b. Disain sebuah rangkaian dengan 2 kapasitor yang dapat
menghasilkan tegangan yang diinginkan

Jawab – 02
a.

Tinjau gambar di bawah ini :
Kita gunakan rangkaian resistor pembagi tegangan
A

A

R1
T
R2

Req

Req = R1 + R2

VTN

N

N

Misalkan kita akan mengambil tegangan di resistor R2 ,
yaitu VTN . Sehingga VTN = 8 [V] dan V AN = 18
[V] .
Maka
 R2

V
V TN  
 R 1  R 2  AN


 R2

 18  V  
8  V  
 R1 R 2 



Jadi kita peroleh hubungan
R2
R1 R 2



8

18

R2
R 1 R 2



4
9

Kita pilih R1 = 50 [K], maka
R2

 50  K   R 2



4
 R 2  40  K
9

Jadi untuk mendapatkan tegangan 8 [V], dari sumber
tegangan

18 [V], adalah dengan menggunakan

rangkaian pembagi tegangan dengan R1 = 50 [K]
dan R2 = 40 [K].

a.

Tinjau gambar di bawah ini :
Kita gunakan rangkaian kapasitor pembagi tegangan
A

A

C1
T
C2

N

Ceq
VTN
N

C eq 

C1 C 2
C1  C 2

Misalkan kita akan mengambil tegangan di kapasitor
C2 , yaitu VTN . Sehingga VTN = 8 [V] dan VAN =
18 [V] .
Maka
 C1

V
V TN  
 C 1  C 2  AN


 C1

 18  V  
8  V  
 C1 C 2 



Jadi kita peroleh hubungan
C1
C1 C 2



8

18

C1
C1 C 2



4
9

Kita pilih C1 = 50 [F], maka
 50  μF 
 50  μF   C 2



4
125
 μF
 C2 
9
2

Jadi untuk mendapatkan tegangan 8 [V], dari sumber
tegangan

18 [V], adalah dengan menggunakan

rangkaian pembagi tegangan dengan C1 = 50 [F] dan
C2 = 60,25 [F].

03.

Perhatikan gambar berikut ini :

C1 120 [F]
C2 60 [F]


+
20 [F]

C3

30 [F]
C7

60 [F]

120 [F]

C4

C8

C10 120 [F]

40 [F]

C5

C9

C11 40 [F]

60 [F]
60 [F]

C6

Ingat bahwa perhitungan harus dilakukan setelah keadaan tunak
(steady – state) tercapai. Jika diinginkan keluaran tegangan pada
resistor C6, VC6 , adalah 5 [volt], Cari :
a.

C eq total

b.

VC3

c.

VC11

d.



Jawab – 03


Mempersiapkan hal – hal yang akan dipakai menghitung

Gambar – 03 – 01
T

T

C10
W

Ceq – 1

C11
Z

Z

C eq  1 

C 10 C 11
C 10  C 11



120  μF   40  μF 
120  μF    40  μF 

  30  μF 

Gambar – 03 – 02
T

T

C8
Ceq – 2
C9
Z

Z

C eq  2 

C8 C9
C8  C9



 60  μF   60  μF 
 60  μF    60  μF 

  30  μF 

Gambar – 03 – 03
T

T
Ceq – 1

Ceq – 2

Z

Ceq – 3
Z

Ceq – 3 = Ceq – 1 + Ceq – 2
Ceq – 3 = 30 [F] + 30 [F]
Ceq – 3 = 60 [F]

Gambar – 03 – 04
K

K

C7
T

Ceq – 4

Ceq – 3
Z

Z
C eq  4 

C 7 C eq  3
C 7  C eq  3



 60  μF   30  μF 
 60  μF    30  μF 

Gambar – 03 – 05
K

K

C4
Ceq – 5
C5
Z
C6
Z

  20  μF 

1
C eq  5



1
C eq  5



1
C eq  5



1
C eq  5

1
1
1


120  μF
40  μF
60  μF
132
6


 C eq  5  20  μF
120
120


1
C eq  5

Gambar – 03 – 06
K

K
Ceq – 4

Ceq – 5

Ceq – 6

Z

Z
Ceq – 6 = Ceq – 4 + Ceq – 5
Ceq – 6 = 20 [F] + 20 [F]
Ceq – 6 = 40 [F]

Gambar – 03 – 07
M

M

C1

Ceq – total
C2
Z
C3
K

Ceq – 6

Z
1
C eq 







1
1
1
1



120  μF
60  μF
20  μF
40  μF



1 2 6 3
12

120
120

total

1
C eq 

1
1
1
1



C1
C2
C3
C eq  6

total

1
C eq 



total

C eq 

total

 10  μF

Menjawab pertanyaan

(a)

Jadi C eq – total = 10 [F]

(b)

Perhatikan gambar – 03 – 05
VC6 = 5 [V] , maka

VC6

  C4 C5  
 
 
 C 4  C 5  

 V KZ
  C4 C5 

 C  C  C 6 
5
 4



 120  μF   40  μF  


 120  μF    40  μF  





 V KZ
 120  μF   40  μF  
 
   60  μF  
  120  μF    40  μF  




 30  μF 
5  V   
 V KZ
  30  μF    60  μF  
1
5  V     V KZ  V KZ  15  V 
 3

Perhatikan gambar – 03 – 07
VKZ = 60 [V] , maka
1
C eq  7



1
1
1


C1
C2
C3

1
1
1
1



C eq  7
120  μF
60  μF
20  μF
1
C eq  7




1 2 6
9

120
120

C eq  7 

40
 μF
3



C eq  7
V
V KZ  
 C eq  7  C eq  6  MZ




 40
 μF 



 3

V
15  V    
  40
 MZ


μF



40

μF



 3




V MZ  60  V 

1
1
1
1



C eq  8
C1
C2
C eq  6
1
1
1
1



C eq  8
120  μF
60  μF
40  μF
1
1 2 3
6


C eq  8
120
120


C eq  8  20  μF

 C eq  8

V
V C3  
 C eq  8  C 3  MZ




 20  μF 
V C3  
 15  V  
  20  μF    20  μF  
15
 V
V C3 
2

(c)

Perhatikan gambar – 03 – 04
VKZ = 15 [V] , maka


C7
V
V TZ  
 C 7  C eq  3  KZ




 60  μF 
 
 15  V  
  60  μF    30  μF  
V TZ  10  V 

Perhatikan gambar – 03 – 01
VTZ = 10 [V] , maka

 C 10

V
V WZ  
 C 10  C 11  TZ



V WZ



120  μF 
 
 10  V  
 120  μF    40  μF  
30
 V

4

V WZ  V C11 

(d)

30
 V
4

VMZ =  = 60 [V]

TUGAS
01.

Perhatikan gambar berikut ini :

I

R1 20 [K]
R2 30 [K]



+
10 [K]

R3
I2

210 [K]
R6

I1
90 [K]

R4

30 [K]

R5

I3

I4

40 [K]
R7

R8 90 [K]
R9 30 [K]

Jika diinginkan keluaran tegangan pada resistor R 6, VR6 ,
adalah 5 [volt], Cari :
a.

R eq total

02.

b.

VR3

c.

VR5

d.



e.

IR9 dan IR7

Perhatikan gambar berikut ini :

C1 120 [F]
C2 60 [F]
+



20 [F]

C3

240 [F]
C6

120 [F]

120 [F]

C4

C7

40 [F]

C5

C8

C10 90 [F]

40 [F]

Ingat bahwa perhitungan harus dilakukan setelah keadaan tunak
(steady – state) tercapai. Jika diinginkan keluaran tegangan pada
resistor C6, VC6 , adalah 5 [volt], Cari :
a.

C eq total

03.

b.

VC3

c.

VC8

d.



Diketahui bahwa kita memiliki sumber tegangan yang nilai
tegangannya adalah  = 24 [V]. Tapi kita memiliki alat yang
hanya dapat bekerja normal pada tegangan 18 volt.
a. Disain sebuah rangkaian dengan 2 resistor yang dapat
menghasilkan tegangan yang diinginkan
b. Disain sebuah rangkaian dengan 2 kapasitor yang dapat
menghasilkan tegangan yang diinginkan

04.

Perhatikan gambar berikut ini :

I

R1 20 [K]
R2 30 [K]



+
10 [K]

R3

210 [K]
R4

120 [F]

C1

C3

R5 90 [K]

60 [F]
40 [F]

R6 30 [K]

C2
R7

20 [K]

Jika diinginkan keluaran tegangan pada resistor R 6, VR6 ,
adalah 5 [volt], Cari :
a.

R eq total

b.

VR3

c.

muatan yang tersimpan pada C1 , C2 , dan C3

d.

