Soal dan Penyelesaian Fisika SMA - Arus bolak-balik ialah arus listrik yang arahnya senantiasa berubah. Arus bolak-balik didapatkan dari sumber tegangan bolak-balik yaitu generator AC (alternator).
Berikut 10 soal dan Penyelesaian ihwal soal arus bolak-balik hingga rangkaian RLC seri yang perlu kau kuasai.
1. Jarum suatu voltmeter yang dipergunakan untuk mengukur sebuah tegangan bolak-balik menawarkan angka 110 volt. Ini berarti tegangan itu...
Jawaban Fisika Pak Dimpun;
Hasil pengukuran voltmeter ialah tegangan efektip, sedangkan tegangan bolak-balik berubah dari nilai -v maksimum hingga +v maksimum.$\\-v_{maks}\leqslant v\leqslant +v_{maks}\\-v_{eff}\sqrt{2}\leqslant v\leqslant +v_{eff}\sqrt{2}\\-110\sqrt{2}\leqslant v\leqslant +110\sqrt{2}$ Tegangan berubah dari:\[ \\-110\sqrt{2}\textrm{sampai} +110\sqrt{2}\]
2. Perhatikan gambar di bawah ini.
G ialah generator arus bolak-balik. R = 2000Ω, L = 0,5 Henry, dan C = 0,2 μF. Kecepatan sudut = 2000 rad/s, Maka besar impedansi antara A dan E ialah mendekati...
Jawaban Fisika Pak Dimpun;
\[ \\X_L=\omega .L\\X_L=2000.0,5\\X_L=1000\Omega\] \[ \\X_C=\frac{1}{\omega .C}\\X_C=\frac{1}{2000 .0,2.10^{-6}}=2500\Omega\] \[ \\Z=\sqrt{R^2+(X_L-X_C)^2}\\Z=\sqrt{2000^2+(1000-2500)^2}\\Z=2500\Omega\]
3. Suatu rangkaian dari resistor dan kapasitor murni dihubungkan seri dengan sumber arus bolak-balik. Voltmeter menawarkan 30V bila dihubungkan antara kedua ujung resistor dan 40V bila dihubungkan antara kedua ujung kapasitor. Tegangan yang ditunjukkan voltmeter bila dihubungkan antara ujung-ujung resistor dan kapasitor adalah…
Jawaban Fisika Pak Dimpun;
\[ \\v=\sqrt{v_{R}^2+v_C^2}\\v=\sqrt{40^2+30^2}\\v=50V\]
4. V1, V2, dan V ialah hasil pembacaan masing-masing voltmeter untuk arus bolak-balik, maka berlaku.
(A) $V = V_1 + V_2 $
(B) $V_2 = V_1^2 – V_2^2$
(C) $V_1^2 = V_2 – V_2^2$
(D) $V = V_2 – V_1$
(E) $V = V_1- V_2$
Jawaban Fisika Pak Dimpun;
\[ \\V^2=V_1^2+V_2^2\\V_1^2=V^2-V_2^2\]
5. Sebuah kumparan dengan reaktansi induktif 50Ω dan kendala ekivalen 200Ω, dan sebuah kapasitor dengan reaktansi kapasitif 200Ω dihubungkan seri pada sumber tegangan bolak-balik 12V. Arus dalam rangkaian tersebut adalah…
Jawaban Fisika Pak Dimpun;
\[ \\Z=\sqrt{R^2+(X_L-X_C)^2}\\Z=\sqrt{200^2+(50-200)^2}\\Z=250\Omega \\ \\I=\frac{V}{Z}=\frac{12}{250} \\I=0,048A\]
6. Sumber tegangan bolak-balik dihubungkan dengan rangkaian seri induksi L dan resistor R. Tegangan yang diukur dengan voltmeter pada ujung-ujung L ialah 8 V sedangkan pada ujung-ujung R ialah 6V. Bila berpengaruh arus yang dihasilkan diukur dengan ampere meter sebesar 2A maka impedansi pada ujung-ujung rangkaian adalah…
Jawaban Fisika Pak Dimpun;
\[ \\Z=\frac{V}{i}=\frac{\sqrt{V_R^2+V_L^2}}{i} \\Z=\frac{\sqrt{6^2+8^2}}{2}\\Z=5\Omega\]
7. Rangkaian seri resistor murni dan induktor murni menarik arus 2,5 A bila dihubungkan ke sumber tegangan bolak-balik $120\sqrt{2}$V. Tegangan antara kedua ujung resistor dan induktor sama besar. Hambatan resistor bernilai
Jawaban Fisika Pak Dimpun;
\[ \\V=\sqrt{V_R^2+V_L^2}\Rightarrow V_R=V_L\\120\sqrt{2}=\sqrt{V_R^2+V_R^2}\\120\sqrt{2}=\sqrt{2V_R^2}\\V_R=60V\\ \\R=\frac{V_R}{i}\\R=\frac{60}{2,5}=24\Omega\]
8. Hambatan R, induktor L, dan kapasitor C masing-masing memiliki nilai 300Ω, 0,9 Henry, dan 2uF. Jika ketiga komponen listrik tersebut dihubungkan seri dan diberi tegangan efektif AC sebesar 50 volt sedangkan frekuensi sudut AC 1000 rad/s, maka
(1) Impedansi rangkaian 500 ohm
(2) Arus efektif rangkaian 0,1 A
(3) Tegangan melintasi L ialah 90V
(4) Tegangan melintasi C ialah 50 V
Jawaban Fisika Pak Dimpun;
\[ \\X_L=\omega .L\\X_L=1000.0,9=900\Omega\\\\X_C=\frac{1}{\omega .C}\\X_C=\frac{1}{1000 .2.10^{-6}}\\X_C=500\Omega\\\\Z=\sqrt{R^2+(X_L-X_C)^2}\\Z=\sqrt{300^2+(900-500)^2}\\Z=500\Omega\\\\i^{eff}=\frac{V_{eff}}{Z}\\i^{eff}=\frac{50}{500}=0,1A\\\\V_R=i.R=0,1\times 300=30V \\V_L=i.X_L=0,1\times 900=90V \\V_C=i.X_C=0,1\times 500=50V\]
9. Resistor (R) 50Ω dan kumparan (L) dengan reaktansi induktif 150Ω dan kapasitor (C) dengan reaktansi kapasitif 100Ω dihubungkan seri pada sumber tegangan bolak-balik. Beda fase antara arus dan tegangan pada rangkaian ialah sebesar..
Jawaban Fisika Pak Dimpun;
\[ \\\tan \theta =\frac{X_L-X_C}{R}\\\tan \theta =\frac{150-100}{50}\\\tan \theta =1\\\theta =45^{o}\]
10. Dari gambar di bawah ini, persamaan arus berdasarkan fungsi waktunya ialah $I = 4 \sin(100t-\frac{\pi }{4})$
Besarnya impedansi rangkaian adalah
Jawaban Fisika Pak Dimpun; \[\\I = 4 \sin(100t-\frac{\pi }{4})\\I = I_{maks} \sin(\omega t-\theta )\\diperoleh\\\theta =\frac{\pi }{4}\\ \\\tan \theta =\frac{X_L}{R}\\\tan (\frac{\pi }{4})=\frac{X_L}{100}\\1=\frac{X_L}{100}\\X_L=100\\ \\Z=\sqrt{R^2+X_L^2}\\Z=\sqrt{100^2+100^2}\\Z=100\sqrt{2}\Omega\] cara lain...
\[ \\\cos \theta =\frac{R}{Z}\\\cos \left (\frac{\pi }{4} \right ) =\frac{100}{Z}\\\frac{1 }{\sqrt{2}} =\frac{100}{Z}\\Z=100\sqrt{2}\, \Omega\]
Berikut 10 soal dan Penyelesaian ihwal soal arus bolak-balik hingga rangkaian RLC seri yang perlu kau kuasai.
1. Jarum suatu voltmeter yang dipergunakan untuk mengukur sebuah tegangan bolak-balik menawarkan angka 110 volt. Ini berarti tegangan itu...
Jawaban Fisika Pak Dimpun;
Hasil pengukuran voltmeter ialah tegangan efektip, sedangkan tegangan bolak-balik berubah dari nilai -v maksimum hingga +v maksimum.$\\-v_{maks}\leqslant v\leqslant +v_{maks}\\-v_{eff}\sqrt{2}\leqslant v\leqslant +v_{eff}\sqrt{2}\\-110\sqrt{2}\leqslant v\leqslant +110\sqrt{2}$ Tegangan berubah dari:\[ \\-110\sqrt{2}\textrm{sampai} +110\sqrt{2}\]
2. Perhatikan gambar di bawah ini.
G ialah generator arus bolak-balik. R = 2000Ω, L = 0,5 Henry, dan C = 0,2 μF. Kecepatan sudut = 2000 rad/s, Maka besar impedansi antara A dan E ialah mendekati...Jawaban Fisika Pak Dimpun;
\[ \\X_L=\omega .L\\X_L=2000.0,5\\X_L=1000\Omega\] \[ \\X_C=\frac{1}{\omega .C}\\X_C=\frac{1}{2000 .0,2.10^{-6}}=2500\Omega\] \[ \\Z=\sqrt{R^2+(X_L-X_C)^2}\\Z=\sqrt{2000^2+(1000-2500)^2}\\Z=2500\Omega\]
3. Suatu rangkaian dari resistor dan kapasitor murni dihubungkan seri dengan sumber arus bolak-balik. Voltmeter menawarkan 30V bila dihubungkan antara kedua ujung resistor dan 40V bila dihubungkan antara kedua ujung kapasitor. Tegangan yang ditunjukkan voltmeter bila dihubungkan antara ujung-ujung resistor dan kapasitor adalah…
Jawaban Fisika Pak Dimpun;
\[ \\v=\sqrt{v_{R}^2+v_C^2}\\v=\sqrt{40^2+30^2}\\v=50V\]
4. V1, V2, dan V ialah hasil pembacaan masing-masing voltmeter untuk arus bolak-balik, maka berlaku.
(A) $V = V_1 + V_2 $(B) $V_2 = V_1^2 – V_2^2$
(C) $V_1^2 = V_2 – V_2^2$
(D) $V = V_2 – V_1$
(E) $V = V_1- V_2$
Jawaban Fisika Pak Dimpun;
\[ \\V^2=V_1^2+V_2^2\\V_1^2=V^2-V_2^2\]
5. Sebuah kumparan dengan reaktansi induktif 50Ω dan kendala ekivalen 200Ω, dan sebuah kapasitor dengan reaktansi kapasitif 200Ω dihubungkan seri pada sumber tegangan bolak-balik 12V. Arus dalam rangkaian tersebut adalah…
Jawaban Fisika Pak Dimpun;
\[ \\Z=\sqrt{R^2+(X_L-X_C)^2}\\Z=\sqrt{200^2+(50-200)^2}\\Z=250\Omega \\ \\I=\frac{V}{Z}=\frac{12}{250} \\I=0,048A\]
6. Sumber tegangan bolak-balik dihubungkan dengan rangkaian seri induksi L dan resistor R. Tegangan yang diukur dengan voltmeter pada ujung-ujung L ialah 8 V sedangkan pada ujung-ujung R ialah 6V. Bila berpengaruh arus yang dihasilkan diukur dengan ampere meter sebesar 2A maka impedansi pada ujung-ujung rangkaian adalah…
Jawaban Fisika Pak Dimpun;
\[ \\Z=\frac{V}{i}=\frac{\sqrt{V_R^2+V_L^2}}{i} \\Z=\frac{\sqrt{6^2+8^2}}{2}\\Z=5\Omega\]
7. Rangkaian seri resistor murni dan induktor murni menarik arus 2,5 A bila dihubungkan ke sumber tegangan bolak-balik $120\sqrt{2}$V. Tegangan antara kedua ujung resistor dan induktor sama besar. Hambatan resistor bernilai
Jawaban Fisika Pak Dimpun;
\[ \\V=\sqrt{V_R^2+V_L^2}\Rightarrow V_R=V_L\\120\sqrt{2}=\sqrt{V_R^2+V_R^2}\\120\sqrt{2}=\sqrt{2V_R^2}\\V_R=60V\\ \\R=\frac{V_R}{i}\\R=\frac{60}{2,5}=24\Omega\]
8. Hambatan R, induktor L, dan kapasitor C masing-masing memiliki nilai 300Ω, 0,9 Henry, dan 2uF. Jika ketiga komponen listrik tersebut dihubungkan seri dan diberi tegangan efektif AC sebesar 50 volt sedangkan frekuensi sudut AC 1000 rad/s, maka
(1) Impedansi rangkaian 500 ohm
(2) Arus efektif rangkaian 0,1 A
(3) Tegangan melintasi L ialah 90V
(4) Tegangan melintasi C ialah 50 V
Jawaban Fisika Pak Dimpun;
\[ \\X_L=\omega .L\\X_L=1000.0,9=900\Omega\\\\X_C=\frac{1}{\omega .C}\\X_C=\frac{1}{1000 .2.10^{-6}}\\X_C=500\Omega\\\\Z=\sqrt{R^2+(X_L-X_C)^2}\\Z=\sqrt{300^2+(900-500)^2}\\Z=500\Omega\\\\i^{eff}=\frac{V_{eff}}{Z}\\i^{eff}=\frac{50}{500}=0,1A\\\\V_R=i.R=0,1\times 300=30V \\V_L=i.X_L=0,1\times 900=90V \\V_C=i.X_C=0,1\times 500=50V\]
9. Resistor (R) 50Ω dan kumparan (L) dengan reaktansi induktif 150Ω dan kapasitor (C) dengan reaktansi kapasitif 100Ω dihubungkan seri pada sumber tegangan bolak-balik. Beda fase antara arus dan tegangan pada rangkaian ialah sebesar..
Jawaban Fisika Pak Dimpun;
\[ \\\tan \theta =\frac{X_L-X_C}{R}\\\tan \theta =\frac{150-100}{50}\\\tan \theta =1\\\theta =45^{o}\]
10. Dari gambar di bawah ini, persamaan arus berdasarkan fungsi waktunya ialah $I = 4 \sin(100t-\frac{\pi }{4})$
Besarnya impedansi rangkaian adalahJawaban Fisika Pak Dimpun; \[\\I = 4 \sin(100t-\frac{\pi }{4})\\I = I_{maks} \sin(\omega t-\theta )\\diperoleh\\\theta =\frac{\pi }{4}\\ \\\tan \theta =\frac{X_L}{R}\\\tan (\frac{\pi }{4})=\frac{X_L}{100}\\1=\frac{X_L}{100}\\X_L=100\\ \\Z=\sqrt{R^2+X_L^2}\\Z=\sqrt{100^2+100^2}\\Z=100\sqrt{2}\Omega\] cara lain...
\[ \\\cos \theta =\frac{R}{Z}\\\cos \left (\frac{\pi }{4} \right ) =\frac{100}{Z}\\\frac{1 }{\sqrt{2}} =\frac{100}{Z}\\Z=100\sqrt{2}\, \Omega\]
Post a Comment (0)