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 XL > XC adalah ....
Kunci Jawaban : “C”
Pembahasan :
Perhatikan keterangan yang terdapat di soal yang
menyatakan bahwa XL > XC. 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
Vmax = 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 XL = XC, 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
Vmax = 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 XL > XC
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 XL = XC
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
VR, VL, dan VC ketinggiannya sama besar satu
sama lainnya, maka VR = ....
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 XL = 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 Vm = 400 volt dan frekuensi 750/Ï€ 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/Ï€ 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 ..
