LISTRIK BOLAK-BALIKALTERNATING CURRENT (AC)

Arus/Tegangan Bolak-Balik

Arus/tegangan bolak-balik adalah arus/tegangan yang besar/nilainya selalu berubah-ubah secara

periodik.  Simbol tegangan bolak-balik adalah ~ dan dapat diukur dengan Osiloskop (mengukur tegangan maksimumnya).

Dalam bentuk diagram, arus bolak-balik dinyatakan dengan grafik sinus (cosinus), karena perubahannya secara periodik seperti fungsi sinus/cosinus.

Generator AC

Generator adalah alat yang dapat menimbulkan/menghasilkan sumber tegangan.

= 2f = frekuensi anguler f = frekuensi Arus Bolak-Balik (I) yang

mengalir adalah :

tVV sinmax

tItR

V

R

VI sinsin max

max

Daya Rata-rata Daya yang dikirimkan ke resistansi R pada setiap

saat adalah :

Karena arus bernilai kuadrat, nilai dayanya selalu positif. Kuantitas sin2 t bervariasi antara 0 dan 1. Daya rata-ratanya adalah :

tRIRtIRIP 22max

2max

2 sinsin

RIP 2max2

1R

VP

2max

2

1atau

Arus dan Tegangan Rata-Rata Arus dan tegangan rata-ratanya dari listrik AC adalah :

Nilai efektif (nilai rms) arus dan tegangan AC adalah :

2max2

12 II 2max2

12 VV

maxmax2

rms 707,02

1IIII

maxmax2

rms 707,02

1VVVV

Contoh Soal Hitung resistansi dan arus puncak dalam sebuah hair dyer 1000 W yang dihubungkan dengan tegangan 220 V. Apa yang terjadi jika alat tersebut dihubungkan ke tegangan 240 V? Jawab :

Dari Hukum Ohm, resistansi alat adalah :

A55,4V220

W1000

rmsrms

V

PI

sehingga A435,655,4 X 414,12max rmsII

35,4855,4

220

rms

rms

I

VR

Reaktansi Induktif Reaktansi Induktif :

Hambatan induktor pada rangkaian arus bolak-balik.

XL = L = 2f.L Tegangan dan Arus pada

Induktor :

V = Vmax sin t I  = Imax sin(t-90°)

Jadi beda fase dalam rangkaian induktif 90° (arus ketinggalan 90° dari tegangan)

Reaktansi Kapasitif Reaktansi Kapasitif :

Hambatan kapasitor pada rangkaian arus bolak-balik.

XC = 1/(C) = 1/(2f.C) Tegangan dan Arus pada

Kapasitor :

V = Vmax sin t I  = Imax sin(t+90°)

Jadi beda fase dalam rangkaian kapasitif adalah 90° (arus mendahului 90° dari tegangan)

Diagram Fasor Fasor adalah suatu metoda penggambaran tegangan

dan arus pada suatu rangkaian AC secara vektor.

I dan VR mempunyai beda fase nol sehingga vektornya digambarkan berhimpit.

Diagram Fasor I dan VL berbeda fase 90° sehingga vektor-vektor

digambarkan tegak lurus (letak VL dan I tidak boleh dipertukarkan)

 

Diagram Fasor

I dan Vc berbeda 90° sehingga vektor-vektornya (tidak bisa dipertukarkan).

Rangkaian Seri : R, L dan C

Diagram fasor dari rangkaian seri R, L, C

IMPEDANSI RANGKAIAN :

Z = [Ö R² + (XL-XC)²]

BEDA FASE RANGKAIAN :

tg q = (XL - XC)/R

TEGANGAN RANGKAIAN (penjumlahan vektor-vektor VL, Vc dan VR) :

V = Ö[VR² + (VL - VC)²]

KesimpulanJika :

XL > XC   maka tg positif berarti tegangan mendahului arus (rangkaian bersifat induktif).

XL < XC  maka tg negatif berarti arus mendahului tegangan (rangkaian bersifat kapasitif).

XL = XC  maka tg = nol sehingga Z = R. Jadi di dalam rangkaian hanya ada hambatan R dan dikatakan pada rangkaian terjadi resonansi seri (rangkaian bersifat resistif).

FREKUENSI RESONANSI : LCf

1

2

1