Modul 9. Fisika Dasar II I. ARUS BOLAK-BALIK Tujuan Instruksional Khusus Mahasiswa diharapkan dapat menganalisis aliran arus dalam rangkaian R-L-C II. Materi : ARUS BOLAK-BALIK 2.1 Tegangan Sinusioda 2.2 Resistor,Kapasitor atau Induktor dalam Rangkaian Arus Bolak-balik 2.3 Rangkaian Seri R-C-L 2.4 Rangkaian Paralel R-C-L 2.5 Nilai Arus,Tegangan dan Daya pada rangkaian AC 2.6 Resonansi pada Rangkaian Seri R-C-L III. Pembahasan 2.1 Tegangan Sinusoida Tegangan sumber berubah dengan waktu secara sinusoida ( Gambar 9.1 ) yang dinyatakan oleh persamaan sebagai berikut : v V m sin t ( 9.1 ) Atau v ( t ) = vm sin ( 2π f t + Φ ) Dimana, v = tegangan sesaat Vm = tegangan maksimum atau amplitude = frekuensi sudut = 2 f T = periode tegangan T Vm t 0 http://www.mercubuana.ac.id Gambar 9.1 Grafik tegangan berubah dengan waktu secara sinusoida V rms = 2 vm / √ 2 atau V rms 2 = vm2 / 2 2.2 Resistor, Kapasitor dan Induktor dalam rangkaian Arus Bolak-balik Resistor dalam rangkaian AC Jika tahanan R dihubungkan dengan sumber tegangan AC ( Gambar 9.2.a ), maka arus melemah dan menguat mengikuti GGL Bolak-balik sesuai hukum Ohm, yaitu I = V/R . Beda potensial antara a dan b adalah : V ab v V m sin t Karena arus nol pada saat tegangan nol dan arus mencapai puncak pada saat tegangan juga mencapainya, maka arus dan tegangan disebut sefase.( Gambar 9.2.b ). i,v a b i v R I t Gamar 9.2.b Grafik tegangan sesaat dan arus sebagai fungsi waktu Gambar 9.2.a Resistor pada sumber tegangan AC Arus sesaat yang melalui resistor sebagai berikut : i v R Vm sin t R atau Vm Im R i I m sin t ( 9.4 ) ( 9.5 ) Kapasitor dalam rangkaian AC Jika kapasitor dihubungkan dengan sumber tegangan AC( Gambar 9.3.a ), maka plat-plat kapasitor mendapat muatan-muatan dalam jumlah yang sama , yaitu : q CV ab CV m sin t http://www.mercubuana.ac.id ( 9.7 ) Induktor dalam rangkaian AC Induktor murni dengan induktansi L, dihubungkan dengan pada sumber tegangan AC( Gambar 7.4.a ) bila i menyatakan arus sesaat yang melalui induktor. Maka beda potensial antara ujung-ujung induktor adalah : L di dt Vm sint L di di 0 atau dt L di dt Vm sint Vm sint.dt L sehingga diperoleh : i V Vm cost m sin(t L L ) 2 atau Vm Im L ( 9.12 ) maka arus sesaat dinyatakan : ) 2 i I m sin(t ( 9.13 ) fase arus melalui inductor tertinggal / 2 terhadap fase tegangannya. L i,v i v t Gambar 9.4.a Induktor dihubungkan dengan sumber AC Gambar 9.4.b Grafik arus sesaat dan tegangan sebagai fungsi waktu Contoh 1 : Sebuah kumparan memiliki resistansi R = 1 dan induktansi 0,3 H. Hitung arus yang melewati kumparan tersebut, jika: a. dipasang pada sumber 120 volt DC http://www.mercubuana.ac.id