arus bolak balik

ARUS BOLAK BALIK

FISIKA XII AP I

DARMAWAN FARIZ EKA KARMA

RASYID ALI MUBAROKA WISNU HERLAMBANG

RESISTOR DALAM RANGKAIAN DC

Resistor tidak akan mengalami gejala peralihan dalam rangkaian DC,karena arus langsung mencapai nilai maksimum sejak pertama kali arus listrik dialirkan.

GEJALA PERALIHAN PADA INDUKTOR

Pada gambar diatas menggambarkan arus pada ranagkaian RL-seri sebagai fungsi waktu yaitu proses penyimpanan energi baterai () menjadi energi magnetik dalam induktor

b

ba

R

I

GEJALA TRANSIEN PADA KAPASITOR

C =

Dari rumus tersebut diketahui bahwa daya tampung muatan pada suatu kapasitor bergantung pada beda potensial diantara kedua keping yang berhadapan secara simetris.

SUMBER TEGANGAN BOLAK BALIK

Hukum Faraday

“Bila fluks magnetik berubah,maka akan menghasilkan suatu gaya gerak listrik (GGL) induksi.”

Jika suatu koil diputar pada ruang medan magnet,maka menghasilkan GGL induksi yang berubah dengan waktu secara sinusoida,ini disebut arus bolak balik (AC)

Prinsip tersebut digunakan dalam sumber tegangan AC atau dikenal dengan generator AC

Vm didebut amplitudo sumber tegangan bolak balik

Sin t menyatakan fase tegangan sumber

v(t) = Vm sin t

i(t) = Im sin(t - )

RESISTOR DALAM RANGKAIAN AC

Hukum Kirchhoff II

v (t) = tegangan pada sumber tegangan AC vR (t) = tegangan sesaat pada kedua ujung

resistor,sehingga

vR (t) = v(t)

Ri R (t) = Vm sin t

v(t) – vR(t) = 0

arus sesaat pada resistor adalah

iR (t) = Vm sin t

R

iR (t) = I Rm sin t

sedangkan arus maksimum pada resistor adalah

I Rm = V m = V Rm

R R

DAYA DALAM RANGKAIAN AC

Tidak ada kehilangan daya dalam rangkaian kapasitif murni maupun induktif murni, karena energi listrik dari generator atau sumber tegangan akan tersimpan di dalam induktor maupun kapasitor

Daya rerata dari generator arus bolak balik

cos = Faktor daya

Prerata = Irms Vr = Irms Vrms cos

INDUKTOR DALAM RANGKAIAN AC

Suatu rangkaian listrik memiliki kapasitansi tak berhingga dan resistansinya adalah nol disebut rangkaian induktif murni.

V(t) = Vm sin t

VL = L

IL = cos t

KAPASITOR DALAM RANGKAIAN AC

Xc =

Q(t) = C Vm sin t

Ic (t) = cos t

RANGKAIAN R-L-C SERI

V(t) = Vrm sin t + VLm sin [t- ] + VCm sin [t- ]

IMPEDANSI Impedansi = nilai efektif terhadap total nilai

resistansi yang berasal dari seluruh elemen RLC suatu rangkaian

V = tegangan (V)

I = arus (A)

Z = impedansi total rangkaian ()

V = I . Z

Perumusan Impedansi Rangkaian RL - seri

R L

V(t) = Vm sin t

Impedansi RL- seri

= R + L

= R + jX L

XL = L = reaktansi induktif

R = R

L = jX L = jL

Impedansi pada resistor

Impedansi pada induktor

Perumusan Impedansi Rangkaian RC - seri

R C

V(t) = Vm sin t

Impedansi RC- seri

Z = ZR + ZC

= R +( -jXC ) = R - jXC

XC = 1 . = reaktansi kapasitif () C

impedansi pada kapasitor ZC = - jXC = - j 1 . C

Besar impedansi pada rangkaian RC-seri

Sudut fase rangkaian RC-seri

Perumusan Impedansi Rangkaian RLC-seri

Z = ZR + ZL + ZC

= R + j XL + (-j XC) = R + j(XL-XC)

Z = R

ZL = j XL = j LZC = -j XC = -j 1

C

~

R L C

V(t) = Vm sin t

Besar impedansi RLC-seri

Z =

Z =

Bila diasumsikan XL XC sehingga XL – XC 0 (positif, seperti pada diagram fasor)

Resonansi pada Rangkaian RLC-seri Kondisi resonansi dapat terjadi dalam rangkaian

RLC-seri apabila saat nilai arus pada rangkaian mencapai nilai maksimum.

Impedansi rangkaian RLC-seri dan nilai arus maksimum (Im) bergantung pada frekuensi sudut sumber tegangan yaitu .

Arus maksimum hanya dapat mencapai nilai maksimum bila impedansi rangkaian Z memiliki nilai minimum.

Ringkasan Rangkaian RLC-seri dalam AC

Suatu rangkaian seri yang terdiri dari resistor, induktor, dan kapasitor biasa disebut RLC-seri.

Sesuai dengan hukum kirchof II, maka :

= VR + VL + VC

Sesuai dengan diagram fasor rangkaian RLC-seri, maka :