Cara Cepat Pintar Fisika SMA dan SMP

SOAL DAN PENYELESAIAN TEGANGAN DAN ARUS BOLAK-BALIK

Cara Pintar Cepat Pintar Fisika - SOAL dan PENYELESAIAN TEGANGAN DAN ARUS ARUS BOLAK-BALIK, mencakup Arus dan tegangan efektif, rangkaian Induktor, rangkaian Kapasitor, rangkaian RLC seri dan rangkaian resonansi.

1. Tegangan jaringan listrik PLN di rumah diukur dengan menggunakan voltmeter AC, maka nilai yang terukur adalah tegangan:
Jawaban dari Pak Dimpun:
Tegangan terukur adalah tegangan efektip.

2. Apabila jarum voltmeter AC menunjukkan angka 220 V, artinya tegangan bolak – balik yang diukur adalah:
Jawaban dari Pak Dimpun:
Volt meter AC menunjukkan 220 volt, berarti tegangan AC berubah antara -220$\small \sqrt{2}$V dan +220$\small \sqrt{2}$Volt

3. Sebuah induktor 50 mH dihubungkan dengan sumber tegangan bolak – balik yang memiliki frekuensi sudut 300 rad/s. Besar reaktansi induktif adalah …
Jawaban dari Pak Dimpun:
Reaktansi Induktif:
$\small X_{L}=\omega .L=50.10^{-3}.300=15\Omega$

4. Sebuah kapasitor dengan kapasitas $\frac{100}{\pi} uF$ dihubungkan dengan tegangan arus bolak – balik 220 V, 50 Hz. Reaktansi kapasitif yang timbul pada kapasitor adalah:
Jawaban dari Pak Dimpun:
Reaktansi Kapasitip:
 $\\\small X_{C}=\frac{1}{\omega .C}=\frac{1}{2.\pi .f .C} \\\small X_{C} =\frac{1}{2.\pi .50 .\frac{100}{\pi}.10^{-6}}=100\Omega$

5. Rangkaian seri R-L dihubungkan dengan sumber tegangan bolak – balik. Bila R = 80 ohm dan $\small X_{L}$ = 60 ohm serta arus yang mengalir dalam rangkaian 1 A, maka tegangan sumber adalah ….
Jawaban dari Pak Dimpun:
$\\ \small V=i.Z=i.\sqrt{R^{2}+X_{L}^{2}} \\ \small V=1.\sqrt{80^{2}+60^{2}}=100V$

6. Rangkaian seri RLC dengan R = 60 ohm, L = 120 mH, dan C = 5uF dihubungkan dengan sumber tegangan bolak – balik yang memiliki frekuensi anguler 1000 rad/s. Impedansi rangkaian adalah ….
Jawaban dari Pak Dimpun:
$\small X_{L}=\omega .L=120.10^{-3}.1000=120\Omega \\ \small X_{C}=\frac{1}{\omega .C}=\frac{1}{1000.5.10^{-6}}=200\Omega \\ \small Z=\sqrt{R^{2}+(X_{L}-X_{C})^{2}} \\ \small Z=\sqrt{60^{2}+(200-120)^{2}}=100\Omega$

7. Sebuah rangkaian arus bolak – balik dihubungkan dengan sebuah hambatan murni. Bila tegangan maksimum 300 V dan arus yang mengalir I = 2 sin 100t A, maka nilai hambatan tersebut adalah ….
Jawaban dari Pak Dimpun:
$\small R=\frac{V_{max}}{I_{max}}=\frac{300}{2}=150\Omega$

8. Sebuah sumber tegangan bolak – balik menimbulkan tegangan maksimum 400 V dengan frekuensi $\frac{50}{\pi}$Hz. Bila sumber tegangan tersebut dihubungkan dengan sebuah kapasitor C = 200uF, maka arus maksimum pada kapasitor tersebut adalah …
Jawaban dari Pak Dimpun:
$\\\small X_{C}=\frac{1}{2\pi .f.C}\\\small X_{C}=\frac{1}{2.\pi .\frac {50}{\pi}.200.10^{-6}}=50\Omega \\ \small i_{max}=\frac{V_{max}}{X_{C}}=\frac{400}{50}=8A$

9. Resistor $\small R = 50 \omega $, kumparan dengan $\small X_{L} = 150 \Omega $, dan kapasitor dengan $\small X_{C} = 100 \Omega $ dirangkai seri pada sumber tegangan bolak balik. Beda sudut fase antara arus dan tegangan pada rangkaian adalah ….
Jawaban dari Pak Dimpun:
$\\\small \tan \Phi =\frac{X_{L}-X{C}}{R} \\\small \tan \Phi = \frac{150-100}{50}=1 \\ \Phi =45^{o}$

10. Sebuah resistor R dan sebuah induktor L dihubungkan seri pada tegangan bolak-balik 100 V. Apabila tegangan antara kedua ujung resistor dan induktor sama besar, maka besar teganagn tersebut adalah ….
Jawaban dari Pak Dimpun:
$\\\small V=\sqrt{V_{R}^{2}+V_{L}^{2}} \\ V_{R}=V_{L} \\ \small 100=\sqrt{V_{R}^{2}+V_{R}^{2}}=V_{R}\sqrt{2} \\ V_{R}=50\sqrt{2}$

11. Susunan seri resitor dengan 40 Ω dan kapasitor dengan $\small X_{C} = 30 \Omega $ dihubungkan dengan sumber tegangan bolak – balik 220 V. Besar tegangan pada resistor dan kapasitor masing – masing adalah ….
Jawaban dari Pak Dimpun:
$\small Z=\sqrt{R^{2}+X_{C}^{2}}\\\\ Z=\sqrt{40^{2}+30^{2}} =50\Omega \\ \small V_{R}=\frac{V}{Z}.R=\frac{220.40}{50}=176V \\ \small V_{C}=\frac{V}{Z}.X_{C}=\frac{220.30}{50}=132V$

12. Suatu kumparan bila dihubungkan dengan sumber arus searah $\small 200 \sqrt 2 $V menghasilkan arus 4 A. Bila dihubungkan dengan sumber arus bolak – balik diperlukan tegangan sebesar $\small 200 \sqrt 6 $V untuk menghasilkan arus yang sama. Frekuensi arus bolak – balik adalah $\small \frac {50}{\pi }$ Hz, maka induktansi kumparan adalah ….
Jawaban dari Pak Dimpun:
$\\\small R=\frac{V_{DC}}{i_{DC}}=\frac{200\sqrt{2}}{4}=50\sqrt{2} \:\Omega \\ Z=\frac{V_{AC}}{i_{AC}}=\frac{200\sqrt{6}}{4}=50\sqrt{6} \:\Omega \\ \small Z=\sqrt{R^{2}+X_{L}^{2}} \\ X_{L}=\sqrt{Z^{2}-R^{2}} \\ X_{L}=\sqrt{(50\sqrt{6})^{2}-(50\sqrt{2})^{2}}\\Z=100\Omega \\ \small X_{L}=2\pi f.L \\ 100=2\pi .\frac{50}{\pi }.L \\ L=1H$

13. Rangkaian seri RC dihubungkan dengan sumber tegangan bolak – balik. Bila tegangan antara kedua ujung R adalah 30 V dan tegangan antara kedua ujung C adalah 40 V, maka tegangan antara ujung – ujung rangkaian seri RC adalah ….
Jawaban dari Pak Dimpun:
$\\\small V=\sqrt{V_{R}^{2}+V_{C}^{2}} \\\small V=\sqrt{30^{2}+40^{2}}=50V$

14. Sebuah hambatan 50 Ω, kapasitor 1uF dan induktor yang dihubungkan secara seri memiliki frekuensi resonansi $\small \frac {250}{\pi }$ Hz. Besar koefisien induksi diri induktor adalah ….
Jawaban dari Pak Dimpun:
$\\\small \\f=\frac{1}{2\pi \sqrt{LC}}\\\\ L=\frac{1}{4\pi ^{2}f^{2}C}\\\\ L=\frac{1}{4\pi ^{2}(\frac{250}{\pi })^{2}.1x10^{-6}}\\\\ L=4H$

15. Sebuah rangkaian seri RLC dihubungkan dengan sumber tegangan bolak-balik yang memiliki nilai efektif 100 V. Jika hambatan R sebesar 100 Ω dan tegangan efektif antara kedua ujung R adalah 60 V, maka faktor daya rangkaian adalah ….
Jawaban dari Pak Dimpun:
$\displaystyle \\\cos \theta =\frac{V_{R}}{V}\\\\ \cos \theta =\frac{60}{100}\\\\ \cos \theta =0,6\\\\ \theta =53^{o}$

Terimakasih telah mempelajari:" SOAL DAN PENYELESAIAN TEGANGAN DAN ARUS BOLAK-BALIK " Silahkan Pelajari Artikel kami berikutnya.....