Contoh Soal dan Pembahasan Tegangan dan Arus Bolak-Balik - 13 December 2010 - My Physics Class
Saturday, 03 Dec 2016, 11:41 PM
MY PHYSICS CLASS
Welcome Guest | RSS
Site menu
Section categories
Tugas Kelompok [1]
Tugas Individu [0]
Remidi Online [0]
Quiz Online [0]
Module Materi Fisika [44]
Module Soal Fisika [3]
Student's Site
Geo Counter
widgeo.net
My Visitors
Powered by MyPagerank.Net
Our poll
Tampilan web ini bagaimana?
Total of answers: 118
Statistics

Total online: 1
Guests: 1
Users: 0
Login form
Lencana Facebook
Neny Else | Buat Lencana Anda
Main » 2010 » December » 13 » Contoh Soal dan Pembahasan Tegangan dan Arus Bolak-Balik
10:02 PM
Contoh Soal dan Pembahasan Tegangan dan Arus Bolak-Balik

(1) Diberikan sebuah gambar rangkaian listrik arus bolak-balik yang terdiri sebuah resistor (R), sebuah induktor (L), sebuah kapasitor (C) dan sebuah sumber listrik arus bolak-balik.

Tentukan :

  • a) Nilai frekuensi sudut sumber listrik
  • b) Nilai frekuensi sumber listrik
  • c) Nilai periode sumber listrik
  • d) Nilai tegangan maksimum sumber listrik
  • e) Nilai tegangan efektif sumber listrik
  • f) Nilai tegangan puncak ke puncak  sumber listrik
  • g) Nilai reaktansi induktif dari induktor
  • h) Nilai reaktansi kapasitif dari kapasitor
  • i) Nilai impedansi rangkaian
  • j) Nilai kuat arus maksimum rangkaian
  • k) Nilai kuat arus  efektif rangkaian
  • l) Nilai tegangan antara titik d dan e
  • m) Nilai tegangan antara titik e dan f
  • n) Nilai tegangan antara titik f dan g
  • o) Nilai tegangan antara titik d dan f
  • p) Nilai tegangan antara titik e dan g
  • q) Nilai tegangan antara titik d dan g
  • r) Nilai faktor daya rangkaian
  • s) Nilai sudut fase antara tegangan dan arus listrik
  • t) Nilai daya yang diserap rangkaian
  • u) Sifat rangkaian ( kapasitif, induktif atau resistif)
  • v) Nilai tegangan sesaat sumber listrik saat t =  (π/150) sekon
  • w) Persamaan kuat arus sumber listrik
  • x) Nilai kuat arus sesaat sumber listrik saat t = (0,016 π) sekon
  • y) Nilai tegangan rata-rata
  • z) Nilai kuat arus rata-rata
  • aa) Lukis diagram fasor arus dan tegangan dari rangkaian RLC di atas
  • bb) Lukis diagram fasor hambatan, reaktansi dan impedansi dari rangkaian RLC di atas


(Sumber gambar dan angka : Soal UN Fisika SMA  Tahun 2008 P 04 dengan perbedaan nilai tegangan sumber)

Pembahasan

a) Pola  sinusoidal  dari tegangan sumber listrik adalah sebagai berikut:


dimana V adalah nilai tegangan sesaat (saat waktu t), Vmax adalah nilai maksimum tegangan, ω adalah frekuensi sudut sumber listrik. Sehingga nilai frekuensi sudut sumber adalah ω = 125 rad/s

 

Catatan : Jika beberapa referensi lain atau di sekolah menggunakan lambang-lambang yang berbeda disesuaikan saja.

b) Untuk mencari frekuensi sumber ambil dari frekuensi sudut dimana :

c) Periode merupakan kebalikan frekuensi :

d) Tegangan maksimum sumber lihat pola di atas :

e)  Tegangan efektif cari dari hubungannya dengan tegangan maksimum :

 

f) Tegangan puncak ke puncak (Vpp) adalah dua kali tegangan maksimum :

 g) Reaktansi Induktif :

 

h) Reaktansi Kapasitif :

 

i)  Impedansi rangkaian :

 

j) Nilai kuat arus maksimum rangkaian :

 

k)  Nilai kuat arus  efektif rangkaian :

 

l) Nilai tegangan  antara titik d dan  e :

Karena yang ditanyakan tegangan saja, kita asumsikan bahwa yang diminta adalah tegangan efektif (tegangan terukur), sehingga kuat arus yang dipakai adalah Ief

 

m) Nilai tegangan  antara titik e dan  f :

 

n) Nilai tegangan  antara titik f dan g :




o) Nilai tegangan antara titik  d dan f :

Secara umum untuk mencari tegangan antara dua titik katakanlah A dan B yang mengandung komponen R, L dan C dengan tegangan masing-masing yang sudah diketahui gunakan persamaan  :

 

dimana VR , VL dan VC berturut-turut adalah tegangan pada masing-masing komponen R, L dan C .

Titik d dan f mengandung 2 komponen yaitu  R dan L . Berarti C nya tidak ada?  Masukkan saja angka nol pada VC nya sehingga:



p) Nilai tegangan antara titik e dan g :

Titik e dan g mengandung  L dan C sehingga sekarang R nya yang tidak ada, sehingga

 

q) Nilai tegangan antara titik d dan g

Titik d dan g mengandung R, L dan C sekaligus sehingga :

 

Lha,..kok hasilnya bukan 120 volt kan sama saja dengan mencari tegangan sumber ?! 120 volt adalah tegangan maksimum, sementara yang kita hitung tegangan efektif, jadi jawabannya harus sama dengan jawaban pertanyaan e.

r) Nilai faktor daya rangkaian :

Faktor daya rangkaian (power factor = pf , in english) tidak lain adalah nilai cosinus dari sudut fase dimana 

 

Hasil keduanya haruslah sama,

 

s) Nilai sudut fase antara arus dan tegangan :

Sudut yang nilai cosinusnya 0,8  !?! Tentunya 37o . Jika mencarinya pakai kalkulator akan dapat hasil yang sedikit berbeda, kita bulatin aja.  Tetapi bukannya cos (−37o)  juga 0,8  !??  Kita coba cari sudutnya dari nilai tan nya :

 

( Kalau pakai bahasa kalkulator tekan Shift --> tan −1 --> − 0,75  -->  =  akan ketemu angka 36,8698xxxx )

t) Nilai daya yang diserap rangkaian :

 

u) Sifat rangkaian ( kapasitif, induktif atau resistif)

Untuk sifat rangkaian gunakan ketentuan berikut :

Jika  XL > XC   → rangkaian bersifat induktif

Jika  XC > XL  → rangkaian bersifat kapasitif

Jika  XL = XC  → rangkaian bersifat resistif (resonansi seri)

Sehingga rangkaian di atas bersifat  kapasitif ( arus mendahului tegangan)

v) Nilai tegangan sesaat sumber listrik saat t = ( π/150) sekon :

 

w) Persamaan kuat arus sumber :

Untuk mencari persamaan arus perhatikan ketentuan berikut :

Jika  persamaan tegangan dinyatakan dalam     maka persamaan kuat arusnya adalah:

Karena rangkaian kita bersifat kapasitif maka persamaan kuat arus adalah:

 

Lha,..kok jadi + 37o bukannya diatas tadi sudut fasenya  −37?!!   Sudut fase −37o di atas  mengandung arti sudut fase tegangan terhadap arus adalah −37o. Jika dibalik  sudut fase arus terhadap tegangan adalah +37o.

x) Nilai kuat arus  sumber listrik saat t = (0,016 π) sekon :

 

y) Tegangan rata-rata :

 

z) Kuat arus  rata-rata :

 

aa) Diagram fasor arus dan tegangan dari rangkaian RLC di atas

 

 

bb) Diagram fasor hambatan, reaktansi dan impedansi dari rangkaian RLC di atas

(2) Suatu rangkaian seri R, L, dan C dihubungkan dengan tegangan bolak-balik. Apabila induktansi 1/25π2  H dan kapasitas kapasitor 25  μF, maka resonansi rangkaian terjadi pada frekuensi .....
A.  0,5 kHz
B.  1,0 kHz
C.  2,0 kHz
D.  2,5 kHz
E.  7,5 kHz
(Sumber : Soal  Ujian Nasional Fisika SMA Tahun 2009/2010)

Pembahasan

Frekuensi resonansi untuk rangkaian RLC  terjadi saat reaktansi induktif sama besar dengan reaktansi kapasitif, dengan nilai frekuensi :

 



Sumber : Fisika Study Center


Category: Module Soal Fisika | Views: 43130 | Added by: neny | Tags: arus, contoh, soal, pembahasan, bolak-balik, tegangan | Rating: 3.0/4
Total comments: 0
Name *:
Email *:
Code *:
Search
Save as PDF
Translate This Web
Clock
Calendar
«  December 2010  »
SuMoTuWeThFrSa
   1234
567891011
12131415161718
19202122232425
262728293031
Entries archive
My Slide Boom
Yahoo PingBox
My Personal Site

My Physics Web Blog ¦ Media Pembelajaran Interaktif ¦ Physics Class ¦ About Me ¦
My Best Friends

Blog Aries Smadda ¦ Web Aries Smadda ¦ Mazguru ¦ Heru Suseno ¦ Web Teteh TienKa ¦ Blog Teteh TienKa ¦ Web IKetutSamudra ¦ Blog IKetutSamudra ¦
Mutiara Kata
Copyright Neny Else © 2016