soal dan pembahasan arus listrik bolak-balik (AC)

March 22, 2018

soal dan pembahasan arus listrik bolak-balik (AC)

1. Besarnya ggl induksi yang dihasilkan sebuah dinamo dipengaruhi oleh faktor-faktor berikut ini, kecuali ….

a. panjang kumparan
b. kuat medan magnet yang digunakan
c. kecepatan putaran kumparan
d. jumlah lilitan kumparan
e. luas penampang kumparan

Pembahasan

Berdasarkan persamaan di atas, ggl induksi dipengaruhi oleh:
1. jumlah lilitan kumparan;
2. kuat medan magnet yang digunakan;
3. luas penampang kumparan; dan
4. laju perubahan fluks magnetik yang ditentukan oleh putaran kumparan di dalam medan magnet.

2. Pada sebuah televisi tertera ketentuan 220 V AC, 60 W dan 60 Hz. Pernyataan berikut ini berhubungan dengan ketentuan tersebut.
Tegangan listrik maksimum yang boleh digunakan 220 V AC.
Frekuensi arus listrik bolak-balik yang baik untuk televisi adalah 60Hz.
Tegangan listrik rata-rata yang boleh digunakan adalah 220 V AC.
Tegangan listrik efektif yang boleh digunakan adalah 220 V AC.
Pernyataan yang benar adalah ….

a. 4 saja
b. 1, 2, dan 3
c. 2 dan 4 saja
d. 1, 2, 3, dan 4
e. 1 dan 3 saja

Pembahasan

Pada setiap peralatan elektronik dengan arus bolak-balik akan tertera tegangan listrik yang dibutuhkan, daya yang digunakan, dan frekuensi arus bolak-balik agar alat tersebut dapat bekerja dengan baik. Arti dari “220 V AC, 60 W. 60 Hz” adalah suatu alat memerlukan tegangan efektif 220 V, frekuensi 60 Hz, dan menyerap daya 60 W saat digunakan.

3. Sebuah dinamo menghasilkan tegangan sinusoidal dengan persamaan V = 100 sin 200t. Pernyataan berikut ini berhubungan dengan tegangan yang dihasilkan dinamo tersebut.
1. Tegangan maksimum yang dihasilkan 100 V.
2. Tegangan efektif yang dihasilkan 70,7 V.
3. Frekuensi tegangan adalah

Hz. 4. Tegangan rata-rata yang dihasilkan V.

Pernyataan di atas yang benar adalah …. ….

a. 2 dan 4 saja
b. 1, 2, 3, dan 4
c. 1 dan 3 saja
d. 4 saja
e. 1, 2, dan 3

pembahasan

D1 : V = 100 sin 200t
D2 : Vmaks, Vef, f, dan Vr ?
D3 : Vmaks = 100 V
Vef = 0,707 Vmaks = 0,707 x 100 = 70,7 V

4. 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

Pembahasan

D1 : L = ¹/_25π² H

C = 25 Μf

D2 : f...?

D3 :

5. Perhatikan gambar rangkaian listrik berikut !

Jika tegangan maksimum sumber arus bolak-balik = 200 V, 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
Data dari soal di atas sebagai berikut:
D1 : R = 60 Ω
        X_L = 120 Ω
        X_C = 40 Ω
        V_m = 200 volt
D2 : I_m = ...?
D3 : Langkah pertama temukan dulu impedansi rangkaian (Z)

Kuat arus maksimumnya adalah

6. Rangkaian R – L – C disusun seperti gambar di samping.

Grafik gelombang sinus yang dihasilkan jika X_L > X_C adalah….

A.
B.
C.
D.
E.

Pembahasan

Resistif	Induktif	Kapasitif
X_L = X_C	X_L > X_C	X_C > X_L
V sefase dengan I	V mendahului I	I mendahului V

-Jawaban A dan E bisa dibuang dulu, karena menggambarkan I sebagai garis lurus.

-Jawaban B bisa dibuang kemudian, karena menunjukkan V sefase dengan I, kelihatan saat 0°, 180° dan 360°, V dan I berada pada satu titik, jadi sefase. Jangan terkecoh dengan garis merahnya V yang terlihat lebih tinggi dari garis birunya I.

-Tinggal C dan D. Mana yang V mendahului I? yang C, terlihat saat I nya masih nol, V nya sudah punya nilai sudut tertentu yang lebih besar dari nol, jadi seperti grafik option B, tapi merahnya digeser sedikit ke sebelah kiri.

7. Sebuah bola lampu tertulis 220 VAC, 50 W. Tegangan rata-rata yang melalui bola lampu tersebut adalah …. ….

Pembahasan

D1: Vef = 220 V
D2: Vr... ?

D3 :

8. Sebuah dinamo sepeda terdiri atas 1000 lilitan. Dinamo dihubungkan dengan roda sedemikian sehingga putaran roda sama dengan putaran poros kumparan. Ketika roda berputar dengan 30 putaran per menit, ternyata tegangan yang dihasilkan adalah 10 V. Jika luas penampang kumparan pada dinamo 20 cm², maka kuat medan magnet yang digunakan pada dinamo tersebut adalah …. ….

a. 0,2 T
b. 1,1 T
c. 0,3 T
d. 0,5 T
e. 2,2 T

Pembahasan

D1 : N = 1000

Vef = 10 V → Vmaks = 10√2 V = 14,1 V
A = 20 cm² = 2 x 10^-3 m²
ω = 30 rpm = 2π rad/s

D2 : B...?

D3 :