3.7. Tegangan Dan Arus Ac

TEGANGAN DAN TEGANGAN DAN ARUS BOLAK-BALIKARUS BOLAK-BALIK

RACHMAT ABDUS SYUKURRACHMAT ABDUS SYUKUR

SMASMANN 91 JAKARTA 91 JAKARTA

SiteSite : : http:http://fisika-sma.us//fisika-sma.us

E-mail : [email protected] : [email protected]

1

Indikator :Indikator :•Memformulasikan konsep arus dan Memformulasikan konsep arus dan

tegangan bolak baliktegangan bolak balik

Meliputi:Meliputi:•Bentuk dan Pengukuran Arus dan Tegangan Listrik Bolak-Balik

•Rangkaian Arus Bolak-Balik•Rangkaian Seri RLC•Daya Pada Rangkaian Arus Bolak-Balik

FISIKA SMA online http://fisika-sma.usFISIKA SMA online http://fisika-sma.us2

Generator Listrik Arus Bolak BalikGenerator Listrik Arus Bolak Balik

Prinsip dasar generator arus bolak-Prinsip dasar generator arus bolak-balikbalik adalah sebuah kumparan adalah sebuah kumparan

berputar dengan kecepatan sudut ω berputar dengan kecepatan sudut ω yg berada didalam medan megnetik. yg berada didalam medan megnetik.

Generator ini menghasilkan gaya Generator ini menghasilkan gaya listrik induksi yang berbentuk listrik induksi yang berbentuk

sinusoida, yang dinyatakan secara sinusoida, yang dinyatakan secara matematikmatematik::

FISIKA SMA online http://fisika-sma.usFISIKA SMA online http://fisika-sma.us

sinmVV

tVV m sin

atau sin tNAB

4

Nilai efektif (root means Nilai efektif (root means square/rms)square/rms)

Nilai efektif diperoleh melalui Nilai efektif diperoleh melalui pembacaan alat ukur listrik AC, pembacaan alat ukur listrik AC, seperti seperti voltmeter ACvoltmeter AC dan dan amperemeter ACamperemeter AC. .


Nilai maksimumNilai maksimum Nilai maksimum diperoleh melalui Nilai maksimum diperoleh melalui pembacaan pada alat ukur listrik pembacaan pada alat ukur listrik

osciloskoposciloskop..

Nilai Maksimum dan EfektifNilai Maksimum dan Efektif

5

Nilai efektif (root means Nilai efektif (root means square/rms)square/rms)

Nilai tegangan/arus bolak-balik (ac) Nilai tegangan/arus bolak-balik (ac) yang dapat menghasilkan panas yang dapat menghasilkan panas sama besar dgn panas yg dihasilkan sama besar dgn panas yg dihasilkan oleh tegangan/arus searah (dc). oleh tegangan/arus searah (dc).


Nilai maksimumNilai maksimum Nilai maksimum ditulis sebagai Vmaks Nilai maksimum ditulis sebagai Vmaks

= Vm atau dalam arus Imaks = Im. = Vm atau dalam arus Imaks = Im. Dalam arus bolak balik terdapat dua Dalam arus bolak balik terdapat dua

nilai maksimum, yaitu maksimum nilai maksimum, yaitu maksimum positif dan maksimum negatif. Bila positif dan maksimum negatif. Bila

dua nilai maksimum tersebut dua nilai maksimum tersebut dijumlahkan disebut sebagai nilai dijumlahkan disebut sebagai nilai

puncak-ke-puncak (peak-to-peak).puncak-ke-puncak (peak-to-peak).

2VV efm

2ii efm

Nilai Maksimum dan EfektifNilai Maksimum dan Efektif

6

Hubungan antara harga maksimum dan efektifHubungan antara harga maksimum dan efektif

VVefef = tegangan efektif (V) = tegangan efektif (V)

VVmm = tegangan maksimum (V) = tegangan maksimum (V)

iiefef = arus efektif (A) = arus efektif (A)

iimm = arus maksimum (A)= arus maksimum (A)

Hubungan antara harga maksimum dan rata-Hubungan antara harga maksimum dan rata-ratarata

VVrr = tegangan rata-rata (V) = tegangan rata-rata (V)

VVmm = tegangan maksimum (V)= tegangan maksimum (V)

iirr = arus rata-rata (A)= arus rata-rata (A)

iimm = arus maksimum (A) = arus maksimum (A)

2

2

mef

mef

VV

ii

m

r

mr

VV

ii

2

2


Diagram FasorDiagram Fasor

Diagram fasorDiagram fasor merupakan diagram yang merupakan diagram yang menyatakan hubungan antara sudut fase menyatakan hubungan antara sudut fase dan suatu vektor, di mana sepanjang dan suatu vektor, di mana sepanjang fasor menyatakan nilai maksimum suatu fasor menyatakan nilai maksimum suatu besaran dan proyeksi fasor terhadap besaran dan proyeksi fasor terhadap sumbu vertikal menyatakan nilai sesaat sumbu vertikal menyatakan nilai sesaat suatu besaran.suatu besaran.


Rangkaian Hambatan MurniRangkaian Hambatan Murni

tsinii

tsinVV

m

mR

RANGKAIAN - R

Vac

VR

RANGKAIAN - R

Rangkaian Arus Bolak-BalikRangkaian Arus Bolak-Balik

R.iVR


Grafik R dan Diagram Grafik R dan Diagram FasorFasor

tVV mR sintII mR sin


Sebuah kumparan induktor Sebuah kumparan induktor mempunyai induktansi diri mempunyai induktansi diri LL dipasangkan tegangan bolak-balik dipasangkan tegangan bolak-balik VV, , maka pada ujungmaka pada ujung22 kumparan timbul kumparan timbul GGL induksiGGL induksi

BesarBesar Hambatan induktifHambatan induktif XXLL : :

XXLL = hambatan induktif (Ohm)= hambatan induktif (Ohm)

dt

diL

L.f2L.X L

Rangkaian Hambatan Rangkaian Hambatan Induktif (Reaktansi Induktif (Reaktansi Induktif)Induktif)


RANGKAIAN - L

Vac

VL

)t( sinVV21

mL

tsinii m


Grafik L dan Diagram Grafik L dan Diagram FasorFasor

)t( sinVV21

mL

tsinii m LL X.iV

L.X L


Sebuah kapasitor dengan kapasitas C dihubungkan dg tegangan bolak-balik V, maka pada kapasitor itu menjadi bermuatan, sehingga pada plat2-nya mempunyai beda potensial sebesar

Besar hambatan kapasitif XC :

C

QV

C.f2

1

C.

1X C

Rangkaian Hambatan Rangkaian Hambatan Induktif (Reaktansi Induktif (Reaktansi Induktif)Induktif)


Vac

VC

RANGKAIAN - C

)t( sinVV21

mC

tsinii m


Grafik C dan Diagram Grafik C dan Diagram FasorFasor

)t( sinVV21

mC

tsinii m CC X.iV

C

1XC


Hambatan seri Hambatan seri RR dan dan XXLL dihubungkan dg teg. bolak-balik dihubungkan dg teg. bolak-balik VV..

Hukum Ohm IHukum Ohm I : :

VVRR = beda potensial antara ujung2 R= beda potensial antara ujung2 R

VVLL = beda potensial antara ujung2 = beda potensial antara ujung2 XXLL

Besar Besar tegangan totaltegangan total V V

ditulis secara vektor :ditulis secara vektor :

Hambatan Hambatan RR dan dan XXLL juga dijumlahkan secara vektor : juga dijumlahkan secara vektor :

Z Z = = impedansiimpedansi (Ohm) (Ohm)

Kuat arusKuat arus yg mengalir yg mengalir

pada rangkaian ini adalah :pada rangkaian ini adalah :

X.iV

R.iV

LL

R

XR

V

Z

Vi

2L

2

VVV 2L

2R

XRZ 2L

2

Rangkaian Rangkaian R-L SeriR-L Seri


Hambatan Hambatan seri Rseri R dan dan XXCC dihubungkan dg teg. bolak-balik dihubungkan dg teg. bolak-balik VV..

Hukum Ohm IHukum Ohm I : :

VVRR = beda potensial antara ujung2 R = beda potensial antara ujung2 R

VVCC = beda potensial antara ujung2 = beda potensial antara ujung2 XXCC

Besar Besar tegangan totaltegangan total V V

ditulis secara vektor :ditulis secara vektor :

Hambatan Hambatan R R dan dan XXCC juga dijumlahkan secara vektor :juga dijumlahkan secara vektor :

ZZ = = impedansiimpedansi (Ohm) (Ohm)

Kuat arusKuat arus yg mengalir yg mengalir

pada rangkaian ini adalah :pada rangkaian ini adalah :

X.iV

R.iV

CC

R

XR

V

Z

Vi

2C

2

VVV 2C

2R

XRZ 2C

2

Rangkaian Rangkaian R-C SeriR-C Seri


X.iV

X.iV

R.iV

CC

LL

R

)XX(R

V

Z

Vi

2CL

2

)VV(VV 2CL

2R

)XX(RZ 2CL

2

Rangkaian Rangkaian RLC SeriRLC Seri


Grafik RLC dan Diagram Grafik RLC dan Diagram FasorFasor

tsinVV RmR 2

-t sinVV CmC

2t sinVV LmL


Fasor Tegangan Fasor Tegangan Rangkaian Seri RLCRangkaian Seri RLC

22CLR VVVV

R

CL

V

VV tan


Fasor Impedansi Fasor Impedansi Rangkaian RLCRangkaian RLC

22CL XXRZ

R

XX CL tan


InduktifInduktif

• XL > XC atau > 0

Arus tertinggal dari tegangan sebesar

Sifat RangkaianSifat Rangkaian


• XL < XC atau < 0

Arus mendahului tegangan sebesar



KapasitifKapasitif

22

• XL = XC atau < 0

ffr r = = Frekuensi resonansiFrekuensi resonansi


LCfr 2

1


Resistif atau ResonansiResistif atau Resonansi

23

Daya Pada Rangkaian ABBDaya Pada Rangkaian ABB

Daya rata-rata atau daya rangkaian (P)Daya rata-rata atau daya rangkaian (P)

cosefef IVP

Faktor Daya ditentukan dari diagram Faktor Daya ditentukan dari diagram fasor tegangan maupun impedansifasor tegangan maupun impedansi

cosZR cosVVR

22RIP ef


CONTOH SOALCONTOH SOAL

1.1. JalaJala22 listrik di rumah mempunyai beda tegangan listrik di rumah mempunyai beda tegangan 220 V220 V, , berapakah harga berapakah harga tegangan maksimumnyategangan maksimumnya ? ?

2.2. Hambatan Hambatan 1000 1000 , kumparan , kumparan 0,5 0,5 HH, kapasitas , kapasitas 0,2 0,2 FF dirangkaikan seri dan dihubungkan dengan sumber dirangkaikan seri dan dihubungkan dengan sumber tegangan arus bolak balik yang frekuensi angulernya tegangan arus bolak balik yang frekuensi angulernya 5000 5000 rad/srad/s. tentukan berapa besar i. tentukan berapa besar impedansi rangkaianmpedansi rangkaian tersebut tersebut !!

3.3. Pada rangkaian RLC seri dengan Pada rangkaian RLC seri dengan R = 80 OhmR = 80 Ohm, , XXLL = 100 = 100 OhmOhm, dan , dan XXCC = 40 Ohm = 40 Ohm, disambungkan dengan sumber , disambungkan dengan sumber tegangan bolak-balik yang mempunyai tegangan tegangan bolak-balik yang mempunyai tegangan maksimum maksimum 120 V120 V. Tentukan . Tentukan arus maksimumarus maksimum pada pada rangkaian.rangkaian.

4.4. Pada frekuensi Pada frekuensi 100 Hz100 Hz, reaktansi dari sebuah kapasitor , reaktansi dari sebuah kapasitor adalah adalah 4000 Ohm4000 Ohm dan reaktansi dari sebuah induktor dan reaktansi dari sebuah induktor adalah adalah 1000 Ohm1000 Ohm. Jika kapasitor dan induktor itu dipasang . Jika kapasitor dan induktor itu dipasang pada sebuah rangkaian, maka pada pada sebuah rangkaian, maka pada frekuensifrekuensi berapakah berapakah resonansiresonansi terjadi ? terjadi ?


CONTOH SOALCONTOH SOAL

5.5. Pada rangkaian RLC seri dengan Pada rangkaian RLC seri dengan R = 40 OhmR = 40 Ohm, , XXLL = 50 = 50 OhmOhm, dan , dan XXCC = 20 Ohm = 20 Ohm, disambungkan dengan sumber , disambungkan dengan sumber tegangan bolak-balik yang mempunyai tegangan efektif tegangan bolak-balik yang mempunyai tegangan efektif 110 V110 V. Tentukan . Tentukan dayadaya yang digunakan oleh seluruh yang digunakan oleh seluruh rangkaian.rangkaian.

6.6. Rangkaian RLC seri terdiri dari hambatan Rangkaian RLC seri terdiri dari hambatan 400 400 , , kumparan kumparan 0,2 0,2 HH dan kapasitor dan kapasitor 2 2 FF dirangkaikan secara dirangkaikan secara seri. Kemudian ujung-ujung rangkaian tersebut seri. Kemudian ujung-ujung rangkaian tersebut dihubungkan pada tegangan arus bolak balik dihubungkan pada tegangan arus bolak balik VV = 200 sin = 200 sin 1000 t.1000 t. Tentukan : Tentukan :

a)a) impedansiimpedansi rangkaian, rangkaian, b)b) kuat arus maksimumkuat arus maksimum yang melewati rangkaian, yang melewati rangkaian,c)c) tegangan maksimumtegangan maksimum antaranya ujung-ujung tiap antaranya ujung-ujung tiap

komponen,komponen,d)d) beda fasebeda fase antara v dan i, antara v dan i,e)e) dayadaya yang diserap rangkaian ! yang diserap rangkaian !

SELAMAT BELAJAR YAASELAMAT BELAJAR YAA ……… ……… __


3.7. Tegangan Dan Arus Ac

Documents

Transcript of 3.7. Tegangan Dan Arus Ac