DISIPASI DAYA RANGKAIAN SERI RLC

Rangkaian Seri RLC

Sekolah                    :  SMA WR SUPRATMAN 2 MEDAN

Tahun Pelajaran       :  2025/2026

Semester                  :  I (Satu)

Kelas                        :  XII – IPA

Materi Ajar               :  DISIPASI RANGKAIAN AC

Hari/tanggal             : 

Waktu                       :

 

Daftar Isi :

·        Rangkaian murni R

·        Rangkaian seri RLC

·        Rumus disipasi daya ac

·        Penjelasan komponen rumus

·        Latihan Mandiri

 

Rangkaian murni R

 

Perhatikan gambar,

Rumus utama untuk disipasi daya pada arus bolak – balik 

(alternating current, ac) adalah :

Persamaan (1) menyatakan daya yang diubah menjadi panas 

oleh hambatan (resistansi) murni R dalam rangkaian.

 

Rangkaian seri RLC

 

Untuk rangkaian yang lebih kompleks, seperti rangkaian seri RLC.

Daya total rangkaian seri RLC :

P = V_ef.I_ef. cos 𝜑 … (2)

Keterangan :

V_ef  = tegangan efektif (volt)

I_ef = kuat arus efektif (A)

cos 𝜑 = faktor daya

Rumus disipasi daya ac :

·        Untuk rangkaian dengan resistansi murni (hukum Joule)

ó P = (I_ef)².R …... (3 – a)

ó P = (V_ef)² / R … (3 – b)

ó P = V_ef . I_ef …… (3 – c)

 

·        Untuk rangkaian ac secara umum (rangkaian seri RLC)

ó P = V_ef . I_ef . cos 𝜑 … (4 – a)

ó P = (I_ef)².R … (4 – b) (untuk RLC bersifat resistif)

 

Penjelasan komponen rumus :

·        P , daya disipasi, daya yang diubah menjadi panas, 

    dalam satuan watt (W).

 

·        I_ef , kuat arus efektif, yaitu nilai RMS dari arus ac, 

    ini dihitung sebagai hubungan,

    

·        V_ef tegangan efektif 

·        R resistansi atau hambatan murni dalam rangkaian, 

    dalam satuan ohm (Ω).

 

·   Cos 𝜑 merupakan faktor daya, beda fase antara tegangan  efektif (V_ef) dengan kuat arus listrik efektif (I_ef). Sudut (𝜑) merupakan perbandingan antara daya sesungguhnya (P_nyata) dan daya semu (P_semu).    

 

 

Latihan Mandiri

 

Soal : 1

Kapasitor dengan kapasitansi 60 μF dihubungkan dengan sumber 

tegangan ac 250V/30 Hz. Arus efektif yang melewati kapasitor adalah …

A.    26 amper

B.    28 amper

C.   31 amper

D.   32 amper

E.    33 amper

 

Soal : 2

Jika suatu rangkaian RLC ideal yang terpasang seri dengan tegangan 

listrik ac, maka …

A. Daya terdisipasi dalam ketiga elemen RLC dalam proporsi berbeda yang berbanding lurus dengan nilai impedansi R, L, dan C.

B.  Daya terdisipasi baik dalam kapasitor, induktor, maupun resistor 

    secara sama.

C.  Semua daya terdisipasi dalam induktor L.

D. Semua daya terdisipasi dalam resistor R.

E.  Semua daya terdisipasi dalam kapasitor C.

 

Soal : 3

Kuat arus listrik searah dc sebesar 3A mengalir melewati suatu filamen

pemanas. Arus tersebut menghasilkan daya listrik sebesar W. Jika 

digunakan arus bolak – balik ac dengan nilai puncak sebesar 3A juga, 

maka besar daya listrik sekarang menjadi …

A.    Tetap sama dengan W

B.    Bertambah menjadi 4W

C.   Bertambah menjadi 2W

D.   Berkurang menjadi W/2

E.    Berkurang menjadi W/4

 

Soal : 4

Dalam suatu rangkaian seri RLC, memiliki nilai resistansi, reaktansi 

induktif, dan reaktansi kapasitif berturut – turut 50Ω, 150Ω, dan 

50Ω. Jika tegangan sumbernya 150V, maka daya yang diserap 

rangkaian tersebut adalah …

A.    25 watt

B.    45 watt

C.   50 watt

D.   90 watt

E.    100 watt

 

Soal : 5

Resistor dengan hambatan 25 ohm, kumparan dengan reaktansi 

induktif 75 ohm, dan kapasitor dengan reaktansi kapasitif 50 ohm. 

Beda fase arus terhadap tegangan pada rangkaian tersebut adalah …

A.    Nol derajat

B.    Tiga puluh derajat

C.   Empat puluh lima derajat

D.   Enam puluh derajat

E.    Sembilan puluh derajat  

 

Soal :

Hambatan R, induktor L, dan kapasitor C masing - masing

mempunyai nilai 300 Ω, L = 0,9 H dan C = 2 µF.

Jika ketiga komponen tersebut dihubungkan seri dan

diberi tegangan efektif AC sebesar 50 V, sedangkan

frekwensi sudut AC 1 000/s, maka :

(1)  impedansi rangkaian 500 Ω

(2)  arus efektif rangkaian 0,1 A

(3)  tegangan pada L adalah 90 V

(4)  tegangan pada C adalah 50 V

    

Pernyataan yang benar adalah .....

A. 1, 2, dan 3     

B. 1 dan 3

C. 2 dan 4

D. 4 saja   

E. 1, 2, 3, dan 4

 

Pembahasan : 

Pernyataan (1) : Benar

 

Hambatan, R = 300 Ω

 

Reaktansi induktif, XL 

Reaktansi kapasitif, XC

Pernyataan (2) : Benar

tegangan efektif AC sebesar 50 V,

maka kuat arus efektifnya. 

Pernyataan (3) : Benar

Tegangan pada bagian kumparan

Pernyataan (4) : Benar

RELATIVITAS - 8

SMA WR SUPRATMAN 2 MEDAN

Tahun Pelajaran        : 2025 / 2026

Semester                   : I (satu)

Kelas                         : XII IPA

Materi                       : RELATIVITAS – 8

Guru                          : Parulian Simorangkir, S.si., S.Pd

 

Uraian

 

Soal : 1

Seorang antariksawan mengamati dua pesawat antariksa A dan B yang datang menuju stasiun luar angkasa dari arah yang berlawanan dengan kelajuan V_A dan V_B. Besar kelajuannya sama yaitu 4c/5. Berapa kelajuan pesawat A menurut pilot pesawat B.

 

Jawab :

………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………

 

 

Soal : 2

Dua buah benda bergerak dengan kecepatan masing – masing c/2 dan c/4 dengan arah berlawanan. Tentukan kecepatan benda pertama terhadap benda kedua.

 

Jawab :

………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………

 

 

Soal : 3

Suatu peristiwa terjadi selama 3 sekon menurut pengamat yang bergerak menjauhi peristiwa itu dengan kecepatan 0,8c. Berapa lama peristiwa tersebut terjadi menurut pengamat yang diam.

 

Jawab :

………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………

 

 

Soal : 4

Umur rata – rata pion adalah 2,6 x 10 ^{– 8} sekon. Jika berkas pion memiliki kecepatan 0,85c.

a.  Berapa lamakah umur rata – ratanya diukur di laboratorium.

b.  Berapa jauhkah pion ini bergerak secara rata – rata sebelum meluruh.

 

Jawab :

………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………

 

Soal : 5

Diketahui dua orang X dan Y. X berada di bumi dan Y berada di sebuah pesawat antariksa yang bergerak dengan kecepatan 0,8c pulang – pergi terhadap bumi. Jika X mencatat perjalanan Y selama 20 tahun, berapa waktu yang tercatat Y.

 

Jawab :

……………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………...

 

 

Soal : 6

Sebuah tongkat dalam kerangka acuan diam memiliki panjang 1 meter, bergerak dalam arah menurut panjangnya dengan kecepatan V relatif terhadap pengamat. Panjang tongkat yang terukur pengamat yaitu 0,914 meter. Berapakah kecepatan V.

 

Jawab :

………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………

 

 

Soal : 7

Sebuah massa partikel bertambah 1% dari massa diamnya, berapakah laju partikel itu.

 

Jawab :

………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………

 

 

Soal : 8

Sebuah benda yang bermassa 6 kg dalam keadaan diam, diukur oleh seorang pengamat yang bergerak dengan kelajuan 0,8c. Tentukanlah persentase peningkatan massa benda tersebut ketika diukur oleh pengamat yang relatif bergerak.

 

Jawab :

………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………

 

 

Soal : 9

Sebuah elektron yang mempunyai massa diam m₀ bergerak dengan kelajuan 0,6c. Tentukanlah energi kinetik yang dimiliki oleh partikel tersebut.

 

Jawab :

………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………

 

 

Soal : 10

Berapa banyakkah massa diam yang harus dikonversi menjadi energi.

a)     Untuk menghasilkan 1 joule

b)     Untuk mempertahankan bola lampu listrik 100 W tetap menyala selama 10 tahun.   

 

Jawab :

………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………

 

 

Soal : 11

Sebuah partikel bergerak memiliki momentum linier 5 MeV/c dan memiliki energi relativistik sebesar 15 MeV. Tentukanlah kecepatan partikel tersebut, jika dinyatakan dalam kelajuan cahaya.

 

Jawab :

……………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………...

 

 

Soal : 12

Partikel bergerak dengan laju v = (c√3)/2. Tentukanlah energi kinetik dan massa bergerak partikel tersebut.

 

Jawab :

………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………

 

 

Soal : 13

Hitunglah :

a)  Energi diam satu gram debu

b)  Jika energi tersebut dikonversi ke energi listrik dan menjualnya Rp 300,00 tiap kWh. Berapa banyak uang yang akan diperoleh.

c)  Jika diberi daya 100 W berapa lamakah sebuah lampu dipertahankan berpijar.  

 

Jawab :

………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………

 

 

Soal : 14

Energi kinetik benda yang bergerak dengan kelajuan mendekati kelajuan cahaya 25% dari energi diamnya. Tentukanlah kelajuan benda tersebut dinyatakan dalam kelajuan cahaya.

 

Jawab :

……………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………...

 

 

Soal : 15

Sebuah elektron dengan energi diam 0,511 MeV bergerak dengan kecepatan 0,2c. Tentukan energi total dan momentum elektron tersebut.

 

Jawab :

………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………