10 Soal & Pembahasan Arus Bolak-balik AC (bagian 3) ǀ Pilihan Ganda
Kita akan lanjutkan 10
soal dan pembahasan terkait diagram fasor, rangkaian RLC pada arus AC,
impedansi, tegangan total, atau grafik osilasi arus AC. 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 2) ǀ Pilihan Ganda
Pilihlah jawaban yang
tepat dari pilihan di bawah ini.
21. Suatu kumparan jika
dihubungkan dengan sumber arus 32 V menghasilkan arus 2 A. Jika dihubungkan
dengan sumber tegangan arus bolak-balik 100 V, menghasilkan arus 5 A. Jika frekuensi
angulernya 100 rad/s, maka induktansi diri kumparan adalah . . .
A. 0,2
H
B. 0,4
H
C. 0,8
H
D. 0,12
H
E. 0,16
H
Pembahasan :
Diketahui :
Untuk rangkaian DC
V = 32 volt
I = 2 A
Jadi, R = V/ I = 30/2 = 16
Ω
Untuk rangkaian AC
Vm = 100 volt
Im = 5 A
ω = 100 rad/s
Ditanya : induktansi diri
(L)
*Mencari nilai impedansi Z
V = I.R
Vm = Im.
Z
Z = Vm/ Im
Z = 100/5
Z = 20 Ω
*Mencari nilai XL
Z=
akar (R2 + (XL – XC)2)
20=
akar (162 + (XL – 0)2)
202=
162 + XL2
XL
= 12
Ω
*Mencari nilai L
XL= ωL
L = XL/ω
L = 12/100
L = 0,12 H
Jawaban D
22. Sumber tegangan
bolak-balik menghasilkan tegangan sesuai dengan fungsi V = 120 cos 20πt (t
dalam detik). Besar tegangan efektif dan frekuensi sumber tegangan bolak-balik
akar(2) = 1,41 adalah . . .
A. 85 volt dan 10 Hz
B. 89 volt dan 10 Hz
C. 90 volt dan 20 Hz
D. 94 volt dan 20 Hz
E. 99 volt dan 15 Hz
Pembahasan :
Diketahui :
Rangkaian di atas adalah
rangkaian AC – R, L, C
Vm = 120 V
ω = 20π rad/s
akar(2) = 1,41
Ditanya : frekuensi (f)
*Mencari nilai Vef
Vef = Vm/akar(2)
Vef = 120/1,41
Vef = 85 volt
*Mencari nilai frekuensi
(f)
ω = 2πf
f = ω/2π
f = 20 π /2π
f = 10 Hz
Jadi, nilai tegangan
efektif dan frekuensinya adalah 85 volt dan 10 Hz
Jawaban A.
23. Besar daya listrik dalam suatu
kumparan pemanas yang dialiri arus searah 6 A adalah P. Jika sekarang digunakan
arus bolak-balik dengan nilai puncak 6 A, maka daya listrik yang mengalir
adalah . . .
A. 0,25 P
B. 0,50 P
C. 1,00 P
D. 2,00 P
E. 4,00 P
Pembahasan
:
Diketahui :
*Untuk rangkaian DC
PDC = P watt
I = 6 A
Jadi, R = PDC/I2
= PDC/62 = (P/36) Ω
*Untuk rangkaian AC
Im = 6 A
Ditanya : Daya pada
rangkaian AC (PAC)
*Mencari nilai arus
rata-rata atau efektif (Ief)
Ief = Im/ akar(2)
Ief = 6/ akar(2)
Ief2
= 18 A
*Mencari nilai daya AC (PAC)
PAC = Ief2.
R
PAC = 18.(P/36)
= 0,5 P watt
Jawaban
B.
24. Lampu
pijar yang dihubungkan dengan tegangan DC 12 V akan dialiri arus 0,2 A. Jika
lampu dihubungkan dengan tegangan AC yang efektifnya 12 V, maka dialiri arus
0,2 A. Reaktansi induksi tersebut adalah . . .
A. 30
Ω
B. 40
Ω
C. 60
Ω
D. 80
Ω
E. 100
Ω
Pembahasan :
Diketahui :
*Untuk rangkaian DC
V = 12 volt
I = 0,2 A
Jadi, R = V/I = 12/0,2 =
60 Ω
*Untuk rangkaian AC
Vef = 12 volt
Ief = 0,12 A
Jadi, Z = Vef/Ief
= 12/0,12 = 100 Ω
Ditanya : Reaktansi
induktor (XL)
Z=
akar (R2 + (XL – XC) 2)
Z2=
R2 + (XL -0)2
1002=
602 + XL2
XL
= 80 Ω
Jawaban
D.
25. Pemancar
radio dioperasikan pada frekuensi 1 Mhz dengan rangkaian osilasi yang mempunyai
kapasitansi (49/484) pF. Besar induktansi rangkaian tersebut adalah . . .
A. 150
mH
B. 250
mH
C. 350
mH
D. 450
mH
E. 550
mH
Pembahasan
:
Diketahui :
Rangkaian di atas adalah
rangkaian AC – R,L,C. Osilasi berarti XL= XC
f = 106 Hz
C = (49/484) x 10-12
F
XL= XC
Ditanya : Induktansi diri (L)
*Mencari nilai induktansi
(L)
XL= XC
ω. L = 1/ω. C
L = 1/ ω2C
L = 1/ (2πf)2. C
L = 1/ (2π106)2. (49/484)
x 10-12
L = 0,250 H = 250 mH
Jawaban B.
26. Sumber tegangan AC dengan
persamaan v = 20 akar 2 Sin 1000t V dihubungkan dengan rangkaian RLC. Jika
diketahui nilai R = 400 Ω, L = 0,5 H, dan C = 5 μF, maka besar daya disipasi rangkaian adalah .
. .
A. 0,28 W
B. 0,45 W
C. 0,60 W
D. 0,64 W
E. 0,75 W
Pembahasan
:
Diketahui :
Rangkaian di atas adalah
rangkaian AC – R, L, C
R = 400 Ω
L = 0,5 H
C = 5 μF = 5 x 10-6
F
v = 20akar(2) sin 1000t
volt
ω = 1000 rad/s
Vm = 20akar(2)
Ditanya : Daya disipasi (Pdisipasi)
*Mencari nilai hambatan
induktor (XL)
XL = ω. L
XL = 1000. 0,5
XL = 500 Ω
*Mencari nilai hambatan
kapasitor (XC)
XC =1/ ω. C
XC =1/ 1000. (5 x 10-6)
XL = 200 Ω
*Mencari nilai impedansi
(Z)
Z=
akar (R2 + (XL – XC)2)
Z=
akar (4002 + (200 – 500)2)
Z=
500 Ω
*Mencari nilai arus
maksimum (Im)
Vm = Im.
Z
Im = Vm/
Z
Im =
20akar(2)/500
Im =
0,04akar(2) A
*Mencari nilai arus
rata-rata atau efektif (Ief)
Ief = Im/akar(2)
Ief = 0,04akar(2) /akar(2)
Ief = 0,04
Ief2 = 0,0016 A
*Mencari daya disipasi (Pdisipasi)
Pdisipasi = Ief2. R
Pdisipasi = (0,0016). (500)
Pdisipasi = 0,64 W
Jawaban
D.
27. Rangkaian
RLC seri yang dihubungkan dengan sumber tegangan bolak-balik yang mempunyai
harga efektif 100 V. Jika diketahui hambatan murni sebesar 10 Ω dan tegangan
efektif ujung-ujung resistornya 60 V, maka faktor daya rangkaian tersebut
adalah . . .
A. 0,40
B. 0,50
C. 0,60
D. 0,70
E. 0,80
Pembahasan
:
Diketahui :
Rangkaian di atas adalah rangkaian
AC – R, L, C
Vef = 100 volt
R = 10 Ω
VR = 60 Ω
Ditanya : faktor daya
rangkaian (cos θ)
cos θ = VR/V
cos θ = 60/100
cos θ = 0,60
Jawaban
C.
28. Perhatikan gambar di bawah ini!
Elemen
6 V dan generator AC dengan tegangan efektif 12 V disusun seri seperti pada
gambar. Tegangan sesaat P adalah . . .
A. 6
V
B. 18
V
C. 6(1 + akar(2) sin ωt)
V
D. 6(1
+ 2akar(2) sin ωt) V
E. 6(1
- akar(2) sin ωt)
V
Pembahasan
:
Diketahui :
VACef = Vef
=12 V
VDC = 6 V
Ditanya : Tegangan total VT
*Mencari nilai tegangan
maksimal Vm
Vm = Vefakar(2)
Vm = 12fakar(2)
V
*Mencari tegangan (fungsi)
untuk AC
v = Vm sin ωt
v = 12akar(2) sin ωt
vAC = 12akar(2) sin ωt
*Mencari nilai tegangan
total VT
VT = VDC + VAC
VT = 6 + 12akar(2) sin ωt
VT = 6 (1 +
2akar(2)sin ωt) V
Jawaban
D.
29. Kumparan
yang memiliki induktansi diri 0,5 H dihubungkan dengan tegangan bolak-balik 120
V dan frekuensi sudut 160 rad/s. Jika kumparan itu mempunyai hambatan murni
sebesar 60 Ω, maka besar energi per detik yang dipakai oleh kumparan tersebut
adalah . . .
A. 160
watt
B. 120
watt
C. 90
watt
D. 86,4
watt
E. 75,6
watt
Pembahasan
:
Diketahui :
Rangkaian di atas adalah
rangkaian AC – R, L
L = 0,5 H
Vm = 120 V
ω = 160 rad/s
R = 60 Ω
Ditanya : Energi per detik
(P)
*Mencari nilai hambatan induktor
XL
XL = ωL
XL = (160)(0,5)
XL = 80 Ω
*Mencari nilai impedansi Z
Z=
akar (R2 + (XL – XC)2)
Z=
akar (602 + (80 – 0)2)
Z=
akar (602 + 802)
Z=
100 Ω
*Mencari arus maksimum Im
V = I. R
Vm = Im.
Z
Im = 120/ 100
Im = 1,2 A
*Mencari faktor daya (cos θ)
Cos θ = R/Z
Cos θ = 60/100
Cos θ = 0,6
*Mencari nilai daya nyata
atau aktif (Pnyata)
Pnyata = V.I.cosθ
Pnyata = (120).(1,2).(0,6)
Pnyata = 86,4
watt
Jawaban
D.
30. Sumber
arus PLN adalah arus bolak-balik (AC), tetapi lampu pijar di rumah tidak
kelihatan berkedip-kedip (bergetar). Hal ini karena . . .
A. Tekanan
lampu pijar relatif besar
B. Tekanan
lampu pijar relatif kecil
C. Frekuensi
arus bolak-balik relatif besar
D. Frekuensi
arus bolak-balik relatif kecil
E. Semua
jawaban salah
Pembahasan
:
Arus
yang mengalir pada alat elektronik adalah arus searah (DC) bukan AC.
Jawaban
E.
Baca
selanjutnya : 10 Soal & Pembahasan Gelombang Elektromagnetik (bagian 1) 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.