Ctes Eksakta: Soal dan Jawaban Tegangan dan Arus Bolak-balik

Soal dan Jawaban Tegangan dan Arus Bolak-balik - Sirkuit AC

Bimbel TES SMAKBO

Bimbel SNBT

Soal 1

Misalkan Anda memiliki gambar rangkaian berikut. ${\text{R}}_{\text{1}}\text{ = 1}\text{.1 k}\Omega$ ${\text{, }}{{\text{R}}_{\text{2}}}{\text{ = 2}}{\text{.2 k}}\Omega$ ${\text{, }}{{\text{R}}_{ \text{3}}}{\text{ = 33 k}}\Omega$ ${\text{, }}{{\text{R}}_{\text{4}}}{\text{ = 2}} {\text{.2 k}}\Omega$ ${\text{, }}{{\text{R}}_{\text{5}}}{\text{ = 11 k}}\Omega$ ${\text{ , }}{{\text{R}}_{\text{6}}}{\text{ = 3}}{\text{.3 k}}\Omega$ ${\text{, }} {{\text {R}}_{\text{7}}}{\text{= 3}} {\text{.3 k}}\Omega$ ${\text{, }}{{\text{R}}_{\text{8}}}{\text{ = 3}}{\text{.3 k}}\Omega$ dan ${\text{,}}{{\text{R}}_{\text{9}}} {\text{ = 2}}{\text{.2 k}}\Omega$ adalah resistansi di sirkuit, di mana ${\text{k}}\Omega$ adalah singkatan dari kilo ohm. Gaya gerak listrik baterai adalah ${{\text{E}}_{\text{1}}}{\text{ = 8 volt }}$ dan ${{\text{E}}_{\text{ 2}}}{\text{ = 2 volt}}$ . Hitung arus melalui ${{\text{R}}}{\text{1}}.$

Aliran elektron menghasilkan arus, yang bergantung pada komponen pasif dan aktif yang terhubung secara seri atau paralel dalam suatu jaringan. Menurut hukum Ohm, tegangan, dan resistansi resistor secara langsung mempengaruhi arus. Dua jenis arus yang terkenal adalah arus AC dan DC. Turbin menghasilkan arus AC, sedangkan baterai terlihat menghasilkan arus DC.

Jawaban dan Penjelasan:

Dalam diagram rangkaian yang disediakan, resistor $R_1$ terhubung melalui titik p dan g. Titik p dan g juga dihubungkan dengan kabel penghantar normal. Kita tahu bahwa hambatan kawat penghantar sangat kecil, yang dapat diabaikan dibandingkan dengan $1.1\text{ k}\Omega$ resistansi, yaitu resistansi resistor $R_1$ .

Kami juga tahu bahwa arus selalu mengikuti jalur dengan resistansi rendah. Karena cabang paralel (cabang pg) resistor $R_1$ memiliki resistansi hampir nol, arus penuh akan mengalir melewatinya dan tidak ada arus yang melewati resistor $R_1$ .

Soal 2

Generator ac pada Gambar menyuplai 120 V pada 60 Hz. Saat sakelar S terbuka, arus mendahului ggl generator sebesar $20{}^\circ$ . Saat S berada di posisi 1, arus akan memperlambat ggl generator sebesar $10{}^\circ$ . Saat S berada di posisi 2, amplitudo arusnya adalah 2 A. Temukan nilai R, L, dan C.

Jawaban dan Penjelasan:

Persamaan (1) diingat di bawah ini :

$\begin{align*} \tan {\theta _1} &= \dfrac{{2\pi fL - \dfrac{1}{{2\pi fC}}}}{R}\\ 2\pi fL - \dfrac{1}{{2\pi fC}} &= R\tan {\theta _1}\\ 2\pi fL &= R\tan {\theta _1} + \dfrac{1}{{2\pi fC}}\\ L &= \dfrac{{R\tan {\theta _1} + \dfrac{1}{{2\pi fC}}}}{{2\pi f}} \end{align*}$

Mengatur nilai yang diketahui dan dikumpulkan ke dalam persamaan di atas, kita mendapatkan:

$\begin{align*} L &= \dfrac{{\left( {482.04\;\Omega } \right)\tan \left( { - 20^\circ } \right) + \dfrac{1}{{2\left( {3.14} \right)\left( {60\;{\rm{Hz}}} \right)\left( {5.107 \times {{10}^{ - 6}}\;{\rm{F}}} \right)}}}}{{2\left( {3.14} \right)\left( {60\;{\rm{Hz}}} \right)}}\\ &= \dfrac{{\left( {482.04\;\Omega } \right)\left( { - 0.363} \right) + \dfrac{1}{{\left( {376.8\;{\rm{Hz}}} \right)\left( {5.107 \times {{10}^{ - 6}}\;{\rm{F}}} \right)}}}}{{\left( {376.8\;{\rm{Hz}}} \right)}}\\ &= \dfrac{{\left( { - 174.98\;\Omega } \right) + \dfrac{1}{{\left( {1.924 \times {{10}^{ - 3}}\;{\rm{F}} \cdot {\rm{Hz}} \times \dfrac{{1\;{\Omega ^{ - 1}}}}{{1\;{\rm{F}} \cdot {\rm{Hz}}}}} \right)}}}}{{\left( {376.8\;{\rm{Hz}}} \right)}}\\ &= \dfrac{{\left( { - 174.98\;\Omega } \right) + \left( {519.75\;\Omega } \right)}}{{\left( {376.8\;{\rm{Hz}}} \right)}} \end{align*}$

Oleh karena itu, lebih lanjut sebagai:

$\begin{align*} L &= \dfrac{{\left( {344.77\;\Omega } \right)}}{{\left( {376.8\;{\rm{Hz}}} \right)}}\\ &= 0.914\;\Omega {\rm{/Hz}} \times \dfrac{{1\;{\rm{H}}}}{{1\;\Omega {\rm{/Hz}}}}\\ &= 0.914\;{\rm{H}} \end{align*}$

Jadi, nilai $R$ , $L$ , dan $C$ masing - masing adalah $482.04\;\Omega$ , $0.914\;{\rm{H}}$ dan $5.107 \times {10^{ - 6 }} \;{\rm{F}}$ .

Soal 3

Apa Kelebihan Tegangan AC dari pada DC?

Jawaban dan Penjelasan:

Kelebihan AC dari DC :

Lebih ekonomis untuk menghasilkan AC dari DC.

Tegangan AC dapat dengan mudah dinaikkan atau diturunkan dengan bantuan trafo.

Mudah untuk mentransfer AC tinggi. tegangan ke tempat yang jauh dengan sedikit kehilangan daya listrik.

AC dapat dengan mudah diubah menjadi DC dengan menggunakan penyearah arus.

Arus bolak-balik dapat dengan mudah diatur dengan menggunakan koil tersedak tanpa kehilangan energi listrik.

Soal 4

Satu rangkaian sederhana dengan generator AC yang terhubung ke kapasitor dengan C= 55.0 $\mu$ $F%. Jika tegangan maksimum melintasi kapasitor adalah V = 2,0 V dan arus maksimum dalam rangkaian adalah I = 510 mA maka berapa frekuensinya,$ f_d%, dari ggl penggerak?

a) 44,5 kHz
b) 738Hz
c) 4,64 kHz
d) 11,3 kHz
e) 2,95 kHz

Jawaban dan Penjelasan:

Untuk rangkaian AC di mana hanya ada kapasitansi murni, arus yang mengalir ke kapasitor diberikan oleh persamaan,

$I_{max}=\omega C V_{max}$

Dimana,

$I_{max}$ adalah arus maksimum;

$\omega$ adalah frekuensi sudut;

$C$ adalah kapasitansi;

$V_{max}$ adalah tegangan maksimum.

The angular frequency is related to the frequency $f$ by,

$\omega=2\pi f$ .

kuantitas berikut :

arus maksimum $I_{max}=510 \times 10^{-3}\text{ A}$ ;

Capacitance $55.0 \times 10^{-6} \text{ F}$ ;

Maximum voltage $V_{max}=2.0 \text{ V}$ .

Tugasnya adalah menemukan frekuensinya $f$ .

Gunakan rumus :

$I_{max}=\omega C V_{max}%

Perhatikan bahwa :

$\omega= 2\pi f$

Persamaan menjadi

$I_{max}=2\pi f C V_{max}$

untuk menyelesaikan $f$ dan rincian jumlah subsisten

$\begin{align} \displaystyle f &= \frac{I_{max}}{2\pi CV_{max}}\\ &= \frac{510 \times 10^{-3}\text{ A}}{2\pi \left(55.0 \times 10^{-6} \text{ F}\right)\left(2.0 \text{ V}\right)}\\ f &\approx 738 \text{ Hz} \end{align}$

Jawaban : e)