KELOMPOK 21. Cardiman

2. Danu Widodo3. Daryanto

4. Deni Himawan5. Dwi Lestari

6. Dyah Setyaningrum7. Eko Priyanto8. Fitri Amalia

9. Gatot Budi Santoso

Pengertian Arus Bolak Balik

Arus bolak-balik (AC/alternating current) adalah arus listrik dimana besarnya dan arahnya arus berubah-ubah secara bolak-balik. Berbeda dengan arus searah dimana arah arus yang mengalir tidak berubah-ubah dengan waktu. Bentuk gelombang dari listrik arus bolak-balik biasanya berbentuk gelombang sinusoida, karena ini yang memungkinkan pengaliran energi yang paling efisien. Namun dalam aplikasi-aplikasi spesifik yang lain, bentuk gelombang lain pun dapat digunakan, misalnya bentuk gelombang segitiga (triangular wave) atau bentuk gelombang segi empat (square wave).

FORMULASI ARUS DAN TEGANGAN BOLAK-BALIK

Sehingga persamaan tegangan bolak-balik dapat dinyatakan sebagai berikut:

tT

vv2

sinmaxftvv 2sinmax or

Jika tegangan bolak-balik dipasang pada suatu rangkaian, maka arus yang mengalir pada rangkaian juga merupakan arus bolak-balik yang berubah terhadap waktu menurut fungsi sinus, sehingga arus bolak-balik dapat dinyatakan dengan persamaan:

tT

II2

sinmaxtII sinmax ftII 2sinmax or

Keterangan:T = periode (s) f = frekuensi (Hz)w = kecepatan sudut (rad/s)

NILAI EFEKTIF TEGANGAN DAN ARUS BOLAK-BALIK

Nilai arus atau tegangan bolak-balik yang dianggap setara dengan arus atau tegangan searah disebut nilai efektif arus atau tegangan bolak-balik.

maxmax 707,02

vv

vef max

max 707,02

II

I ef and

Keterangan: I = nilai efektif arus boalk-balik (A)Imax = arus maksimum (A) v = nilai efektif tegangan bolak-balik (volt)vmax = tegangan maksimum (volt)

Nilai efektif arus dan tegangan bolak-balik dapat diukur dengan menggunakan alat seperti amperemeter AC, galvanometer AC (untuk arus) dan volmeter AC (untuk tegangan).

CONTOH SOAL FORMULASI ARUS DAN TEGANGAN BOLAK-BALIK

Sebuah volmeter AC dihubungkan ke sumber tegangan AC menunjukkan nilai 110 Volt, hitung:

a. tegangan maksimum (vmax)?

b. arus efektif yang mengalir melalui hambatan 50 W yang

dihubungkan ke sumber tegangan?

Contoh

50 W

110 V

FORMULASI ARUS DAN TEGANGAN BOLAK-BALIK

volt2110

volt

voltVV ef

2110

)2)(110(2max

Vef = 110 volt

R = 50 W

a. Vmax = ….?

b. Ief = …?

a.

Jadi, tegangan maksimumnya adalah

Penyelesaian

b.

Avolt

R

VI efef 2.2

50

110

Jadi, pada R = 50 W mengalir arus 2.2 A

JENIS JENIS KOMPONEN LISTRIK

Komponen listrik R, L dan C bila dialiri arus listrik bolak balik akan menghambat jalannya muatan yang dikenal sebagai reaktansi, X

Reaktansi Resistif XR Reaktansi capasitif XC Reaktansi induktif XL Hubungan antara arus listrik bolak balik dan potensial listrik pada

komponen listrik R, L dan C * Hambatan listrik, R, fasa sama * Induktor, L, fasa arus listrik akan lambat sebesar π/2 dibanding potensial * Kapasitor, C, fasa arus listrik lebih cepat sebesar π/2 dibanding potensial

RESONANSI Rangkaian R-L-C seri berada pada keadaan resonansi jika harga reaktansi induktif XL sama dengan harga reaktansi kapasitif XC, sehingga pada keadaan ini XL-XC = 0 atau rangkaian impedansi sama dengan hambatan (Z = R).

LCf

CfLf

XX

O

CL

2

1

2

12

Selain itu, pada keadaan resonansi berlaku I = V/R, hal ini karena Z = R.

Keterangan:L = induksi induktor (H)C = kapasitas kapasitor (F)f = frekuensi (Hz)

Contoh Soal

1. Perhatikan rangkaian R_L_C seri , dihubungkan dengan arus dan tegangan bolak-balik

Dari gambar diatas tentukan :a) Impedansi ?b) Arus yang mengalir rangkaianc) Beda potensial antara A –B, B-C dan C-D

PENYELESAIAN

Penyelesaian :Diketahui :  R = 30 ohm,

L = 0,4 H, C = 125 µ FV total = V sumber =

100 Volt, f = 50/∏ Hz.Ditanyakan :

a) Z = …….?b) I eff = ……?c) VAB= ….? VBC= …?

Dan VCD = …?Jawaban :

a) XL = w L = 2∏fL = 2∏50/∏. 0,4 = 40 Ω

Xc= 1/w C = 1/2∏f C = 1/2∏.50/∏. 125 . 10-6

XC = 1000000/12500 = 80 Ω

b. I ef= V/Z = 100/50 = 2 Ac. VAB = i. R = 2. 30 = 60 VoltVBC = i.XL = 2 . 40 = 80 VoltVCD = i.XC = 2. 80 = 160 Volt

DAYA PADA RANGKAIAN ARUS BOLAK-BALIK

Pada rangkaian arus bolak-balik, dayanya dapat ditentukan dengan persamaan sebagai berikut:

Refef VIRIP 2

dimana

P = daya (watt)

Ief = nilai efektif arus bolak-balik (A)

R = hambatan (W)

VR = tegangan pada hambatan (volt)

RANGKAIAN ARUS BOLAK-BALIK

Contoh

R L C

Lihatlah gambar rangkaian R-L-C seri berikut ini:

Jika hambatan R = 40 W, induktansi L = 8 H dan kapasitansi C = 8 mF dipasang pada sumber tegangan yang mempunyai tegangan efectif 110 volt dan laju sudut 375 rad/s, maka hitung:1. arus efektif pada rangkaian?2. daya pada rangkaian?

RANGKAIAN ARUS BOLAK-BALIK

Penyelesaian

300)108)(375(

1

300)8,0)(375(

6FC

VX

HLX

srad

efC

srad

L

a. arus efektif (Ief)

R = 40 W

Then,

Avolt

volt

Z

VI efef

2,250

110

)330300()40(

11022

Jadi, arus efektif pada rangkaian adalah 2,2 A

RANGKAIAN ARUS BOLAK-BALIK

watt

Avolt

Z

RIV

IV

IVP

efef

efef

6.193

30

40)2.2)(110(

cos

cos

Jadi, daya pada rangkaian adalah 193,6 watt

b. Daya (P)