Daya pada Rangkaian Arus Bolak- Balik

211 Rangkaian Arus dan Tegangan Bolak-Balik

F. Daya pada Rangkaian Arus Bolak- Balik

Apabila pada rangkaian hanya terdapat R saja maka daya yang dipergunakan oleh R akan memenuhi persamaan sebagai berikut. Adapun pada rangkaian R-L-C seri maka daya yang diper- gunakan adalah: ternyata daya ini tidak sesuai dengan kenyataannya. Per- samaan di atas hanya merupakan daya semu saja. Daya sesungguhnya yang dipergunakan pada seluruh rangkaian R-L-C nilainya tetap seperti pada rangkaian yang hanya mengandung R saja. Daya semu selalu memiliki nilai yang lebih besar daripada daya sesungguhnya. Perbandingan antara daya sesung- guhnya dan daya semi disebut faktor daya. Apabila dibuat diagram vektornya Sehingga Jadai, dalam setiap perhitungan daya yang Anda hitung hanyalah daya sesunggunya saja. Perumusannya menjadi Oleh karena maka besarnya daya yang digunakan Gambar 4.21 Faktor daya cos = RZ Di unduh dari : Bukupaket.com 212 Fisika untuk SMAMA kelas XII oleh rangkaian dapat dituliskan menjadi Ternyata besarnya daya yang sesungguhnya ini merupakan daya atau energi listrik per satuan waktu yang dipergu- nakan oelh hambatan ohm saja. Hal tersebut disebabkan tidak ada daya rata-rata yang hilang pada elemen kapasitif murni dalam elemen induktif murni. Pada kapasitor dan induktor murni, setengah perioda energi diambil. Kemudian, setengah periode berikutnya diberikan kembali pada rangkaian. Pada kapasitor terjadi pengisian dan pengosongan pada induktor seperti baterai yag diisi lalu dikosongkan dengan menghasilkan arus. Di unduh dari : Bukupaket.com 213 Rangkaian Arus dan Tegangan Bolak-Balik • Arus dan tegangan bolak-balik adalah arus dan tegangan yang arahnya selalu berubahnya terhadap waktu secara periodik. Besarnya ini disebut tersebut tegangan atau arus AC Alternating Current. • Besaran yang terukuran oleh Voltmeter atau Amperemeter AC adalah nilai rms root mean square atau nilai efektif dari tegangan atau arus. • Hubungan antara arus dan tegangan efektif, serta arus dan tegangan maksimum dari sumber arus bolak-balik adalah dan • Nilai rata-rata arus bolak-balik adalah kuat arus bolak-balik yang harganya setara dengan kuat arus searah yang memindahkan sejumlah muatan listrik yang sama dalam waktu yang sama. • Hubungan antara arus dan tegangan rata-rata serta arus dan tegangan maksimum adalah dan • Jika sebuah resistor R dihubungkan dengan sumber tegangan bolak-balik, arus dan tegangan listrik memenuhi persamaan dan Ringkasan • Induktor dengan induktansi diri L dipasang pada rangkaian tegangan bolak-balik. Arus dan beda potensial antara ujung-ujung induktor adalah dan • Kapasitor dengan kapasitas C dipasang pada rangkaian arus bolak-balik. Arus dan tegangan antara ujung –ujung kapasitor adalah dan • Impedansi rangkaian RLC seri: • Beda fase rangkaian RLC seri: • Resonansi Rangkaian RLC • Faktor daya memenuhi persamaan • Besarnya daya memenuhi persamaan Di unduh dari : Bukupaket.com 214 Fisika untuk SMAMA kelas XII Uji Kompetensi Bab 4

A. Pilihlah satu jawaban yang benar

1. Jika kapasitor C, induksi L, dan tahanan R dipasang secara seri, maka frekuensi reso- nansi rangkaian dapat diturunkan dengan …. a. mengecilkan R b. membesarkan L c. mengecilkan C d. membesarkan tegangan pada ujung- ujung rangkaian e. mengecilkan arus dalam rangkaian 2. Sebuah hambatan murni 15 ohm dihubung- kan dengan induktor yang memiliki reaktansi induktif 20 ohm. Rangkaian ini dipasang pada tegangan efektif bolak-balik 100 volt. Faktor daya pada rangkaian itu adalah …. a. 0,2 d. 0,5 b. 0,3 e. 0,6 c. 0,4 3. Sebuah hambatan 10 ohm dihubungkan seri dengan sebuah kapasitor 25 m F. Maka, im- pedansi pada frekuensi 1000 Hz adalah …. a. 12 ohm d. 9 ohm b. 15 ohm e. 7 ohm c. 3 ohm 4. Sebuah sumber tegangan arus bola-balik dihubungkan dengan sebuah kapasitor. Arus efektif yang mula-mula melewati kapasitor adalah i ef . Jika kapasitas kapasitor didu- akalikan maka arus efektif yang melewati kapasitor menjadi …. a. 0,5i ef d. 3i ef b. i ef e. 4i ef c. 2i ef 5. Pada frekuensi 1000 Hz, reaktansi dari sebuah indikator adalah 2000 ohm, dan reaktansi dari sebuah kapasitor adalah 5000 ohm. Jika induktor dan kapasitor tersebut kita pasang pada suatu rangkaian, maka resonansi akan terjadi pada frekuensi …. a. 2500 Hz d. 2236 ohm b. 1823 ohm e. 2500 ohm c. 1500 ohm 6. Jarum suatu amperemeter yang digunakan mengukur arus pada rangkaian arus bolak- balik menunjukkan angka 10 mA. Ini berarti bahwa arus yang mengalir pada rangkaian …. a. tetap 10 mA b. berubah antara 0 dan 10 mA c. berubah antara 0 dan 10mA d. berubahn antara -10 mA dan 10 mA e. berubah antara -10mA dan 10mA 7. Beda potensial jala-jala listrik pada sebuah rumah 220 volt dan memiliki frekuensi 100 Hz, dihubungkan seri dengan R = 10 ohm dan L = 0,03 henry. Arus yang mengalir pada rangkaian adalah …. a. 15 ampere d. 10,3 ampere b. 3 ampere e. 4 ampere c. 12,5 ampere 8. Sumber arus PLN adalah arus bolak-balik, tetapi lampu pijar di rumah tidak kelihatan berkedip-kedip sebab …. a. tekanan lampu pijar relatif b. tekanan lampu pijar relatif kecil c. frekuensi arus bolak-balik relatif be- sar d. frekuensi arus bolak-balik relatif kecil e. semua jawaban di atas salah 9. Pada frekuensi 100 Hz, reaktansi daripada sebuah kapasitor 4000 ohm dan reaktansi daripada sebuah inductor adalah 1000 ohm. Jika kapasitor dan inductor tersebut dipasang pada sebuah rangkaian, maka akan terjadi resonansi pada frekuensi …. a. 60 Hz b. 300 Hz c. 400 Hz d. 500 Hz e. 200 Hz 10. Pada frekuensi berapakah sebuah rangkaian R-L-C seri yang dihubungkan bertegangan bolka-balik akan beresonansi. Apabila R = 80 ohm, L = 1 henry, dan C = 1 F? Di unduh dari : Bukupaket.com 215 Rangkaian Arus dan Tegangan Bolak-Balik a. Hz b. Hz c. Hz d. Hz e. Hz 11. Kita ukur tegangan jaringan listrik di rumah dengan memakai voltmeter, maka yang terukur adalah tegangan …. a. maksimumnya b. efektifnya c. sesaatnya d. rata-ratanya e. minimumnya 12. Dari rangkaian seperti gambar berikut ini jika harga R, L, dan C cukup sesuai maka akan berlaku …. a. b. c. d. e. 13. Jarum suatu voltmeter yang dipergunakan utuk mengukur suatu tegangan bolak-balik menunjuk harga 110 volt. Ini berarti bahwa tegangan itu …. a. tetap b. berubah antara 0 dan 110 volt c. berubah antara 0 dan 110 volt d. berubah antara -110 volt dan +110 volt e. berubah antara -1100 volt dan + 110 volt 14. Tinjau sebuah rangkaian R-L-C seri seperti gambar berikut. R = 80 ohm, X L = 120 ohm, dan X C = 60 ohm Dihubungkan dengan sum- ber arus bolak-balik yang memiliki tegangan efektif 150 V. Daya yang dipakai rangkaian adalah …. a. 90 W b. 100 W c. 120 W d. 180 W e. 240 W 15. Jika pada sebuah voltmeter arus bolak-balik terbaca 100 volt, maka …. a. tegangan maksimumnya 100 volt b. tegangan maksimumnya 110 volt c. tegangan efektifnya 100 volt d. tegangan rata-rata 110 volt e. tegangan maksimum 100 a. 100 ohm b. 300 ohm c. 400 ohm d. 500 ohm e. 1000 ohm 16. Sebuah sumber tegangan volt dihubungkan dengan sebuah resistor R = 80 ohm dan induktor L = 0,5 H. Besarnya arus listrik maksimum yang melalui rangkaian tersebut adalah …. a. 6 mA b. 12 mA c. 60 mA d. 80 mA e. 120 mA 17. Bola lampu dari 10 watt dan 110 volt dapat dipakai pada …. a. arus bolak-balik saja b. arus searah saja c. arus bolak-balik maupun searah d. arus bolak-balik dengan tegangan 220 volt e. tidak ada jawaban yang benar 18. Tegangan listrik di rumah 220 V.Sebuah alat listrik dengan hambatan 20 ohm dipasang pada tegangan listrik tersebut. Tentukan nilai efektif dan maksimum arus a. 10 A dan 14,1 A b. 14,1 A dan 10 A c. 11 A dan 15,6 A d. 15,6 A dan 11 A e. 11 A dan 7,8 A Di unduh dari : Bukupaket.com 216 Fisika untuk SMAMA kelas XII 19. Tiga sumber tegangan masing-masing GGL- nya 1,5 volt dan tahanan dalamnya 1 ohm dihubungkan seri diberi beban tahanan 3 ohm, maka daya yang diberikan pad beban sebesar …. a. 2716 watt b. 2732 watt c. 274 watt d. 272 watt e. semuanya salah 20. Sebuah resistor dengan 25 ohm dihubungkan dengan kumparan yang memiliki induktansi diri 30 MH dan kapasitor yang memiliki kapasitansi 12 F. Ketiga komponen dirang- kai seri seperti pada gambar berikut ini. Jika tegangan listrik efektif rangkaian 90 V dan frekuensinya 500 Hz, arus efektif yang mengalir pada setiap komponen adalah …. a. 0,73 A b. 3,6 A c. 0,77 A d. 1,25 A e. 1,77 A

B. Soal Uraian