RangkaianArus Bolak Balik

Rudi Susanto

Arus Searah

• Arahnya selalu sama setiap waktu

• Besar arus bisa berubah

Arus Bolak-Balik

• Arah arus berubah secara bergantian

Arus Bolak-Balik Sinusoidal

Arus Bolak-Balik Sinusoidal

Rangkaian Hambatan Murni

tii

tVV

m

m

sin

sin

Rangkaian Hambatan Induktif

Sebuah kumparan induktor mempunyaiinduktansi diri L dipasangkan tegangan bolak-balik V, maka pada ujung2 kumparan timbulGGL induksi

Hambatan induktif XL mempunyai harga :

XL = hambatan induktif (Ohm)

dt

diL

)sin(

sin

21

tii

tVV

m

m

LfLX L .2.

Rangkaian Hambatan Kapasitif

Sebuah kapasitor dengan kapasitas Cdihubungkan dg tegangan bolak-balik V, makapada kapasitor itu menjadi bermuatan, sehinggapada plat2nya mempunyai beda potensialsebesar

Besar hambatan kapasitif XC :

C

QV

)sin(

sin

21

tii

tVV

m

m

CfCXC

.2

1

.

1

Rangkaian R-L Seri

Hambatan seri R dan XL dihubungkan dg teg. bolak-balik V.Hukum Ohm I :

VR = beda potensial antara ujung2 RVL = beda potensial antara ujung2 XL

Besar tegangan total V ditulis secara vektor :

Hambatan R dan XL juga dijumlahkan secara vektor :Z = impedansi (Ohm)

Kuat arus yg mengalir pada rangkaian ini adalah :

LL

R

iXV

iRV

22

LXR

V

Z

Vi

22

LR VVV

22

LXRZ

Rangkaian R-C Seri

Hambatan seri R dan XC dihubungkan dg teg. bolak-balik V.Hukum Ohm I :

VR = beda potensial antara ujung2 RVC = beda potensial antara ujung2 XC

Besar tegangan total V ditulis secara vektor :

Hambatan R dan XC juga dijumlahkan secara vektor :Z = impedansi (Ohm)

Kuat arus yg mengalir pada rangkaian ini adalah :

CC

R

iXV

iRV

22

CXR

V

Z

Vi

22

CR VVV

22

CXRZ

Rangkaian R-L-C Seri

Hambatan seri R, XL dan XC dihubungkan dg teg. bolak-balik V.Hukum Ohm I :

VR = beda potensial antara ujung2 RVC = beda potensial antara ujung2 XC

VL = beda potensial antara ujung2 XL

Besar tegangan total V ditulis secara vektor :

Hambatan R, XL dan XC juga dijumlahkan secara vektor :Z = impedansi (Ohm)

Kuat arus yg mengalir pada rangkaian ini adalah :

CC

LL

R

iXV

iXV

iRV

22 )( CL XXR

V

Z

Vi

22)( CLR VVVV

22 )( CL XXRZ

Rangkaian Resonansi

Jika dalam rangkaian RLC seri XL = XC maka

Arus efektif pada rangkaian akan mencapai hargaterbesar yaitu pada

Dikatakan rangkaian dalam keadaan resonansi. Dalam halini berlaku

Jadi frekuensi resonansinya adalahC

L

XX CL

1

R

Vi

LCf

2

1

RRZ 02

Hubungan antara harga maksimumdan efektif• Hubungan antara harga maksimum dan efektif

Vef = tegangan efektif (V)Vm = tegangan maksimum (V)ief = arus efektif (A)im = arus maksimum (A)

• Hubungan antara harga maksimum dan rata-rataVr = tegangan rata-rata (V)Vm = tegangan maksimum (V)ir = arus rata-rata (A)im = arus maksimum (A)

2

2

mef

mef

VV

ii

mr

mr

VV

ii

2

2

Daya Arus Bolak-balik

Daya dalam arus searah dirumuskan P = V.i, dengan V dan iharganya selalu tetap.Tetapi untuk arus bolak-balik daya listriknya dinyatakansebagai : perkalian antara tegangan, kuat arus dan faktor daya.

Dengan :P = daya listrik bolak-balik (Watt)V = tegangan efektif (V)i = kuat arus efektif (A)Z = impedansi rangkaian (Ohm)Cos θ = faktor daya =

cosatau cos 2ZiPViP

Z

Rcos

Contoh

Rangkaian Filter

Grafik bermacam macam filter

Low Pass RC Filter

• Low Pass RC Filter mengeblok frekuensi tinggidan melewatkan frekuensi rendah.

Persamaan

Capacitive Reactance

Contoh soal

• Low pass filter terdiri dari Resistor dengan nilai 4K7ohm dirangkai dengan kapasitor dengan nilai 47nF. Tegangan yang digunakan adalah 10 V. Hitung tegangan outputnya jika filter bekerja pada frekuensi 100Hz

• Jawab

Simulasi dengan EWB

High Pass RC Filter

• Memblok frekuensi rendah danmeloloskan frekuensi tinggi

• Prinsip kerja dari filter high pass adalah dengan memanfaatkankarakteristik dasar komponen C danR,

• dimana C akan mudah melewatkansinyal AC sesuai dengan nilai reaktansikapasitifnya dan komponen R yang lebih mudah melewatkan sinyaldengan frekuensi yang rendah.

Persamaan

Simulasi dengan EWB

Rangkaian penyearah gelombangpenuh dengan filter C

Soal

1. Jala2 listrik di rumah mempunyai beda tegangan 220 V, berapakahharga tegangan maksimumnya ?

2. Pada rangkaian RLC seri dengan R = 80 Ohm, XL = 100 Ohm, dan XC= 40 Ohm, disambungkan dengan sumber tegangan bolak-balikyang mempunyai tegangan maksimum 120 V. Tentukan arusmaksimum pada rangkaian.

3. Pada frekuensi 100 Hz, reaktansi dari sebuah kapasitor adalah4000 Ohm dan reaktansi dari sebuah induktor adalah 1000 Ohm. Jika kapasitor dan induktor itu dipasang pada sebuah rangkaian, maka pada frekuensi berapakah resonansi terjadi ?

4. Pada rangkaian RLC seri dengan R = 40 Ohm, XL = 50 Ohm, dan XC = 20 Ohm, disambungkan dengan sumber tegangan bolak-balik yang mempunyai tegangan efektif 110 V. Tentukan daya yang digunakanoleh seluruh rangkaian.

Terima Kasih