TUGAS 3 Pengantar Elektro Teknik

Soal No.1

Sebuah kapasitor mempunyai luas bidang  4 cm2 dan jarak kedua bidang 0,4 cm. Apabila muatan masing-masing bidang 4,425 μC dan permitivitas listrik udara 8,85 × 10-12 C2N-1m-2, tentukan:

a. kapasitas kapasitor,

b. kapasitas kapasitor apabila diberi bahan dielektrik dengan konstanta dielektrik 5,

c. beda potensial antara kedua bidang kapasitor!

Penyelesaian:

Diketahui:

A = 4 cm2 = 4 × 10-4 m2

d = 0,4 cm = 4 × 10-3 m

q = 4,425 μC = 4,425 × 10-6 C

ε0 = 8,85 × 10-12 C2N-1m-2

K = 5

Ditanya:

a. C = ... ?

b. C dengan K = 5 ... ?

c. V = ... ?

Pembahasan :

Soal No.2

Tiga kapasitor masing-masing berkapasitas 2 μF, 3 μF, dan 4 μF disusun seri, kemudian diberi sumber listrik 13 volt. Tentukan potensial listrik masing-masing kapasitor!

Penyelesaian:

Diketahui:

C1 = 2 μF

C2 = 3 μF

C3 = 4 μF

V = 13 volt

Ditanya:

a. V1 = ... ?

b. V2 = ... ?

c. V3 = ... ?

Pembahasan :

Soal No.3

Empat buah kapasitor dirangkai seperti pada gambar. Jika beda potensialnya 12 V, tentukan:

a. kapasitas kapasitor penggantinya,

b. beda potensial listrik pada masing-masing kapasitor!

Penyelesaian:

Diketahui:

C1 = 2 μF

C2 = 4 μF

C3 = 3 μF

C4 = 6 μF

Vab = 12 volt

Ditanya:

a. Cpengganti = ... ?

b. V1, V2, V3, V4 = ... ?

Pembahasan :

Soal No.4

Sebuah kapasitor mempunyai kapasitas 4 μF diberi beda potensial 25 volt. Berapakah energi yang tersimpan?

Penyelesaian:

Diketahui:

C = 4 μF = 4 × 10-6 F

V = 25 volt

Ditanya: W = ... ?

Pembahasan :

W = ½ C.V2 = ½ (4 × 10-6)(25)2 = 1,25× 10-3 joule

Soal No.5

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 = Vm.sinωt

V = 200.sin 200t

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

XL = ω.L= (200)(0,2)

XL = 40Ω

Im = Vm / XL = 200 / 40 = 5 A

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

TUGAS 2 Pengantar Elektro Teknik

Soal No.1

Diketahui kuat arus yang melalui R4 adalah 7,2 Ampere

Tentukan nilai tegangan sumber V?

Pembahasan :

Mencari kuat arus yang melalui hambatan R1 dengan prinsip pembagian arus rangkaian paralel:

Soal No.2

Berdasarkan gambar di atas tentukan hambatan total penggantinya!

Pembahasan :

Penyelesaian hambatan pengganti atau hambatan total dari suatu rangkaian campuran dilakukan secara bertahap dengan memperhatikan jenis rangkaian penyusunnya.Untuk rangkaian di atas, tahapan penyelesaiannya dapat digambarkan sebagai berikut :

Bagian rangkaian yang diberi tanda lingkaran merah dikerjakan lebih dahulu kemudian bagian yang dilingkaran kuning :

1) R1 dan R2 merupakan rangkaian seri sehingga :

Rs = R1 + R2

Rs = (2 + 1) Ohm

Rs = 3 Ohm

2) R5 dan R6 merupakan rangkaian paralel

Untuk rangkaian 2 hambatan paralel, hambatan totanya dapat ditentukan dengan menggunakan : hasil perkalian dibagi hasil penjumlahannya

Rp1 = (R5 x R6)/ (R5 + R6)

Rp1 = (8 x 8) / (8 + 8)

Rp1 = (64/16) Ohm

Rp1 = 4 Ohm

3) R3 paralel dengan Rs

Rp2 = (Rs x R3)/ (Rs + R3)

Rp2 = (3 x 6)/ (3 + 6)

Rp2 = (18/9) Ohm

Rp2 = 2 Ohm

Setelah tahap 1), 2) dan 3) maka rangkaian akan menjadi lebih sederhana yakni rangkaian seri 3 hambatan Rp2, R4 dan Rp1, sehingga penyelesaian akhirnya menjadi :

Rs (t) = Rp2 + R4 + Rp1

Rs (t) = 2 Ohm + 4 Ohm + 4 Ohm

Rs (t) = 10 Ohm

Jadi hambatan total penggantinya adalah 10 Ohm

Soal No.3

Perhatikan gambar berikut :

Hitunglah besar I1, I2 dan I3 !

Pembahasan :

Soal semacam ini dapat diselesaikan dengan menggunakan perbandingan kuat arus pada setiap cabang.

I1 : I2 : I3 = 1/R1 : 1/R2 : 1/R3

Namun sebelumnya perlu dipahami tentang :

1.) I masuk = I keluar

     I = I1 + I2 + I3

2.) I = V/R ==> I ~ 1/R

Jadi:

I1 : I2 : I3 = 1/R1 : 1/R2 : 1/R3

I1 : I2 : I3 = 1/3 : 1/6 : 1/12

I1 : I2 : I3 = 1/1 : 1/2 : 1/4 ===> dikalikan bilangan 4

I1 : I2 : I3 = 4 : 2 : 1  

dari nilai perbandingan di atas dapat diketahui bahwa :

I2 = 1/2 I1

I3 = 1/4 I1

jika disubstitusikan pada persamaan Hukum Kirchoff :

I = I1 + I2 + I3

I = I1 + 1/2 I1 + 1/4 I1

I = 7/4 I1

diketahui I = 1,4 A, maka :

I1 = 4/7 (1,4 A) = 0,8 A

I2 = 1/2 I1 = 1/2 (0,8 A) = 0,4 A

I3 = 1/4 I1 = 1/4 (0,8A) = 0,2 A

Jadi kuat arus pada rangkaian :

I1 =  0,8 A

I2 =  0,4 A

I3 =  0,2 A

Soal No.4

Jika hambatan R1 = 12 Ohm, R2 = 4 Ohm dan R3 = 3 Ohm, sedangkan kuat arus I1 = 0,5 A berapakah besar kuat arus total yang mengalir dalam rangkaian?

Pembahasan :

Pada permasalahan semacam ini perlu dipahami bahwa perbandingan kuat arus dalam rangkaian bercabang nilainya sama dengan perbandingan kebalikan hambatan pada masing-masing cabang.

I1 : I2 : I3 = 1/R1 : 1/R2 : 1/R3

dengan demikian untuk soal di atas berlaku :

I1 : I2 : I3 = 1/R1 : 1/R2 : 1/R3

I1 : I2 : I3 = 1/12 : 1/4 : 1/3

I1 : I2 : I3 = 1 : 3 : 4

berdasarkan nilai perbandingan di atas, maka :

I1 : I2 = 1 : 3                                            I1 : I3 = 1 : 4

      I2 = 3 I1                                                   I3 = 4 I1

karena diketahui I1 = 0,5 A, maka :

I2 = 3 (0,5 A)                    I3 = 4 (0,5 A)

I2 = 1,5 A                         I3 = 2 A

 Kuat arus total rangkaian dihitung dengan persamaan Hukum Kirchoff pada rangkaian bercabang :

jumlah I(masuk) = jumlah I(keluar)

I = I1 + I2 + I3

I = 0,5 A + 1,5 A + 2 A

I = 4 A

Jadi kuat arus total yang mengalir dalam rangkaian adalah 4 A

Soal No.5

Transistor 2N3904 dalam gambar 3 adalah transistor silicon dengan Βdc sebesar 100. Berapakah harga yang akan dibaca oleh voltmeter dc pada terminal kolektor - emitter?

Pembahasan :

Mula – mula dapatkan arus basis. Arus tersebut sama dengan jatuh tegangan pada resistor. Basis dibagi dengan resistansi :

Arus kolektor adalah

IC = βdc x IB = 100 x 9,3 µA = 0,93 mA

Tegangan kolektor – emitter sama dengan tegangan catu kolektor dikurangi dengan jatuh tegangan pada resistor kolektor :

VCE = VCC – (IC x RC) = 20 – (0,93(0,001)5(1000)) = 15,4 V

Gambar 3 menunjukkan rangkaian yang sama dalam system pertanahan negative (negative – ground system). Untuk menyederhanakan hanya kita perlihatkan tegangan catu +10 V dan +20 V. Jika anda melihat skema yang disederhanakan seperti gambar 4, ingat bahwa kali ini berarti terminal – terminal negative dari pencatu daya ditanahkan untuk mendapatkan lintasan yang lengkap untuk arus.

TUGAS 1 Pengantar Teknik Elektro

1. Sebuah bangunan rumah tangga memakai lampu dengan tegangan pada instalansi lampu rumah tangga tersebut adalah 220 Volt, dan arus yang mengalir pada lampu tersebut adalah 10 ampere, berapakah hambatan pada lampu tersebut, hitunglah?

JAWAB :

dik :

V = 220 Volt

I = 10 Amper

Dit : hambatan…………….?

JAWAB

R = V/I

R = 220/10 = 22 ohm

Jadi hambatan yang mengalir adalah 22 ohm


2. Enam buah lampu masing-masing 6- watt menyala selama 2 jam. Berapa kWh-kah energi listrik yg diperlukan?

Pembahasan :

Diketahui:     P = 6 × 60 watt = 360 W

                    t  = 2 jam

Ditanyakan: W = … ?

Jawab: W = P × t

                = 360 × 2

                = 720 Wh

                = 0,72 kWh

3.  

           

tentukan : Nilai kuat arus maksimum rangkaian ?

4. Sebuah lampu pijar 220 V mempunyai hambatan 110 Ω. Apabila digunakan selama 15 menit hitunglah besarnya daya dan energi listrik yang diperlukan ?

Penyelesaian :

Diketahui :

tegangan terpasang = V = 220 V

hambatan lampu = R = 110 Ohm

Waktu penggunaan = t = 15 menit = 15 x 60 detik = 900 detik

Ditanyakan :

energi listrik yang digunakan = W = ...?

daya listrik yang diserap = P = ....? 

Jawab :

W = V.I.t

W = V. (V/R).t

W = 220 V (220 V/110 Ohm) 900 s

W = (440 x 900) Joule

W = 396000 J

Jadi energi yang digunakan lampu selama 15 menit adalah 396000 J atau 396 kJ

P = W/t

P = 396000 J/900 s

P = 440 J/s

P = 440 Watt

Jadi daya lampu yang diserap selama 15 menit adalah 440 Watt atau 0,440 kW

5.  Pesawat TV rata-rata dinyalakan selama 6 jam per-hari. Pesawat TV tersebut dihubungkan dengan tegangan

 220 Volt dengan memerlukan arus 0,5 Ampere. Jika harga energi listrik tiap Kwh = Rp 1000,-. Hitunglah biaya

 yang dibutuhkan untuk penggunaan Pesawat TV selama 1 bulan (30 hari)? 

Diketahui : Waktu sehari = 6 Jam 

                 1 bulan = 30 hari 

                 Jadi, t : 6 × 30 = 180 Jam 

Ditanya :    Biaya selama sebulan, 

                 jika per Kwh Rp 1000,-? 

Jawab :     W = V×I×t 

                     = 220 × 0,5 × 180 

                     = 19800 wh 

                     = 19,8 Kwh 

Biaya yang dibayar : 19,8 × Rp 1000,- = Rp 19.800,-