Fisika Dasar II

Rangkaian Arus ACR,L,C Murni

Arus AC

Arus bolak-balik (AC/alternating current) adalah arus listrik dimana besarnya dan arahnya arus berubah-ubah secara bolak-balik. Bentuk gelombang dari listrik arus bolak-balik biasanya berbentuk gelombang sinusoida, karena ini yang memungkinkan pengaliran energi yang paling efisien.

Gerak lengkap (bolak-balik) dinamakan satu periode.Jangka waktu satu periode adalah (t) detik (waktu periode).Banyaknya periode setiap detik dinamakan frekuensi,dimana satuan utuk frekuensi adalah Hertz (Hz).

Nilai efektif kuat arus/tegangan AC adalah arus/tegangan AC yang dianggap setara dengan kuat arus/tegangan AC yang menghasilkan jumlah kalor yang sama ketika melalui suatu penghantar dalam waktu yang sama.

Kuat arus efektif : Ief= Imaks/Tegangan efektif : Vef= Vmaks/

Generator adalah alat yang dapat menimbulkan sumber tegangan. Arus dan tegangan ac dapat dengan mudah dihasilkan oleh generator ac. Cukup dengan memutar sebuah gelung di antara medan magnetik yang dihasilkan oleh pasang kutub U-S sebuah magnet.

Arus dan teganganbolak-balik dapat dinyatakan dalam fungsi berikut:

i= Im sin ωtv= Vm sin ωt

Im dan Vm menyatakan nilai maksimum dari arus dan tegangan. Arus listrik dan tegangan bolak balik dapat dinyatakan dalam diagram fasor ( diagram yang menyatakan suatu besaran dalam vektor )

Tegangan Bolak-Balik (V) yang ditimbulkan oleh generator :V=Vm sin ωt =2πf = frekuensi anguler

ArusBolak-Balik(I) yangmengalir adalah :I=V/R=Vm/Rsin ωtI=Im sin ωtVm = tegangan maksimum

Generator

Rangkaian arus AC L,R,C murni

Alat ukur arus atau tegangan ac menunjukkan nilai efektif arus atau tegangan.Alat ukur tegangan ac disebut voltmeter ac,sedangkan alat ukur arus ac disebut amperemeter.Bila hambatan murni sebesar R berada dalam rangkaian arus bolak-balik, besar tegangan pada hambatan berubah-ubah secara sinusoidal, demikian juga kuat arusnya. Antara kuat arus dan tegangan tidak ada perbedaan fase, artinya pada saat tegangan maksimum, kuat arusnya mencapai harga maksimum pula

Resistor R saja, induktor L saja dan kapasitor C saja terdapat dalam rangkaian ac. Hukum ohm dalam masing-masing rangkaian adalah XR=VR/IRIR=VL/ILdan XC=VC/

Sudut fase antara kuat arus dan teganganVR= Vm Sin ωtVL= Vm sin (ωt-90)VC= Vm sin (ωt-90)

Tegangan antara ujung rangkaian seri L,R,C, yaitu VAB=V adalah jumlah fasor antara VR, VL, dan VC : V= VR + VL + VCBesar tegangan VAB atau V adalah V=√([VR2+(VL+VC)2])

Arah fasor Vtgθ= VL – VC/RTegangan masing-masing komponenVR= i RVL= i XL

dan VC= i XC

Rangkaian Resesif, Induktif dan Kapasitif Murnia. Rangkaian Resistor Murni (R)

Pada rangkaian resesif murni arus dan tegangan sefase, artinya dalam waktu yang sama besar sudut fasenya sama.Persamaan tegangan dan arus sesaatnya adalah :

Dan hubungan antara Vm dan Im

Keterangan :V  = tegangan sesaat/pada waktu tertentu (V)I   = arus sesaat (A)R  = hambatan (ohm)

b. Rangkaian Induktif Murni (L)

Pada rangkaian Induktif murni arus terlambat 900 dari tegangan atau tegangan mendahului 900 dari arusnya.

Keterangan :

maka persamaan arus sesaat :

jika persamaan arus sesaat :

maka persamaan tegangan sesaatnya :

Atau Jika persamaan tegangan sesaatnya :

dan hubungan antara Vm dan Im :

c. Rangkaian Kapasitif Murni (C)

Pada rangkaian Kapasitif murni arus mendahului 900 dari tegangan atau tegangan terlambat 900 dari arusnya.

Keterangan : XL  = reaktansi kapasitif (ohm)C    = kapasitas kapasitor (C)

jika persamaan arus sesaat :

maka persamaan tegangan sesaatnya :

atau Jika persamaan tegangan sesaatnya :

maka persamaan arus sesaat :

dan hubungan antara Vm dan Im :

Faktor Daya dan Daya Rangkaian

a. Faktor Daya

besarnya faktor daya juga dapat dicari dengan rumus :

b. Daya Rangkaian Arus Bolak-balik

besarnya daya disipas atau transfer laju energi (P) dapat dicari dengan beberapa rumus sebagai berikut :

ketiga rumus di atas memerlukan faktor daya untuk mencari besarnya daya (P). besarnya daya juga samadengan daya nyata (Pnyata) yang telah dibaha sebelumnya.

Sampai Jumpa