Sebelumnya, kita telah membahas 10 soal dan pembahasan bagian 1. Berikut soal latihan dan pembahasan pada arus bolak-balik (AC) yang dapat dipelajari sebelum ujian.
Baca sebelumnya : 10 Soal & Pembahasan Arus Bolak-balik AC (bagian 1) ǀ Pilihan Ganda
Pilihlah jawaban yang tepat dari pilihan di bawah ini.
11. Kapasitor murni dengan kapasitas 250 μF dihubungkan seri dengan sumber tegangan bolak-balik yang menghasilkan fungsi v = 80 sin 200πt (t dalam sekon). Arus listrik yang mengalir pada kapasitor adalah. . .
A. i= 4π sin (200πt) A
B. i= 4π cos (200πt) A
C. i= 4π sin (200πt – π/2) A
D. i= 4π cos (200πt + π/2) A
E. i= 6π sin (200πt – π/2) A
Pembahasan :
Diketahui :
Rangkaian di atas adalah rangkaian AC – C (Kapasitor)
v = 80 sin 200πt
Vm = 80 V
ω = 200π rad/s
C = 250 μF = 250 x 10-6 F
Ditanya : i (fungsi) pada rangkaian
*Mencari nilai XC (Hambatan Kapasitor)
XC = 1/ ωC
XC = 1/ (200π)( 250 x 10-6)
XC = 20/π Ω
*Mencari nilai Im
V = I.R
Vm = Im. RC
Vm = Im. XC
Im = Vm/XC
Im = 80/(20/π)
Im = 4π
*Jadi, i (fungsi) rangkaian AC – C (Kapasitor)
i= Im sin (ωt + π/2)
i= 4π cos (200πt + π/2) A
Jawaban D
12. Perhatikan diagram rangkaian RLC berikut ini!
Nilai impedansi dari rangkaian di atas adalah . . .
A. 200 Ω
B. 500 Ω
C. 625 Ω
D. 425 Ω
E. 650 Ω
Pembahasan :
Diketahui :
Rangkaian di atas adalah rangkaian AC – R, L, C
v = 120 sin 400t
Vm = 120 V
ω = 400 rad/s
C = 4 μF = 4 x 10-6 F
L = 2,5 H
R = 200 Ω
Ditanya : Impedansi (Z) atau hambatan total
*Mencari nilai hambatan kapasitor XC
XC = 1/ ωC
XC = 1/ (400)( 4 x 10-6)
XC = 625 Ω
*Mencari nilai hambatan induktor XL
XL = ωC
XL = (400)(2,5)
XL = 1000 Ω
*Mencari nilai impedansi Z
Z= akar (R2 + (XL – XC) 2)
Z= akar (2002 + (1000 – 625) 2)
Z= akar (2002 + (375) 2)
Z= 425 Ω
Jawaban D.
13. Perhatikan diagram rangkaian RLC berikut ini!
Kuat arus maksimum dari rangkaian di atas adalah . . .
A. 1,3 A
B. 1,5 A
C. 2,0 A
D. 2,4 A
E. 2,8 A
Pembahasan :
Diketahui :
Rangkaian di atas adalah rangkaian AC – R, L, C
v = 26 sin 200t
Vm = 26 V
ω = 200 rad/s
C = 500 μF = 5 x 10-4 F
L = 0,075 H
R = 12 Ω
Ditanya : Arus maksimum Im
*Mencari nilai hambatan kapasitor XC
XC = 1/ ωC
XC = 1/ (200)( 5 x 10-4)
XC = 10 Ω
*Mencari nilai hambatan induktor XL
XL = ωC
XL = (200)(0,075)
XL = 15 Ω
*Mencari nilai impedansi Z
Z= akar (R2 + (XL – XC) 2)
Z= akar (122 + (15 – 10) 2)
Z= akar (122 + 52)
Z= 13 Ω
*Arus maksimum Im
V = I. R
Vm = Im. Z
Im = Vm/ Z
Im = 26/ 13
Im = 2,0 A
Jawaban C.
14. Hambatan total impedansi rangkaian RLC di bawah ini adalah 250 Ω.
Jika potensial antara titik a dan b adalah 80 volt, maka tegangan sumber yang digunakan adalah . . .
A. 100 V
B. 120 V
C. 140 V
D. 160 V
E. 180 V
Pembahasan :
Diketahui :
Rangkaian di atas adalah rangkaian AC – R, L, C
VR = 80 V
R = 200 Ω
Ditanya : Tegangan total (VT)
*CARA CEPAT
*Mencari nilai Im atau Itotal dengan mencari nilai IR, dimana rangkaian seri (Itotal = IR = IC = IL)
VR = IR. R
IR = VR/ R
IR = 80/200
IR = 0,4 A, dimana nilai IT juga 0,4 A
*Mencari nilai tegangan total (VT)
VT = IT. Z
VT = 0,4. 250
VT = 100 V. Jawaban A.
*CARA LAMBAT
*Mencari nilai Im atau Itotal dengan mencari nilai IR, dimana rangkaian seri (Itotal = IR = IC = IL)
VR = IR. R
IR = VR/ R
IR = 80/200
IR = 0,4 A, dimana nilai IT juga 0,4 A
*Mencari nilai tegangan L-C (VL – VC)
V = I. R
VL-C = IL-C. (XL-C)
VL – VC = IL-C. (XL – VC)
VL – VC = 0,4. (150)
VL – VC = 60 Volt
*Tegangan total (VT)
Vtotal = akar (VR2 + (VL – VC) 2)
Vtotal = akar (802 + 602)
Vtotal = 100 V
Jawaban A.
15. Gambar di bawah ini menunjukkan diagram fasor rangkaian arus bolak-balik. Jika frekuensi arus bolak-balik tersebut 50 Hz, maka . . .
A. Hambatannya (240/π) H
B. Induktansinya (240/π) mH
C. Kapasitansinya (240/π) mH
D. Induktansinya (240/π) H
E. Kapasitansinya (240/π) H
Pembahasan :
Diketahui :
Rangkaian di atas adalah rangkaian AC – L (Induktor), sehingga dari pilihan terlihat bahwa satuan henry (H) hanya digunakan untuk induktansi (L).
Vm = 12 V
Im = 500 mA
f = 50 Hz
Ditanya : Induktansi (L)
*Mencari nilai hambatan induktor XL
V = I. R
Vm = Im. XL
XL = Vm/ Im
XL = 12/ 0,5
XL = 24 Ω
*Mencari nilai induktansi (L)
XL = ω. L
XL = (2πf). L
L = XL/ 2πf
L = 24/ 2π(50)
L = 24/100π H atau 240/π mH
Jawaban B.
16. Perhatikan gambar rangkaian listrik berikut!
Jika tegangan maksimum sumber arus bolak-balik sebesar 200 volt, maka besar kuat arus maksimum yang mengalir pada rangkaian adalah . . .
A. 1,5 A
B. 2,0 A
C. 3,5 A
D. 4,0 A
E. 5,0 A
Pembahasan :
Diketahui :
Rangkaian di atas adalah rangkaian AC – R, L, C
R = 60 Ω
XL = 120 Ω
XC = 40 Ω
Vm = 200 V
Ditanya : Arus maksimum (Im)
*Mencari nilai hambatan total atau impedansi Z
Z= akar (R2 + (XL – XC) 2)
Z= akar (602 + (120 – 40) 2)
Z= akar (602 + 802)
Z= 100 Ω
*Mencari nilai arus maksimum Im
V = I. R
Vm = Im. Z
Im = Vm/ Z
Im = 200/ 100
Im = 2,0 A
Jawaban B.
17. Suatu rangkaian seri RLC dihubungkan dengan tegangan bolak-balik. Apabila induktansi diri sebesar (1/25π2) H dan kapasitansi 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
Pembahasan :
Diketahui :
Rangkaian di atas adalah rangkaian AC – L, C
L = (1/25π2) H
C = 25 μF = 25 x 10-6 F
Ditanya : Frekuensi resonansi (f)
f = 1/2π. akar(L.C)
f = 1/2π. akar((1/25π2)( 25 x 10-6))
f = 500 Hz = 0,5 kHz
Jawaban A.
18. Rangkaian seri RLC disusun seperti gambar di bawah ini!
Bila saklar S ditutup, beda potensial antara titik M dan N adalah . . .
A. 25 V
B. 55 V
C. 96 V
D. 110 V
E. 130 V
Pembahasan :
Diketahui :
Rangkaian di atas adalah rangkaian AC – R, L, C
Vm = 120 V
ω = 125 rad/s
C = 800 μF = 8 x 10-4 F
L = 32 mH = 32 x 10-3 H
R = 8 Ω
Ditanya : Tegangan di resistor VR
*Mencari nilai hambatan kapasitor XC
XC = 1/ ωC
XC = 1/ (125)(8 x 10-4)
XC = 10 Ω
*Mencari nilai hambatan induktor XL
XL = ωC
XL = (125)( 32 x 10-3)
XL = 4 Ω
*Mencari nilai impedansi Z
Z= akar (R2 + (XL – XC) 2)
Z= akar (82 + (4 – 10) 2)
Z= akar (82 + 62)
Z= 10 Ω
*Arus maksimum Im
V = I. R
Vm = Im. Z
Im = Vm/ Z
Im = 120/ 10
Im = 12 A
*Tegangan pada resistor VR, dimana rangkaian seri memiliki Im = IR = IC = IL
V = I. R
VR = IR. R
VR = 12. 8
VR = 96 V
Jawaban C.
19. Sumber arus listrik bolak-balik memiliki amplitudo tegangan 200 volt dan frekuensi arus listriknya 25 Hz. Arus mengalir melalui hambatan R = 200 Ω dan kapasitor C = 100/π μF yang disusun seri. Kuat arus yang mengalir melalui kapasitor tersebut adalah . . .
A. Akar(2)/4
B. Akar(2)/4
C. Akar(2)
D. 2akar(2)
E. 5akar(2)
Pembahasan :
Diketahui :
Rangkaian di atas adalah rangkaian AC – R, C
Vm = 200 V
f = 25 Hz
ω = 2πf = 2π(25) = 50π rad/s
C = 100/π μF = (100/π) x 10-4 F
R = 200 Ω
Ditanya : Arus maksimum Im
*Mencari nilai hambatan kapasitor XC
XC = 1/ ωC
XC = 1/ (50π)( (100/π) x 10-4)
XC = 200 Ω
*Mencari nilai impedansi Z
Z= akar (R2 + (XL – XC) 2)
Z= akar (2002 + (0 – 200) 2)
Z= akar (2002 + 2002)
Z= 200akar(2) Ω
*Arus maksimum Im
V = I. R
Vm = Im. Z
Im = Vm/ Z
Im = 200/ 200akar(2)
Im = 1/akar(2) atau akar(2)/2
Jawaban B.
20. Kapasitor C dirangkai dengan sebuah hambatan 40 Ω, kemudian dihubungkan pada sumber tegangan bolak-balik 160 volt. Jika faktor daya rangkaian 0,5, maka besar kuat arus listrik yang mengalir adalah . . .
A. 0,67 A
B. 1,50 A
C. 1,67 A
D. 2,00 A
E. 3,00 A
Pembahasan :
Diketahui :
Rangkaian di atas adalah rangkaian AC – R, C
Vm = 160 volt
R = 40 Ω
cos θ = 0,5
Ditanya : Arus maksimum Im
*Mencari nilai impedansi
cos θ = R/Z
Z = R/cos θ
Z = 40/0,5
Z = 80 Ω
*Mencari nilai Im
Vm = Im . R
Vm = Im. Z
Im = Vm/Z
Im = 160/80
Im = 2,00 A
Jawaban D.
Baca selanjutnya : 10 Soal & Pembahasan Arus Bolak-balik AC (bagian 3) ǀ Pilihan Ganda
Itulah 10 soal dan pembahasan arus bolak-balik (AC) mencakup beberapa bahasan, seperti diagram fasor, rangkaian RLC pada arus AC, impedansi, tegangan total, atau grafik osilasi arus AC. Klik selanjutnya untuk soal dan pembahasan lainnya.