Soal Dan Penyelesaian Arus Bolak-Balik Sampai Rlc Seri

Soal dan Penyelesaian Fisika Sekolah Menengan Atas - Arus bolak-balik adalah arus listrik yang arahnya senantiasa berubah. Arus bolak-balik didapatkan dari sumber tegangan bolak-balik yaitu generator AC (alternator).

Berikut 10 soal dan Penyelesaian tentang soal arus bolak-balik sampai rangkaian RLC seri yang perlu kamu kuasai.

---

1. Jarum suatu voltmeter yang dipergunakan untuk mengukur sebuah tegangan bolak-balik menunjukkan angka 110 volt. Ini berarti tegangan itu...
Jawaban Fisika Pak Dimpun;
Hasil pengukuran voltmeter adalah tegangan efektip, sedangkan tegangan bolak-balik berubah dari nilai -v maksimum sampai +v maksimum.$\\-v_maks\leqslant v\leqslant +v_maks\\-v_eff\sqrt2\leqslant v\leqslant +v_eff\sqrt2\\-110\sqrt2\leqslant v\leqslant +110\sqrt2$ Tegangan berubah dari:\[ \\-110\sqrt2\textrmsampai +110\sqrt2\]

---

2. Perhatikan gambar di bawah ini.
 G adalah 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 adalah mendekati...
Jawaban Fisika Pak Dimpun;
\[ \\X_L=\omega .L\\X_L=2000.0,5\\X_L=1000\Omega\] \[ \\X_C=\frac1\omega .C\\X_C=\frac12000 .0,2.10^-6=2500\Omega\] \[ \\Z=\sqrtR^2+(X_L-X_C)^2\\Z=\sqrt2000^2+(1000-2500)^2\\Z=2500\Omega\]

---

3. Suatu rangkaian dari resistor dan kapasitor murni dihubungkan seri dengan sumber arus bolak-balik. Voltmeter menunjukkan 30V jika dihubungkan antara kedua ujung resistor dan 40V jika dihubungkan antara kedua ujung kapasitor. Tegangan yang ditunjukkan voltmeter jika dihubungkan antara ujung-ujung resistor dan kapasitor adalah…
Jawaban Fisika Pak Dimpun;
\[ \\v=\sqrtv_R^2+v_C^2\\v=\sqrt40^2+30^2\\v=50V\]

---

4. V₁, V₂, dan V adalah 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 hambatan 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;
\[ \\Z=\sqrtR^2+(X_L-X_C)^2\\Z=\sqrt200^2+(50-200)^2\\Z=250\Omega \\ \\I=\fracVZ=\frac12250 \\I=0,048A\]

---

6. Sumber tegangan bolak-balik dihubungkan dengan rangkaian seri induksi L dan resistor R. Tegangan yang diukur dengan voltmeter pada ujung-ujung L adalah 8 V sedangkan pada ujung-ujung R adalah 6V. Bila kuat arus yang dihasilkan diukur dengan ampere meter sebesar 2A maka impedansi pada ujung-ujung rangkaian adalah…
Jawaban Fisika Pak Dimpun;
\[ \\Z=\fracVi=\frac\sqrtV_R^2+V_L^2i \\Z=\frac\sqrt6^2+8^22\\Z=5\Omega\]

---

7. Rangkaian seri resistor murni dan induktor murni menarik arus 2,5 A bila dihubungkan ke sumber tegangan bolak-balik $120\sqrt2$V. Tegangan antara kedua ujung resistor dan induktor sama besar. Hambatan resistor bernilai
Jawaban Fisika Pak Dimpun;
\[ \\V=\sqrtV_R^2+V_L^2\Rightarrow V_R=V_L\\120\sqrt2=\sqrtV_R^2+V_R^2\\120\sqrt2=\sqrt2V_R^2\\V_R=60V\\ \\R=\fracV_Ri\\R=\frac602,5=24\Omega\]

---

8. Hambatan R, induktor L, dan kapasitor C masing-masing mempunyai 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 adalah 90V
(4) Tegangan melintasi C adalah 50 V
Jawaban Fisika Pak Dimpun;
\[ \\X_L=\omega .L\\X_L=1000.0,9=900\Omega\\\\X_C=\frac1\omega .C\\X_C=\frac11000 .2.10^-6\\X_C=500\Omega\\\\Z=\sqrtR^2+(X_L-X_C)^2\\Z=\sqrt300^2+(900-500)^2\\Z=500\Omega\\\\i^eff=\fracV_effZ\\i^eff=\frac50500=0,1A\\\\V_R=i.R=0,1\times 300=30V \\V_L=i.X_L=0,1\times 900=90V \\V_C=i.X_C=0,1\times 500=50V\]

---

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 adalah sebesar..
Jawaban Fisika Pak Dimpun;
\[ \\\tan \theta =\fracX_L-X_CR\\\tan \theta =\frac150-10050\\\tan \theta =1\\\theta =45^o\]

---

10. Dari gambar di bawah ini, persamaan arus menurut fungsi waktunya adalah $I = 4 \sin(100t-\frac\pi 4)$ Besarnya impedansi rangkaian adalah
Jawaban Fisika Pak Dimpun; \[\\I = 4 \sin(100t-\frac\pi 4)\\I = I_maks \sin(\omega t-\theta )\\diperoleh\\\theta =\frac\pi 4\\ \\\tan \theta =\fracX_LR\\\tan (\frac\pi 4)=\fracX_L100\\1=\fracX_L100\\X_L=100\\ \\Z=\sqrtR^2+X_L^2\\Z=\sqrt100^2+100^2\\Z=100\sqrt2\Omega\] cara lain...
\[ \\\cos \theta =\fracRZ\\\cos \left (\frac\pi 4 \right ) =\frac100Z\\\frac1 \sqrt2 =\frac100Z\\Z=100\sqrt2\, \Omega\]