Contoh soal kelistrikan arus bolak balik

01. Tegangan yang berasal dari jaringan listrik PLN di rumah diukur dengan menggunakan voltmeter AC, maka nilai tegangan yang terukur adalah ….

A. Tegangan maksimum
B. Tegangan total
C. Tegangan rata-rata
D. Tegangan minimum
E. Tegangan efektif

JAWAB

Tegangan yang terukur adalah tegangan efektif karena semua alat-alat ukur listrik arus bolak-balik menunjukkan nilai efektifnya.

Jadi jawaban yang benar adalah…

E. Tegangan efektif 

02. Alat yang dapat digunakan untuk mengukur tegangan, arus dan hambatan untuk DC maupun AC adalah ….

A. Osiloskop
B. Termometer
C. Voltmeter
D. Multimeter
E. Amperemeter

JAWAB

3. Multimeter dapat digunakan untuk mengukur tegangan, arus dan hambatan untuk DC maupun AC. Sedangkan voltmeter hanya bias digunakan untuk mengukur besar tegangan saja, amperemeter hanya bias digunakan untuk mengukur besar kuat arus saja, thermometer digunakan untuk mengukur suhu tubuh dan osiloskop digunakan untuk memproyeksikan bentuk sinyal listrik agar dapat dilihat.

Jadi jawaban yang benar adalah…

D. Multimeter 

4. Jarum suatu voltmeter yang digunakan untuk mengukur sebuah tegangan bolak-balik menunjukkan angka 110 volt. Ini berarti bahwa tegangan tersebut ….

A. tetap
B. berubah antara 0 dan 110 volt
C. berubah antara 0 dan 110√2volt
D. berubah antara -110 volt dan 110 volt
E. berubah antara -110√2 volt dan 110√2 volt

5. Salah satu contoh sumber arus bolak-balik adalah ….

A. Baterai
B. Generator
C. Resistor
D. Aki
E. Elemen volta

JAWAB

Generator adalah salah satu contoh dari sumber arus bolak balik.

Jadi jawaban yang benar adalah…

B. Generator

Diantara faktor-faktor berikut ini:.

6. Pada musim kemarau, tegangan listrik PLN di rumah mengalami penurunan. Hal ini disebabkan oleh… 

A. Kurangnya pasokan batu bara
B. Beban di rumah kita terlalu banyak
C. Jaringan listrik di PLN kurang baik stabil karena terbakar
D. Jarak PLTA sebagai sumber tenaga jauh dari rumah kita
E. PLN menggunakan air sebagai penggerak generator, pada musim kemarau debit air relatif berkurang

D. 1, 2, dan 3 

JAWAB
Voltmeter menunjukkan harga efektif, maka harga maksimumnya adalah 110√2 volt.
Arus bolak-balik berubah antara —110 √2 volt sampai 110 √2 volt.

Jadi jawaban yang benar adalah

E. berubah antara -110√2 volt dan 110√2 volt

7.Besarnya selisih sudut fase antara kedua gelombang disebut ….

A. Nilai efektif
B. Sama fase
C. Beda fase
D. Diagram fasor
E. Sudut fase

JAWAB

Besarnya selisih sudut fase antara kedua gelombang disebut beda fase.

Jadi jawaban yang benar adalah…

C. Beda fase 

 8. Perhatikan diagram rangkaian RLCberikut ini!

Kuat arus maksimum dari rangkaian adalah.. (1 µF = 10^-6 F)

A. 1,3 A
B. 1,5 A
C. 2,0 A
D. 2,4 A
E. 2√2 A

Pembahasan

Diketahui :
Resistor (R) = 12 Ohm
Induktor (L) = 0,075 H
Kapasitor (C) = 500 µF = 500 x 10^-6 F = 5 x 10^-4 Farad
Tegangan (V) = V_o sin ωt = V_o sin 2πft = 26 sin 200t
Ditanya : Kuat arus maksimum dari rangkaian
Jawab :

Reaktansi induktif (X_L) = ωL = (200)(0,075) = 15 Ohm
Reaktansi kapasitif (X_C) = 1 / ωC = 1 / (200)(5 x 10^-4) = 1 / (1000 x 10^-4) = 1 / 10^-1 = 10¹ = 10 Ohm 
Resistor (R) = 12 Ohm
Impedansi (Z) :
Kuat arus (I) :
I = V / Z = 26 Volt / 13 Ohm
I = 2 Volt/Ohm
I = 2 Ampere
Jawaban yang benar adalah C.Diketahui :

Resistor (R) = 12 Ohm
Induktor (L) = 0,075 H
Kapasitor (C) = 500 µF = 500 x 10^-6 F = 5 x 10^-4 Farad
Tegangan (V) = V_o sin ωt = V_o sin 2πft = 26 sin 200t
Ditanya : Kuat arus maksimum dari rangkaian
Jawab :

Reaktansi induktif (X_L) = ωL = (200)(0,075) = 15 Ohm
Reaktansi kapasitif (X_C) = 1 / ωC = 1 / (200)(5 x 10^-4) = 1 / (1000 x 10^-4) = 1 / 10^-1 = 10¹ = 10 Ohm 
Resistor (R) = 12 Ohm
Impedansi (Z) :
Kuat arus (I) :
I = V / Z = 26 Volt / 13 Ohm
I = 2 Volt/Ohm
I = 2 Ampere
Jawaban yang benar adalah C.

CONTOH SOAL ESSAY

1. 

Dalam rangkaian AC seperti yang diperlihatkan pada gambar, R = 40Ω, V_m = 100 V, dan frekuensi generator f = 50 Hz. Dianggap tegangan pada ujung-ujung resistor V_R = 0 ketika t = 0. Tentukan:

a. arus maksimum,

b. frekuensi sudut generator,

c. arus melalui resistor pada t = 1/75 s

d. arus melalui resistor pada t = 1/150 s

Penyelesaian:

a. Rangkaian resistor murni, Im dapat dicari dengan persamaan:

I_m = V_m/R = 100/40 = 2,5 A

b. Frekuensi sudut anguler (ω)

ω = 2. π .f = 2. π .50 = 100 π

c. Untuk rangkaian resistor murni, tegangan sefase dengan arus, sehingga untuk V = V_m.sin ωt, maka I = I_m.sin ωt. Persamaan arus sesaat yaitu: 

I(_t) = I_m.sin ωt = 2,5 sin ωt

2. 

Sebuah induktor 0,2 henry dipasang pada sumber tegangan arus bolak-balik, V = (200. sin 200t) volt. Tentukan persamaan arus yang mengalir pada rangkaian tersebut!

Penyelesaian:

Diketahui: 

V = (200 sin 200t) volt

L = 0,2 H

Ditanya: I = ... ?

Pembahasan :

V = V_m.sinωt

V = 200.sin 200t

Dari persamaan diketahui V_m = 200 volt dan ω= 200 rad/s, maka:

X_L = ω.L= (200)(0,2)

X_L = 40Ω

I_m = V_m / X_L = 200 / 40 = 5 A

Dalam rangkaian ini arus tertinggal π/2rad terhadap tegangan, sehingga:

Contoh soal listrik dinamis

1. Tiga buah resistor masing-masing besarnya 3 ohm, 4 ohm, dan 6 ohm dihubungkan paralel, lalu kedua ujungnya dihubungkan ke sebuah bateray yang gglnya 8 volt dan hambatan dalamnya 2/3 ohm. Tegangan jepit rangkaian adalah . . . .
a. 2,67 volt                              d. 8,00 volt
b. 5,33 volt                              e. 52,00 volt
c. 7,61 volt

Jawaban: c.

Rtotal = 3 + 4 + 6 + 0,67 = 13,67 ohm ; I = V/R = 8/13,67 = 0,59 A
Vjepit = I .Rjepit ; 
Vjepit = 0,59 .( 3 + 4 + 6 ) = 7,61 volt

2. Untuk memperbesar hambatan suatu penghantar dapat dilakukan dengan cara 
a. memperbesar beda potensial
b. memperbesar arusnya
c. memperbesar luas penampang
d. memperpanjang kawat
e. memperkecil beda potensialnya

Jawaban: a

3.Faktor yang turut menentukan besar hambatan suatu kawat logam adalah 

1.panjang kawat
2.suhu kawat
3.luas penampang kawat
4.jenis bahan kawat

Pernyataan yang benar adalah . . . .
a. 1, 2, dan 3                           d. 4 sajab. 1 dan 3                                e. semua benar 
c. 2 dan 4

Jawaban: e

4. Sebuah kawat penghantar yang di hubungkan dengan bateray 6 volt mengalirkan arus listrik 0,5 Ampere. Jika kawat dipotong menjadi dua bagian sama panjang dan dihubungkan paralel satu sama lain ke bateray, maka arus yang mengalir sekarang adalah . . .

a. 0,25 Ampere                       d. 6 Ampere
b. 0,5 Ampere                         e. 12 Ampere
c. 2,0 Ampere

Jawaban: d

5. Sebuah lampu listrik tertulis 100 W / 220 V, agar lampu menyala dengan daya 25 watt, maka lampu itu harus dihubungkan dengan sumber tegangan listrik . . . .
a. 100 volt                              d. 140 voltb. 110 volt                              e. 160 volt
c. 125 volt

Jawaban: b

6. Suatu pemanas listrik memiliki hambatan 25 ohm dihubungkan dengan sumber tegangan 250 volt dan bekerja selama 24 jam, maka:
1.arus yang mengalir dalam pemanas 10 ampere
2.daya pemanas sebesar 2,5 kWatt
3.jika tarif listrik Rp. 50,00/kWh, selama waktu tersebut diperlukan biaya Rp. 300,00.
Pernyataan yang benar adalah….
a. 1  dan 2                               d. hanya 1
b. 1 dan 3                                e. 1, 2 dan 3
c. 2 dan 3

Jawaban: a

1). I = V/R = 250/25 = 10 A
2). P = V.I ; P = 250.10 = 2500 Watt = 2,5 kWatt
3). Biaya = 2,5 x 24 x Rp50,00 = Rp3.000,00

Tiga buah hambatan 6 ohm, 4 ohm dan 12 ohm dipasang paralel dan dihubungkan dengan tegangan listrik. Perbandingan arus yang mengalir pada masing-masing hambatan adalah ….
a. 1 : 2 : 3                              d. 6 : 3 : 2
b. 2 : 3 : 1                              e. 6 : 2 : 3
c. 3 : 2 : 6

Jawaban: b

Rangkaian paralel V sama, sehingga : 
V1 = V2 = V3
I1.6 = I2.4 = I3.12
I1 : I2 : I3 = 2 : 3 :

7. Salah satu syarat agar arus listrik dapat mengalir dalam suatu hambatan tertutup adalah :

1. terdapat hambatan
2. terdapat beda potensial di antara dua titik
3. dipasang sumber tegangan sehingga potensialnya menjadi sama
4. dipasang sakelar

Jawaban adalah b.

Arus listrik hanya dapat mengalir dari satu titik ke titik lain jika ada perbeda
8. Dalam suatu penghantar mengalir arus listrik 2 Ampere. Berapa coulumb muatan yang mengalir dalam penghantar selama satu menit?

Diket:
I = 2 A
t = 1 menit = 60 sekon
Q =. . . ?

Penyelesaian:

CONTOH SOAL ESSAY

1. Berapakah besarnya muatan listrik yang mengalir pada rangkaian tersebut pada setiap menitnya, jika kuat arus pada rangkaian listrik tersebut sebesar 300 mA

Jawab:

Diketahui I = 300 mA = 300 x 0,001A = 0,3A

                 t = 1 menit = 60s

ditanyakan:  Q (muatan listrik yang mengalir)..?

Penyelesaian:

I  = Q/t

Q = Ixt

    = 0,3A x 60s 

    =18 As = 18 C

Jadi muatan listrik yang mengalir yaitu sebesar 18 C

2.Apabila suatu konduktor dilewati muatan listrik sebesar 3,6 C dalam waktu 2 menit, maka tentukanlah:

a.    Kuat arus listrik (I)...?

b.    Rapat arus, A = 0,2 x 10^-6 m²

Jawab:

Diketahui Q = 3,6 C

                  t = 2 menit = 120 s

                A = 0,2 x   10^-6 m²

 ditanyakan;

a.    I = ......?

b.    J = .......?

Penyelesaian:

a.    I = Q/t

= 3,6/ 120

= 30 mA

Sehingga kuat arus listriknya yaitu 30 mA                      

b.    J = I/A

   = 0,03A/ 0,2 x 10^-6 m²

   = 15 x 10⁴ A/m²

Contoh soal alat optik

1. Sebuah benda terletak pada jarak 5 cm di depan sebuah cermin cembung yang berjari-jari 20 cm. Sifat bayangan yang dibentuk oleh cermin adalah ….

a. nyata, tegak, diperkecil

b. nyata, terbalik, diperbesar

c. maya, tegak , diperbesar

d. maya, tegak, diperkecil

e. maya, terbalik, diperbesar

jawab: D (maya tegak diperkecil)

 sifat umum cermin cembung maya tegak diperkecil

2.         Di mana sebuah benda harus diletakkan di depan sebuah lensa cembung dengan kekuatan + 2 dioptri agar supaya didapatkan bayanganmaya,  tegak dan diperbesar. Benda harus diletakkan pada jarak ….

a. kurang daripada 50 cm

b. lebih daripada 50 cm tetapi kurang daripada 65 cm

c. tepat pada 50 cm

d. lebih daripada 50 cm tetapi kurang daripada 100 cm

e. tepat pada 100 cm

jawab: A

P = 100/f

f = 50 cm

agar bayangan maya dan tegak benda harus diletakkan di R1 (kurang dari f)

3.         Sebuah cermin cembung ditempatkan di tikungan jalan. Ketika terdapat benda yang jaraknya 2 m dari cermin, bayangan yang terbentuk 1/16 kali tinggi benda. Jarak fokus cermin adalah ….

a. 12/7               d. 15/2

b. 2/15               e. 7/2

c. 5/8

jawab: B

4.          Untuk mendapatkan sebuah bayangan yang terletak pada jarak 15 cm di belakang lensa positif yang jarak fokus atau titik apinya 7,5 cm, benda tersebut harus diletakkan berada di depan lensa tersebut pada jarak….

a. 2,5 cm                       d. 22,5 cm

b. 7,5 cm                       e. 30,0 cm

c. 15 cm

jawab: C (ketika bayangan berada pada jarak 2f maka benda juga berada pada 2f)

 5.         Sebuah benda diletakkan di muka lensa cembung yang berjarak titik api 12 cm. Jika  bayangan yang terbentuk bersifat tegak diperbesar 3 kali, maka benda terletak di muka lensa pada jarak (dalam satuan cm) ...

a. 6                        d. 16

b. 8                        e. 18

c. 12

jawab: B

6.         Titik dekat mata seorang siswa terletak pada jarak 120 cm di depan mata. Untuk melihat dengan jelas suatu benda yang berada 30 cm didepan mata, kekuatan lensa kacamata yang harus dipakai memiliki kekuatan/berdaya lensa (dalam satuan dioptri)....

a. –5                      d. 2,5

b. –4,16                 e. 4,16

c. –2,5

jawab: C

7.         Pada saat membaca, jarak terdekat yang dapat dilihat seorang kakek rabun dekat adalah 40 cm. Kekuatan lensa kaca mata yang diperlukan adalah ....

a. 3/2 dioptri                    d. 3/4 dioptri

b. 2/3 dioptri                    e. 1/4 dioptri

c. 4/3 dioptri

jawab: A

8.         Seorang rabun dekat, titik paling dekat yang dapat dilihat dengan jelas berjarak 2/3 meter. Jika ingin melihat pada jarak baca normal (25 cm), maka harus memakai kacamata dengan jarak fokus ....

a. 40 cm positif    d. 25 cm negatif

b. 40 cm negatif  e. 10 cm positif

c. 25 cm positif

jawab; A

ebuah benda terletak pada jarak 5 cm di depan sebuah cermin cembung yang berjari-jari 20 cm. Sifat bayangan yang dibentuk oleh cermin adalah ….

a. nyata, tegak, diperkecil

b. nyata, terbalik, diperbesar

c. maya, tegak , diperbesar

d. maya, tegak, diperkecil

e. maya, terbalik, diperbesar

jawab: D (maya tegak diperkecil)

 sifat umum cermin cembung maya tegak diperkecil

CONTOH ESSAY

1. ayah tidak dapat melihat dengan jelas tulisan yang jaraknya 25 cm tetapi dapat melihat dengan jelas pada jarak 40 cm Berapakah kekuatan kacamata agar dapat melihat dengan jelas?

pembahasan 

diket = PP normal 25 cm 

ayah mengalami cacat hipermetropi

ditany P…?

peny P = 4-1(100/PP

=4(100/40

=4-2,5

= +1,5 dioptri

2. Jika lensa mata dianggap sferis bola dengan jarak permukaan depan lensa dengan retina 3 cm, hitunglah:

 Kuat lensa mata normal ketika mata melihat benda yang jauh sekali (mata tidak berakomodasi) dan ketika melihat benda pada jarak 25 cm (mata berkomodasi maksimum).

 Perubahan kekuatan lensa mata dari tidak berakomodasi sampai berakomodasi maksimum.

Penyelesaian:

Diketahui:

s' = 3 cm

s = ~

Ditanyakan: kuat lensa mata normal saat tidak berakomodasi dan saat berakomodasi maksimum serta perubah kekuatan lensa.

Jawab:

Kuat lensa mata normal

Pada saat mata tidak berakomodasi (s = ~)

1/f = 1/s + 1/s’

⇒ 1/f = (1/~) + (1/3)

⇒ 1/f = 0 + 1/3

⇒ 1/f = 1/3

⇒ f = 3 cm = 0,03 m

Dengan demikian, daya lensa untuk mata tidak berakomodasi adalah sebagai berikut.

P = 1/f

⇒ P = 1/0,03

⇒ P = 33,3 dioptri

Pada saat mata berakomodasi (s = 25 cm)

1/f = 1/s + 1/s’

⇒ 1/f = (1/25) + (1/3)

⇒ 1/f = (3 + 25)/75

⇒ 1/f = 28/75

⇒ f = 75/28

⇒ f = 2,7 cm = 0,027

Dengan demikian, daya lensa untuk mata berakomodasi adalah sebagai berikut.

P = 1/f

⇒ P = 1/0,027

⇒ P = 37,03 dioptri

Jadi, kuat mata normal pada saat tidak berakomodasi adalah 33,3 dioptri dan pada saat mata berakomodasi adalah 37,,03 dioptri.Jika lensa mata dianggap sferis bola dengan jarak permukaan depan lensa dengan retina 3 cm, hitunglah:

■ Kuat lensa mata normal ketika mata melihat benda yang jauh sekali (mata tidak berakomodasi) dan ketika melihat benda pada jarak 25 cm (mata berkomodasi maksimum).

■ Perubahan kekuatan lensa mata dari tidak berakomodasi sampai berakomodasi maksimum.

Penyelesaian:

Diketahui:

s' = 3 cm

s = ~

Ditanyakan: kuat lensa mata normal saat tidak berakomodasi dan saat berakomodasi maksimum serta perubah kekuatan lensa.

Jawab:

■ Kuat lensa mata normal

Pada saat mata tidak berakomodasi (s = ~)

1/f = 1/s + 1/s’

⇒ 1/f = (1/~) + (1/3)

⇒ 1/f = 0 + 1/3

⇒ 1/f = 1/3

⇒ f = 3 cm = 0,03 m

Dengan demikian, daya lensa untuk mata tidak berakomodasi adalah sebagai berikut.

P = 1/f

⇒ P = 1/0,03

⇒ P = 33,3 dioptri

Pada saat mata berakomodasi (s = 25 cm)

1/f = 1/s + 1/s’

⇒ 1/f = (1/25) + (1/3)

⇒ 1/f = (3 + 25)/75

⇒ 1/f = 28/75

⇒ f = 75/28

⇒ f = 2,7 cm = 0,027

Dengan demikian, daya lensa untuk mata berakomodasi adalah sebagai berikut.

P = 1/f

⇒ P = 1/0,027

⇒ P = 37,03 dioptri

Jadi, kuat mata normal pada saat tidak berakomodasi adalah 33,3 dioptri dan pada saat mata berakomodasi adalah 37,,03 dioptri.