Latihan soal fisika kelas 12 materi : rangkaian seri RLC

Pada kesempatan kali ini, saya akan memberikan contoh latihan soal fisika untuk kelas 12 semester 1 lebih tepatnya  materi rangkaian seri RLC, ada 15 soal pilihan ganda dengan pembahasannya ala saya, hehehe, dalam pembahasan soal ada tips – tips untuk menguasai fisika pada materi rangkaian seri RLC. Sebelum mengerjakan soal di bawah ini, ada baiknya membaca materi rangkaian seri RLC yang sudah saya sediakan. Soal-soal di bawah ini di ambil dari beberapa sumber seperti, soal ujian nasional (UN), soal SBMPTN, soal ujian masuk universitas, latihan tryout UN dan dari buku-buku soal yang relevan. Selamat menikmati.

Soal nomor 1 (soal UN fisika 2015)

Perhatikan gambar berikut!

Rangkaian R-L-C disusun seperti gambar di atas. Grafik gelombang sinus yang dihasilkan jika X_L > X_C adalah ....

Kunci Jawaban : “C”

Pembahasan :

Perhatikan keterangan yang terdapat di soal yang menyatakan bahwa X_L > X_C. Hal ini menandakan rangkaian bersifat induktif. Ciri rangkaian bersifat induktif adalah fase tegangan mendahului fase arus. Pada grafik tegangan dan arus listrik terhadap waktu perbedaan fase ini ditunjukkan oleh grafik “C”. perhatikan gambar berikut untuk lebih memahaminya.

Soal nomor 2 (soal UN fisika 2016)

Perhatikan rangkaian berikut!

Grafik yang benar menggambarkan hubungan antara I dan V sebagai fungsi waktu untuk rangkaian tersebut adalah ....

Kunci jawaban : “A”

Pembahasan :

Pada gambar di soal terlihat rangkaian yang terdiri dari kapasitor (bersifat kapasitif). Salah satu ciri rangkaian bersifat kapasitif adalah fase arus mendahului fase tegangan. Grafik hubungan tegangan dan arus listrik terhadap waktu ditunjukkan oleh gambar “A”. perhatikan gambar berikut untuk lebih memahaminya.

Soal nomor 3 (soal UN fisika 2019)

Perhatikan rangkaian RLC berikut!

Dari rangkaian berikut:

1) Impedansi rangkaian 290 Ω.

2) Kuat arus maksimum rangkaian 20 mA.

3) Rangkaian bersifat kapasitif.

4) Tegangan efektif ujung bc sebesar 2,5√2 volt

Pernyataan yang benar berkaitan dengan rangkaian di atas adalah ....

A. (1) dan (2)

B. (1) dan (3)

C. (1) dan (4)

D. (2) dan (3)

E. (2) dan (4)

Kunci Jawaban : “A”

Pembahasan :

Soal nomor 4

Pada rangkaian RLC berikut!

Daya yang diserap rangkaian adalah ....

A. 400 watt

B. 400 √2 watt

C. 800 watt

D. 800 √2 watt

E. 1000 watt

Kunci jawaban : “E”

Pembahasan :

Pertama-tama perhatikan persamaan tegangan pada rangkaian di atas, dari situ kita dapat mengetahui

V_max­ = 250 √2 Volt

ω = 100 rad/s

sehingga kita dapat menentukan nilai reaktansi induktif dan reaktansi kapasitif pada rangkaian dengan cara

 Menentukan daya yang diserap dapat digunakan persamaan

Soal nomor 5

Pada saat rangkaian seri RLC yang dihubungkan dengan sumber tegangan AC beresonansi didapatkan keadaan-keadaan sebagai berikut:

1) sudut fase antara tegangan dan arus sama dengan nol

2) hambatan rangkaian menjadi minimum

3) arus listrik yang mengalir pada rangkaian minimum

4) hambatan rangkaian bersifat kapasitif

Pernyataan yang benar adalah ....

A. 1) dan 2)

B. 1) dan 3)

C. 2) dan 3)

D. 2) dan 4)

E. 3) dan 4)

Kunci jawaban : “A”

Pembahasan :

Resonansi rangkaian RLC terjadi jika X_L = X_C, beberapa hal yang terjadi saat resonansi adalah

1) Impedansi bernilai minimum (Z = R)

2) kuat arus bernilai maksimum (I = V / Z)

3) tidak ada perbedaan fase antara tegangan dan arus (rangkaian bersifat resisif)

Soal nomor 6

Perhatikan gambar rangkaian di bawah

Diagram fasor tegangan dan arus yang tepat untuk rangkaian tersebut adalah ....

Kunci jawaban : “B”

Pembahasan :

Berdasarkan persamaan tegangan pada rangkaian di atas, maka kita dapat mengetahui

V_max = 10 volt

ω = 100 rad/s

Untuk mengetahui diagram fasornya, maka kita harus tahu dulu jenis rangkaian RLC tersebut (resisif, induktif, atau kapasitif). Jenis rangkaian ini dapat ditentukan dengan membandingkan nilai reaktansi induktif dan reaktansi kapasitif

Reaktansi induktif

Reaktansi kapasitif

Karena X_L > X_C maka rangkaian tersebut bersifat induktif yang artinya fase tegangan mendahului fase arus. Ingat diagram fasor digambar mengikuti arah kuadran (berlawanan arah jarum jam), sehingga pilihan jawaban yang sesuai adalah A, B, dan C
Sudut fase rangkaian dapat ditentukan dengan persamaan

Jadi fase tegangan mendahului fase arus dengan beda fase sebesar 37⁰

Soal nomor 7

Perhatikan gambar rangkaian RLC berikut!

Agar terjadi resonansi, maka nilai induktornya sama dengan ....

A. 4,0 H

B. 2,5 H

C. 2,0 H

D. 0,4 H

E. 0,2 H

Kunci jawaban : “E”

Pembahasan :

Syarat resonansi adalah X_L = X_C

baca juga : 
materi fisika tingkat SMA
latihan soal fisika tingkat SMA
soal UN Fisika SMA tahun 2018 dan pembahasannya
soal UN Fisika SMA tahun 2019 dan pembahasannya

Soal nomor 8 (soal SBMPTN 2017 kode 150)

Sumber arus bolak-balik memiliki amplitudo tegangan 200 V dan frekuensi 25 Hz mengalir melalui hambatan R = 200 Ω dan kapasitor C = 100/π μF yang disusun seri. Kuat arus yang melalui kapasitor tersebut adalah ....

A. ¼ √2 A

B. ½ √2 A

C. √2 A

D. 2 √2 A

E. 5 √2 A

Kunci jawaban : “B”

Pembahasan :

Pada soal diketahui amplitudo tegangan, hal ini yang dimaksud adalah tegangan maksimal

Soal nomor 9

Grafik kuat arus terhadap frekuensi pada rangkaian seri hambatan 8Ω, induktor 0,35 H dan kapasitor variabel ditunjukkan seperti grafik pada gambar. Besarnya tegangan pada kapasitor saat terjadi resonansi adalah ....

A. 0 volt

B. 4,8 volt

C. 6 volt

D. 10 volt

E. 14 volt

Kunci jawaban : “E”

Pembahasan :

Resonansi terjadi ketika impedansi rangkaian bernilai minium sehingga kuat arus listrik yang mengalir bernilai maksimum. Berdasarkan grafik di atas, terlihat arus maksimum yang terjadi adalah 0,5 A pada saat nilai frekuensi sudut 80 rad/s.

Jadi tegangan pada kapasitor saat terjadi resonansi adalah 14 volt

Soal nomor 10 (UTUL UGM)

Suatu rangkaian listrik RLC seri dihubungkan dengan sumber arus bolak-balik dengan tegangan maksimum 100 V. Bila amplitudo tegangan V_R, V_L, dan V_C ketinggiannya sama besar satu sama lainnya, maka V_R = ....

A. 33 V

B. 50 V

C. 67 V

D. 87 V

E. 100 V

Kunci jawaban : “E”

Pembahasan :

Soal nomor 11 (UTUL UGM 2015)

Rangkaian resistor-induktor-kapasitor disusun seri dengan resistansi R = 400 Ω, reaktansi Induktif X_L­ = 500 Ω dan impedansi rangkaian Z = 500 Ω. Berapa nilai reaktansi kapasitif dari kapasitor?

A. 200 Ω

B. 300 Ω

C. 400 Ω

D. 500 Ω

E. 600 Ω

Kunci jawaban : “A”

Pembahasan :

Soal nomor 12

Sebuah resistor, sebuah kapasitor, dan sebuah induktor disusun seri dan dihubungkan dengan sumber AC dan frekuensi f. Tegangan efektif melintas resistor, kapasitor, dan induktor berturut-turut adalah 8V, 20 V, dan 14 V. Faktor daya yang terjadi adalah ....

A. 0.3

B. 0,6

C. 0,8

D. 1,0

E. 1,2

Kunci jawaban : “C”

Pembahasan :

Soal nomor 13

Untuk rangkaian AC kapasitif murni, misalkan terdapat kapasitor sebesar 20 mikrofarad yang diberikan sumber tegangan 220 V dengan kecepatan sudut 100 π rad/s. kuat arus yang melalui rangkaian pada t = 0,004 s adalah ....

A. 0,426 A

B. 0,248 A

C. 0,320 A

D. 0,435 A

E. 0,489 A

Kunci jawaban : “A”

Pembahasan :

Soal nomor 14

Sebuah induktor 30 mH dan sebuah resistor 60 ohm disusun secara seri dan dihubungkan dengan sumber tegangan bolak-balik dengan V_m = 400 volt dan frekuensi 750/π Hz. Sudut fase antara tegangan dan arusnya sebesar ....

A. 0⁰

B. 30⁰

C. 37⁰

D. 45⁰

E. 53⁰

Kunci jawaban : “C”

pembahasan

Soal nomor 15

Sebuah rangkaian dengan induktor dan hambatan yang belum diketahui diamati menarik arus 50 mA ketika diberi beda potensial DC sebesar 5 V pada ujung-ujung kumparan. Ketika rangkaian dihubungkan dengan sumber tegangan AC 1250/π Hz, beda potensial 8 V diperlukan untuk menghasilkan arus yang sama. Daya disipasi dalam kumparan untuk tegangan DC dan AC berturut-turut adalah ....

A. 150 mW dan 200 mW

B. 200 mW dan 150 mW

C. 200 mW dan 250 mW

D. 200 mW dan 200 mW

E. 250 mW dan 250 mW

Kunci jawaban : “E”

Demikian latihan soal fisika kelas 12 dan pembahasannya untuk materi rangkaian seri RLC, dengan latihan soal fisika ini semoga dapat membantu para pembaca lebih mudah dalam belajar fisika dengan tips - tips untuk menguasai fisika. Jika ada yang perlu didiskusikan tinggalkan komentar di bawah ya.....

Terima kasih ..

baca juga : 

Soal UN fisika tahun 2019 lengkap dengan penjelasannya

Soal UN fisika tahun 2018 lengkap dengan penjelasannya

Soal UN fisika tahun 2017 lengkap dengan penjelasannya 

Soal SBMPTN tahun 2018 kode 460 lengkap dengan penjelasannya