Bank Soal Fisika SMA Konsep dan Aplikasi Induksi Elektromagnetik

Diketahui:

Berdasarkan tabel:

Pada trafo 1

Jumlah lilitan primer $N_{\text{p}1}$ = 900 lilitan

Jumlah lilitan sekunder $N_{\text{s}1}$ = 30 lilitan

Arus primer $I_{\text{p}1}$ = 5 A

Arus sekunder $I_{\text{s}1}$ = 90 A

Tegangan primer $V_{\text{p}1}$ = 360 V

Tegangan sekunder $V_{\text{s}1}$ = 12 V

Pada trafo 2

Jumlah lilitan primer $N_{\text{p}2}$ = X

Jumlah lilitan sekunder $N_{\text{s}2}$ = 12 lilitan

Arus primer $I_{\text{p}2}$ = 3 A

Arus sekunder $I_{\text{s}2}$ = 8 A

Tegangan primer $V_{\text{p}2}$ = 120 V

Tegangan sekunder $V_{\text{s}2}$ = Y

Efisiensi trafo 2 $\eta_2=\frac{2}{3}\eta_1$

Ditanya:

Nilai X $N_{\text{p2}}$ =?

Nilai Y $V_{\text{s2}}$ =?

Dijawab:

Menentukan efisiensi trafo 1

Efisiensi trafo merupakan perbandingan antara daya keluaran (sekunder) dengan daya masukan (primer) dan dirumuskan dengan persamaan berikut.

$\eta=\left(\frac{P_{\text{s}}}{P_{\text{p}}}\right)100\%=\left(\frac{V_{\text{s}}I_{\text{s}}}{V_{\text{p}}I_{\text{p}}}\right)100\%$

Sehingga,

$\eta_1=\left(\frac{V_{\text{s}1}I_{\text{s1}}}{V_{\text{p}1}I_{\text{p}1}}\right)100\%$

$\eta_1=\left(\frac{\left(12\right)\left(90\right)}{\left(360\right)\left(5\right)}\right)100\%$

$\eta_1=\left(\frac{1.080}{1.800}\right)100\%$

$\eta_1=\left(0,6\right)100\%$

$\eta_1=60\%$

Menentukan efisiensi trafo 2

Efisiensi trafo 2 adalah $\frac{2}{3}$ efisiensi trafo 1, sehingga:

$\eta_2=\frac{2}{3}\eta_1$

$\eta_2=\frac{2}{3}\left(60\%\right)$

$\eta_2=\frac{120\%}{3}$

$\eta_2=40\%$

Menentukan nilai X

Nilai X merupakan jumlah lilitan dari kumparan primer trafo 2.

Karena

$\frac{V_{\text{p}}}{V_{\text{s}}}=\frac{N_{\text{p}}}{N_{\text{s}}}\ \rightarrow\ V\sim N$

Maka, persamaan efisiensi trafo dapat diubah menjadi:

$\eta=\left(\frac{N_{\text{s}}I_{\text{s}}}{N_{\text{p}}I_{\text{p}}}\right)100\%$.

Sehingga,

$\eta_2=\left(\frac{N_{\text{s2}}I_{\text{s2}}}{N_{\text{p}2}I_{\text{p}2}}\right)100\%$

$\frac{\eta_2}{100\%}=\left(\frac{N_{\text{s2}}I_{\text{s2}}}{N_{\text{p}2}I_{\text{p}2}}\right)$

$N_{\text{p}2}I_{\text{p}2}=\frac{N_{\text{s2}}I_{\text{s2}}}{\left(\frac{\eta_2}{100\%}\right)}$

$N_{\text{p}2}=\frac{N_{\text{s2}}I_{\text{s2}}}{\left(\frac{\eta_2}{100\%}\right)\left(I_{\text{p}2}\right)}$

$N_{\text{p}2}=\frac{\left(12\right)\left(8\right)}{\left(\frac{40\%}{100\%}\right)\left(3\right)}$

$N_{\text{p}2}=\frac{\left(12\right)\left(8\right)}{\left(0,4\right)\left(3\right)}$

$N_{\text{p}2}=\frac{96}{1,2}$

$N_{\text{p}2}=80$ lilitan

Menentukan nilai Y

Nilai Y merupakan nilai dari tegangan sekunder trafo 2, sehingga:

$\eta_2=\left(\frac{V_{\text{s}2}I_{\text{s2}}}{V_{\text{p}2}I_{\text{p}2}}\right)100\%$

$\frac{\eta_2}{100\%}=\left(\frac{V_{\text{s}2}I_{\text{s2}}}{V_{\text{p}2}I_{\text{p}2}}\right)$

$V_{\text{s}2}I_{\text{s2}}=\left(\frac{\eta_2}{100\%}\right)\left(V_{\text{p}2}I_{\text{p}2}\right)$

$V_{\text{s}2}=\frac{\left(\frac{\eta_2}{100\%}\right)\left(V_{\text{p}2}I_{\text{p}2}\right)}{I_{\text{s2}}}$

$V_{\text{s}2}=\frac{\left(\frac{40\%}{100\%}\right)\left(120\right)\left(3\right)}{8}$

$V_{\text{s}2}=\frac{\left(0,4\right)\left(120\right)\left(3\right)}{8}$

$V_{\text{s}2}=\frac{144}{8}$

$V_{\text{s}2}=18$ V

Jadi, nilai X dan Y berturut-turut adalah 80 lilitan dan 18 V.