Rangkaian Listrik 2: rangkaian AC: latihan soal dan soal ujian

Keadaan tunak sinusoidal: impedansi, fasor, resonansi, dan daya AC, bersama transien yang menghubungkan perilaku DC dan AC. Ujian menguji apakah Anda bisa bekerja cepat dengan bilangan kompleks dan tetap teliti dengan sudut-sudutnya.

Paket kilat (PDF)Lembar rumus, langkah-langkah metode, dan soal latihan dengan pembahasan lengkap, siap dicetak.

Topik dalam mata kuliah ini

  1. Bilangan kompleksaritmetika dalam bentuk kartesius · bentuk kutub dan eksponensial · De Moivre, akar, dan persamaanhitungan
  2. Impedansi AC & fasorRL seri · RLC seri · tegangan kapasitor dan resonansihitungan
  3. Daya AC & faktor dayaP dan Q beban · arus saluran · perbaikan faktor dayahitungan
  4. Resonansi LC, faktor Q & lebar pitafrekuensi alami, Q, dan energi · RLC seri dan paralel · perancangan, rugi-rugi, dan peluruhanhitungan
  5. Daya tiga fasategangan dan arus Y dan Δ seimbang · daya tiga fasa · perbaikan faktor dayahitungan
  6. Transien RC & RLpengisian RC · rangkaian RL · kapasitor bermuatan awalhitungan
  7. Thévenin & Nortonjaringan pembagi · dengan resistor seri dan beban · dengan sumber arus dan bebanhitungan
  8. Plot Bode dan marginfilter dan asimtot · besar dan fasa · margin kestabilanhitungan

Tips ujian untuk Rangkaian Listrik 2: rangkaian AC

  • Ubah frekuensi menjadi ω = 2πf sebelum Anda menghitung reaktansi apa pun.
  • Gunakan satuan yang sama untuk semua sudut, dan periksa apakah kalkulator Anda dalam mode derajat atau radian.
  • Daya nyata hanya diserap oleh resistansi; daya reaktif milik induktor dan kapasitor. Faktor daya adalah P/S.

Contoh dengan pembahasan

Bilangan kompleksMudah
ReIm55−5−5z₁z₂

Untuk z₁ = −7 + j dan z₂ = 4 + j2, carilah bagian real dari hasil kali z₁·z₂.

z₁ = −7 + jz₂ = 4 + j2

Tentukan Re(z₁z₂)

Tampilkan petunjuk
  1. Kalikan tanda kurung seperti (a + b)(c + d), menghasilkan empat suku.
  2. Ganti j² dengan −1 sehingga salah satu dari empat suku menjadi real.
  3. (−7 + j)(4 + j2) = (−28) + j(−14) + j4 + j²·2
Tampilkan jawaban dan penyelesaian langkah demi langkah

Bilangan kompleks: z = a + jb memiliki bagian real a dan bagian imajiner b, dengan j² = −1 (matematikawan menulis i). Jumlahkan dan kurangkan bagian demi bagian; kalikan tanda kurung lalu ganti j² dengan −1; bagi dengan mengalikan pembilang dan penyebut dengan konjugat penyebut, z̄ = a − jb, karena z·z̄ = a² + b² bernilai real. Pada diagram Argand z adalah titik (a, b): jaraknya dari titik asal adalah modulus |z| = √(a² + b²), dan sudut dari sumbu real positif adalah argumen θ.

Jabarkan

(−7 + j)(4 + j2) = (−7)·4 + j·(−7)·2 + j·1·4 + j²·1·2

Pakai j² = −1

Re = (−28) − 2 = −30
Im = (−14) + 4 = −10
z₁z₂ = −30 − j10
Re(z₁z₂) = −30

Jawaban

Re(z₁z₂) = −30
Impedansi AC & fasorSedang
Vf0​ = 1000 HzRL = 200 mHC = ?

Sebuah rangkaian RLC seri dengan L = 200 mH harus beresonansi pada 1000 Hz. Cari kapasitansi C yang diperlukan.

f0 = 1000 HzL = 200 mH

Tentukan C (µF)

Tampilkan petunjuk
  1. Saat resonansi XL = XC, yang memberi f₀ = 1/(2π√(LC)).
  2. Susun ulang: C = 1/((2πf₀)²·L).
  3. (2πf₀)² = 3,948 × 10⁷ s⁻².
Tampilkan jawaban dan penyelesaian langkah demi langkah

Rangkaian AC dengan fasor: resistor, induktor, dan kapasitor memiliki impedansi R, jωL, dan 1/(jωC), dengan ω = 2πf. Dalam seri, impedansi dijumlahkan seperti resistansi, tetapi sebagai bilangan kompleks. Arus dan tegangan rms mengikuti hukum Ohm dengan |Z|.

Syarat resonansi

Pada resonansi reaktansi induktif dan kapasitif saling meniadakan: ωL = 1/(ωC).

ω₀ = 2π·1000 = 6283 rad/s
C = 1/(ω₀²·L) = 1/(6283²·0,2) = 0,1267 µF

Jawaban

C = 0,1267 µF

Cara kerja latihan

  • “Latih mata kuliah ini” mencampur soal dari semua topiknya, seperti ujian sungguhan.
  • Setiap soal memakai nilai baru, sehingga Anda mempelajari metodenya, bukan menghafal jawabannya.
  • Buntu? Buka petunjuk kecil terlebih dahulu, dan penjelasan lengkap hanya jika Anda membutuhkannya.
  • Ujian simulasi memiliki batas waktu dan tanpa petunjuk, dan di akhir Anda mendapat skor serta tinjauan lengkap.

Kalkulator untuk mata kuliah ini

Mata kuliah terkait