arus bolak balik
DESCRIPTION
MATERI PRESENTASI FISIKA UNTUK ANAK SMA KELAS XII PADA SEMESTER GANJIL. SUDAH SAYA SUSUN DENGAN RINCI, MENARIK DAN DETAIL, SEHINGGA MEMUDAHKAN ANDA UNTUK MEMPELAJARINYA. Kunjungi saya di http://aguspurnomosite.blogspot.comTRANSCRIPT
Adaptif
ARUS BOLAK BALIK
Drs. Agus Purnomoaguspurnomosite.blogspot.com
Adaptif
> arahnya selalu sama setiap waktu
>besar arus bisa berubah
ARUS SEARAH
Adaptif
Arah arus berubah secara bergantian
ARUS BOLAK BALIK
Adaptif
Arus Bolak-Balik SinusoidalARUS BOLAK BALIK
Adaptif
Sudut Fase & Beda Fase
AdaptifIsi dengan Judul Halaman Terkait
Formulasi Arus dan Tegangan Bolak-Balik
Hal.: 6
Persamaan e and v di atas sesuai dengan persamaan simpangan pada gerak harmonik sederhanan, yaitu x = A sin wt. Berdasarkan hal tersebut, maka tegangan bolak-balik mempunyai frekuensi dan periode seperti halnya dengan gerak harmonik sederhana. Dalam hal ini frekuensi dan periode tegangan bolak-balik berhubungan dengan pengulangan keadaan maksimum dan minimum dari nilai tegnagan. Besaran frekuesi dan periode tegangan bolak-balik ini dapat ditentukan dengan persamaan berikut:
t sinmax tvv sinmaxor
2
f2
T and
AdaptifIsi dengan Judul Halaman TerkaitHal.: 7
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)
Formulasi Arus dan Tegangan Bolak-Balik
Adaptif
Nilai efektif tegangan dan arus bolak-balikNilai 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).
AdaptifIsi dengan Judul Halaman Terkait
FORMULASI ARUS DAN TEGANGAN BOLAK-BALIK
Hal.: 9
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
AdaptifIsi dengan Judul Halaman Terkait
FORMULASI ARUS DAN TEGANGAN BOLAK-BALIK
volt2110
Hal.: 10
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
AdaptifIsi dengan Judul Halaman Terkait
RANGKAIAN ARUS BOLAK-BALIK
Hal.: 11
Rangkaian resistif
V, I
0 180 360 540 720 wt
R
V
Karena rangkaian resistif dianggap tidak mempunyai induktansi dan kapasitas, maka rangkaian resistif tidak tidak dipengaruhi oleh perubahan medan magnet disekitarnya. Berdasarkan hal tersebut, maka pada rangkaian resistif, arus dan tegangan bolak-balik mempunyai fase yang sama atau beda fasenya nol. Keadaan ini dapat digambarkan dengan grafik fungsi sudut fase dari arus dan tegangan seperti disamping.
AdaptifIsi dengan Judul Halaman TerkaitHal.: 12
Rangkaian induktif
L
V
tII sinmax
)sin( 2max tvv
Pada rangkaian induktif, arus listrikmempunyai fase yang berbeda dengan tegangan. Hal ini, tegangan V mendahului arus dengan beda fase sebesar p/2 atau 90o. Keadaan ini dapat digambarkan dengan grafik fungsi sudut fase arus dengan tegangan seperti disamping.
RANGKAIAN ARUS BOLAK-BALIK
AdaptifIsi dengan Judul Halaman TerkaitHal.: 13
Meskipun pada rangkaian induktif tidak terdapat resistor, tetapi pada rangkaian ini terdapat sebuah besaran yang mempunyai sifat yang sama dengan hambatan listrik, yaitu reaktansi induktif, yang besarnya dapat ditentukan sebagai berikut:
fLLI
V
I
VX
ef
efL 2
max
max
Keterangan:XL = reaktansi induktif (W) f = frekuensi (Hz) w = kecepatan sudut (rad/s) L = induktansi induktor (H)
RANGKAIAN ARUS BOLAK-BALIK
AdaptifIsi dengan Judul Halaman TerkaitHal.: 14
Rangkaian kapasitif
C
V
Sesuai dengan persamaan I dan V di atas, maka pada rangkaian kapasitif, arus listrik mempunyai beda fase sebesar p/2 dengan tegangan. Hal ini, arus I menda-hului tegangan V dengan beda fase p/2 atau 90o. Keadaan ini dapat digambarkan dengan grafik fungsi sudut fase dari arus dan tegangan seperti di samping.
tvv sinmax
)sin( 2max tII
RANGKAIAN ARUS BOLAK-BALIK
AdaptifIsi dengan Judul Halaman TerkaitHal.: 15
Seperti juga pada rangkaian induktif, maka pada rangkaian kapasitif terdapat sebuah besaran reaktansi yang yang disebut reaktansi kapasitif dan besarnya dapat ditentukan sebagai berikut:
fCCI
V
I
VX
ef
efC 2
11
max
max
Keterangan:XL = reaktansi kapasitif (W) f = frekuensi (Hz) w = kecepatan sudut (rad/s) C = kapasitas kapasitor (F)
RANGKAIAN ARUS BOLAK-BALIK
AdaptifIsi dengan Judul Halaman Terkait
RANGKAIAN GABUNGAN SERI
Hal.: 16
Rangkaian R-L seri
VL
VR
V
I
R L
VR VL
V
22LXRIV
ZIV .
R
X L
Keterangan:Z = impedansi (W)j = beda fase
Jika gabungan seri antara resistor R dan induktor L dipasang pada sumber tegangan bolak-balik, maka tegangan induktor VL mendahului arus I dengan beda fase p/2 atau 90o, sedangkan tegangan resistor VR mempunyai fase yang sama dengan arus I. Keadaan ini dapat digambarkan dengan diagram fasor seperti di samping.
AdaptifIsi dengan Judul Halaman TerkaitHal.: 17
Vc
VR
V
I
Rangkaian R-C seriJika gabungan seri antara resistor R dengan kapasitor C dipasang pada sumber tegangan bolak-balik, maka tegangan kapasitor VC tertinggal oleh arus I dengan beda fase 90o, sedangkan tegangan resistor VR mempunyai fase yang sama dengan arus I. Keadaan ini dapat dapat digambarkan dengan diagram fasor seperti di samping.
22CXRIV
ZIV .
R
XC
Keterangan:Z = impedansi (W)j = beda fase
R C
VR VC
V
RANGKAIAN GABUNGAN SERI
AdaptifIsi dengan Judul Halaman TerkaitHal.: 18
VL- VC
VR
V
IVC
- VC VL
R L
VR VL
V
C
VC
Rangkaian R-L-C seriKetika gabungan seri antara resistor R, induktor L dan kapasitor C dihubungkan dengan sumber tegangan AC, maka tegangan resistor VR mempunyai fase yang sama dengan araus I, tegangan induktor VL mendahului arus I dengan beda fase 90o, dan tegangan kapasitor VC tertinggal oleh arus I dengan beda fase 90o. Keadaan ini dapat digambarkan dengan diagram fasor seperti berikut:
22 )( CL XXRIV
ZIV .
R
XC
RANGKAIAN GABUNGAN SERI
AdaptifIsi dengan Judul Halaman Terkait
RESONANSI
Hal.: 19
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)
AdaptifIsi dengan Judul Halaman Terkait
DAYA PADA RANGKAIAN ARUS BOLAK-BALIK
Hal.: 20
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)
AdaptifIsi dengan Judul Halaman TerkaitHal.: 21
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?
ARUS BOLAK BALIK
AdaptifIsi dengan Judul Halaman TerkaitHal.: 22
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
ARUS BOLAK BALIK
AdaptifIsi dengan Judul Halaman TerkaitHal.: 23
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)
ARUS BOLAK BALIK
AdaptifIsi dengan Judul Halaman TerkaitHal.: 24
1. Sebuah kumparan mempunyai induktansi 0,04 H, tentukan:
a. reaktansi induktifnya jika dihubungkan dengan tegangan AC
yang mempunyai frekuensi anguler 10 rad/s?
b. kuat arus maksimum jika tegangannya 20 volt?
2. Sebuah kapasitor mempunyai kapasitansi 12,5 mF disusun seri
dengan hambatan 60 W kemudian dihubungkan dengan tegangan
AC 120 volt. Jika frekuensi angulernya 1000 rad/s, hitunglah kuat
Arus dan beda fase antara V dan I pada rangkaian tersebut?
LATIHAN ARUS BOLAK BALIK
AdaptifIsi dengan Judul Halaman TerkaitHal.: 25
C = 5 mF dihubungkan dengan sumber tegangan AC yang
mempunyai frekuensi anguler 1000 rad/s. Hitunglah:
a. impedansi rangkaian?
b. induktansi diri jika terjadi resonansi?
c. beda fase antara V dan I?
4. Lihatlah pada gambar rangkaian berikut ini!
R=400W
L=0.5 H C=5 mF
V = 100 sin(1000t) volt
Hitunglah:
a. arus efektif pada rangkaian?
b. daya pada rangkaian?
c. faktor daya?
LATIHAN ARUS BOLAK BALIK
AdaptifIsi dengan Judul Halaman TerkaitHal.: 26
aguspurnomosite.blogspot.com