SMART SOLUTION UN FISIKA SMA 2013 (SKL 5 Indikator 5.7 Rangkaian RLC)

Smart Solution

UJIAN NASIONAL
TAHUN PELAJARAN 2012/2013
Disusun Per Indikator Kisi-Kisi UN 2013

Fisika SMA
Disusun Oleh :

Pak Anang

5.7. Menentukan besaran-besaran fisis pada rangkaian arus bolak-balik yang mengandung resistor,
induktor, dan kapasitor.

Rangkaian Seri RLC







Pada rangkaian R-L-C seri:
1.
2.

3.

4.
5.
6.

7.

Karakteristik R, L, C
Resistor (�)
Resistor tidak mengubah fase � atau �.
Sehingga tegangan dan arus sefase
Fase vektor

Arus sama
(�� = �� = �� = �)


Beda potensial berbeda
�� = ������ �� � = ��

�� = ������ �� � +
= ���

�� = ������ �� � −
= ���

�/�





� = �� (� = impedansi)
Beda potensial

� = √�� + �� − ��


Impedansi Ω
� = √� + �� − ��

Reaktansi Induktif
�� = ��

Reaktansi Kapasitif
�� =

�� < ��  Rangkaian bersifat KAPASITIF

�� > �� dan � = �  Terjadi RESONANSI
Frekuensi Resonansi:
�=








Induktor mengubah fase � atau � sebesar 90°.
Tegangan mendahului 90° terhadap arus.
Fase vektor


�/�

Grafik � − � terhadap :





Pergeseran fase
�� − �� �� − ��
=
tan � =


��

�� > ��  Rangkaian bersifat INDUKTIF



Induktor (�)

��

Resonansi Rangkaian RLC

Grafik � − � terhadap :

Kapasitor (�)
Kapasitor mengubah fase � atau � sebesar 90°.
Arus mendahului 90° terhadap tegangan.
Fase vektor





�/�

Grafik � − � terhadap :



��

Bimbel UN Fisika SMA Program IPA by Pak Anang (http://pak-anang.blogspot.com)

Halaman 193

TRIK SUPERKILAT:
Satu hal yang hampir pasti ditanyakan saat Ujian Nasional adalah grafik � − � terhadap .

Pemahaman kita tentang grafik ini berawal dari sifat masing-masing komponen rangkaian ���.
Ingat!! Resistor tidak mengubah fase. Namun Induktor dan Kapasitor mengubah fase � atau �.


TIPS LOGIKA PRAKTIS:
Lihat simbol Induktor (�) dan Kapasitor (�).
Simbol tersebut melambangkan sifat masing-masing komponen!

Untuk Induktor (�), maka ARUS LEBIH




AMBAT daripada tegangan!!!!

Untuk Kapasitor (�), maka ARUS LEBIH

EPAT daripada tegangan!!!!

Apa maksudnya arus Cepat, dan arus Lambat?
Perhatikan diagram fasor (fase vektor) berikut!





Diagram fasor tersebut menunjukkan arus (�) ketinggalan 9 ° terhadap tegangan � .

Bisa disimpulkan ARUS LAMBAT!!!! Nah, berarti diagram fasor tersebut milik �. Siapa? Ya!
Induktor!!
Sekarang, mari kita gunakan diagram fasor tersebut untuk menggambar grafik:


�/�





Lihat diagram fasor warna biru. Itu adalah fasor untuk �.

Mula-mula ujung panah � berada di tengah. Terus jika diputar berlawanan jarum jam maka ujung
panah � akan pindah ke atas, lalu ke tengah, lagi terus ke bawah, dan kembali ke tengah. Nah
sekarang gambarkan pada grafik. Jadilah seperti garis warna biru, kan?
Dengan cara yang sama maka grafik untuk � akan muncul seperti grafik warna merah.


LOGIKA PRAKTIS
Secara geometris, jika rangkaian �, maka ARUS LEBIH LAMBAT dari tegangan dan grafik arus
adalah hasil pergeseran 9 ° ke arah KANAN dari grafik tegangan.

Secara geometris, jika rangkaian �, maka ARUS LEBIH CEPAT dari tegangan dan grafik arus adalah
hasil pergeseran 9 ° ke arah KIRI dari grafik tegangan.

Bimbel UN Fisika SMA Program IPA by Pak Anang (http://pak-anang.blogspot.com)

Halaman 194

CONTOH SOAL
1. Sifat berikut yang sesuai dengan ciri rangkaian seri ��� yaitu ....
Jawaban B, D jelas salah karena � tiap komponen berbeda pada
A. Arus � mendahului 9 ° terhadap ��
rangkaian seri ���.
B. Arus � tertinggal 9 ° terhadap �
Jawaban A salah, L itu lambat, arus lebih lambat daripada tegangan.
C. Arus � tertinggal 9 ° terhadap ��

Jawaban C juga salah, C itu cepat, arus lebih cepat dari tegangan
D. Arus � mendahului 9 ° terhadap �
Jawaban E yang benar…. Karena pada resistor � dan � sefase
E. Tegangan pada resistor �� sefase dengan arus �

2. Grafik berikut menyatakan hubungan kuat arus (�) dan tegangan (�) terhadap waktu ( ).
�/�





Grafik di atas menunjukkan ....
A. Rangkaian resistif
B. Rangkaian induktif
C. Rangkaian kapasitif
D. Rangkaian induktif-kapasitif
E. Rangkaian resistif-induktif

TRIK SUPERKILAT

Dari grafik menunjukkan bahwa tegangan mendahului arus sebesar 9 °.
Bagaimana dengan arus? ARUS LEBIH LAMBAT dari tegangan.
Sehingga grafik tersebut menunjukkan rangkaian L, alias induktor.
Jadi rangkaian tersebut bersifat induktif

3. Perhatikan gelombang sinus berikut!
�/�





Gelombang sinus di atas menunjukkan ....
A. Rangkaian resistif
TRIK SUPERKILAT
B. Rangkaian induktif
Dari grafik menunjukkan bahwa tegangan mendahului arus sebesar 9 °.
Bagaimana
dengan arus? ARUS LEBIH LAMBAT dari tegangan.
C. Rangkaian kapasitif
Sehingga
grafik
tersebut menunjukkan rangkaian L, alias induktor.
D. Rangkaian AC
Jadi rangkaian tersebut bersifat induktif
E. Rangkaian DC
4. Diagram fasor antara arus dan tegangan pada resistor dalam rangkaian arus bolak-balik adalah
....
A.
D.




B.







E.





C.











TRIK SUPERKILAT
Rangkaian resistor tidak mengubah fase baik tegangan maupun arus. Jadi
dalam diagram fasornya tegangan dan arus akan segaris.





Bimbel UN Fisika SMA Program IPA by Pak Anang (http://pak-anang.blogspot.com)

Halaman 195

5. Manakah grafik yang menyatakan gelombang sinus tegangan dan arus terhadap waktu dalam
rangkaian ��� yang bersifat kapasitif?
D.
A.

E.

B.

C.

TRIK SUPERKILAT
Rangkaian kapasitif artinya sifat rangkaian juga mengikuti kapasitor.
Kapasitor membuat ARUS LEBIH CEPAT dari tegangan. Sehingga bila kita
lihat dalam grafik, PUNCAK GRAFIK ARUS akan berada 9 ° di SEBELAH
KIRI dari tegangan
Secara geometris, grafik arus adalah hasil pergeseran ke kiri grafik
tegangan sebesar 90°

6. Rangkaian �-�-� disusun seperti gambar di bawah.

Grafik gelombang sinus yang dihasilkan jika �� = �� adalah ....
A.
D.

B.

C.

E.

TRIK SUPERKILAT
Jika �� = �� dan � = � maka terjadi resonansi, sehingga grafik mengikuti
grafik rangkaian resistif, atau rangkaian resistor.
Arus dan tegangan sefase.

Bimbel UN Fisika SMA Program IPA by Pak Anang (http://pak-anang.blogspot.com)

Halaman 196

7. Rangkaian �-�-� disusun seperti gambar di bawah.

Grafik gelombang sinus yang dihasilkan jika �� > �� adalah ....
A.
D.

B.

E.

C.
TRIK SUPERKILAT
Jika �� > �� artinya rangkaian lebih bersifat induktif, sehingga grafik
akan mengikuti sifat induktor. Induktor simbolnya �, artinya arus lebih
lambat, dan grafik arus adalah pergeseran 90° ke kanan dari grafik
tegangan.

8. Grafik berikut menunjukkan keadaan tegangan dan arus yang benar pada kapasitor yang
dipasang pada tegangan AC adalah ....
A.
D.

B.

C.

E.

TRIK SUPERKILAT
Rangkaian kapasitor, simbolnya �, artinya arus lebih cepat, dan grafik
arus adalah pergeseran 90° ke kiri dari grafik tegangan.

Bimbel UN Fisika SMA Program IPA by Pak Anang (http://pak-anang.blogspot.com)

Halaman 197

9. Grafik yang menunjukkan rangkaian resistif yaitu ....
A. �/� �

D.



B.

C.

�/�

�/�



E.







�/�

�/�









TRIK SUPERKILAT
Rangkaian resistif, artinya sifatnya mengikuti resistor, sehingga arus dan
tegangan sefase.

10. Kelima grafik berikut menyatakan hubungan antara kuat arus (�) dan tegangan (�) terhadap
waktu ( ). Grafik yang menunjukkan hubungan antara tegangan dan arus untuk rangkaian arus
bolak-balik yang bersifat kapasitif adalah ....
A.
D.

B.

C.

E.

TRIK SUPERKILAT
Rangkaian kapasitor, simbolnya �, artinya arus lebih cepat, dan grafik
arus adalah pergeseran 90° ke kiri dari grafik tegangan.

11. Pada rangkaian seri ���, frekuensi resonansi dapat diperkecil dengan ….
TRIK SUPERKILAT
A. Memperkecil R
B. Memperbesar L
Frekuensi resonansi � = √
� ��
C. Memperbesar tegangan
Frekuensi resonansi berbanding terbalik dengan � atau �.
D. Memperkecil C
Jadi untuk memperkecil � maka harus memperbesar � atau �
E. Memperbesar arus
12. Reaktansi induktif sebuah induktor akan mengecil apabila ....
A. Frekuensi arus diperbesar, sedangkan arus listriknya diperkecil
B. Frekuensi arus diperbesar, sedangkan induktansi induktor diperkecil
C. Frekuensi arus dan induktasi induktor diperbesar
D. Frekuensi arus diperkecil, sedangkan induktansi induktor diperbesar
E. Frekuensi arus dan induktansi induktor diperkecil
TRIK SUPERKILAT
Reaktansi induktif, �� = �� dapat diperkecil dengan memperkecil
induktor dan kecepatan sudut (frekuensi arus)

Bimbel UN Fisika SMA Program IPA by Pak Anang (http://pak-anang.blogspot.com)

Halaman 198

13. Pernyataan-pernyataan berikut berkaitan dengan rangkaian �-�-� seri.
1) Reaktansi induktif > reaktansi kapasitif
2) Reaktansi induktif = reaktansi kapasitif
3) Impedansi = 0
4) Impedansi = hambatan �
Pernyataan yang benar saat terjadi resonansi ditunjukkan oleh nomor ....
A. 1) dan 2)
TRIK SUPERKILAT
B. 1) dan 3)
Resonansi terjadi jika �� = �� dan � = �
C. 1) dan 4)
D. 2) dan 3)
E. 2) dan 4)
14. Perhatikan sifat dari rangkaian berikut ini.
(1) Arus � mendahului 9 ° terhadap ��
(2) Arus � sefase dengan ��
(3) Arus � tertinggal 9 ° terhadap ��
(4) Arus � mendahului terhadap �
Sifat yang sesuai dengan rangkaian seri �� ditunjukkan oleh nomor ....
A. (1) dan (2)
TRIK SUPERKILAT
B. (1) dan (3)
Rangkaian ��,
C. (2) dan (3)
Resistor, arus dan tegangan resistor sefase.
D. (2) dan (4)
Induktor. Induktor simbol �, arus lebih lambat dari pada tengangan
induktor �� .
E. (3) dan (4)

15. Soal masih diketik... Tunggu updatenya di http://pak-anang.blogspot.com.

16. Contoh soal lainnya menyusul ya... Pembahasan soal di SKL ini akan segera diupdate... Kunjungi
terus posting tentang SMART SOLUTION pada SKL ini di blog Pak Anang di http://pakanang.blogspot.com. Terima kasih.

Bimbel UN Fisika SMA Program IPA by Pak Anang (http://pak-anang.blogspot.com)

Halaman 199

PEMBAHASAN SOAL UN FISIKA SMA 2012

1.

Rangkaian R – L – C disusun seperti gambar di samping. Grafik
gelombang sinus yang dihasilkan jika XL > XC adalah ....
A. .

B. .

TRIK SUPERKILAT:
Jika �� > �� artinya rangkaian lebih bersifat induktif,
sehingga grafik akan mengikuti sifat induktor. Induktor
simbolnya �, artinya arus lebih lambat, dan grafik arus
adalah pergeseran 90° ke kanan dari grafik tegangan.

C. .

D. .

E.

.

Jika adik-adik butuh ’bocoran’ butir soal Ujian Nasional tahun 2013, maka adik-adik bisa download di
http://pak-anang.blogspot.com/2012/11/prediksi-soal-un-fisika-sma-2013.html. Semua soal tersebut
disusun sesuai kisi-kisi SKL UN tahun 2013 yang dikeluarkan secara resmi oleh BSNP tanggal
20November 2012 yang lalu.
Kisi-kisi SKL UN SMA tahun 2013 untuk versi lengkap semua mata pelajaran bisa adik-adik lihat di
http://pak-anang.blogspot.com/2012/11/kisi-kisi-skl-un-2013.html.
Terimakasih,
Pak Anang.

Bimbel UN Fisika SMA Program IPA by Pak Anang (http://pak-anang.blogspot.com)

Halaman 200