TEGANGAN DAN ARUS BOLAK BALIK Arus bolak balik

TEGANGAN DAN ARUS BOLAK BALIK
SK 2
TEGANGAN DAN ARUS BOLAK BALIK
Bentuk tegangan dan arus
bolak balik
Bentuk tegangan dan arus
bolak balik
Rumus dan Keterangannya ;
v
vm
: tegangan sesaat (volt)
: tegangan maksimum (volt)
t
: waktu (sekon)

: sudut fase ketika t = 0,
biasanya diambil sama dengan 0
f = frekuensi sudut tegangan bolak balik (rad/s)

v  vm sin( .t   0 )
Grafik arus berbentuk sinusoidal, maka
secara matematis arus bolak balik :
I  I m sin( t  0 )
I : Arus sesaat (ampere)
Im : Arus maksimum (ampere)
Kuat arus dan tegangan pada fasor
• Hubungan amplitudo
tegangan / arus bolak
balik dengan sudut
fase dapat dinyatakan
secara grafik dalam
diagram fasor.
• Diagram fasor/diagram
vektor adalah cara
menggambarkan
gelombang sinusoidal
secara vektor.
• Fasor digunakan untuk
melukiskan tegangan /
arus listrik bolak balik
• Panjang/besar fasor
menyatakan
tegangan/arus
maksimum
• Arah fasor menyatakan
sudut fase ke
gelombang pada saat
itu.
Nilai rata-rata dan
nilai efektif
Ir 
2I m

 0,637.I m
• RUMUS:
Vr 
2Vm


• Adalah arus bolak balik
yang setara dengan arus
0,637.Vm searah untuk
menghasilkan jumlah kalor
yang sama ketika melalui
suatu resistor dalam
waktu yang sama.
• Rumus:
Keterangan :
Vr : Tegangan rata-rata
(volt)
Vm : Tegangan
maksimum (volt)
Im
I ef 
 0,707.I m
2
Ket:
• Ief : arus efektif (A)
• Im : arus maksimum (A)
Nilai efektif tegangan
bolak balik
• Rumus:
Vm
Vef 
 0,707.Vm
2
Keterangan :
Vef: tegangan efektif
(volt)
Vm: tegangan
maksimum(volt)
Alat ukur arus dan
tegangan bolak balik
1) Voltmeter AC dan ampermeter AC dapat digunakan untuk
mengukur tegangan efektif dan arus efektif khusus untuk arus
bolak balik.
2) Pemasangan voltmeter AC secara paralel terhadap yang diukur.
• Pemasangan amperemeter
AC secara seri terhadap
yang diukur
(amperemeter AC)
Menguasai hubungan antara tegangan,
impedansi, dan arus listrik bolak-balik
Beda tegangan antara
Nilai arus sesaat yang
ujung-ujungnya bersifat
mengalir pada resistor
sinusoidal.
Keterangan : Vsumber
• Vsumber : tegangan
sumber (volt)
• Vm : tegangan
maksimum (volt)
•
: kecepatan sudut
(radian) = 2 f
• t : waktu (sekon)

 Vm . sin t
Vef  I ef .R
Vm  I m .R
VR Vm . sin .t
IR 

 I m sin t  I m sin 
R
R
Jika tahanan murni R dilewati arus bolak
balik, ternyata arus dan tegangan yang
diderita tahanan tersebut adalah sefase.
• Induktor
•
•
•
•
•
Adalah kumparan kawat yang dililitkan pada
inti besi
Suatu induktor idealnya memiliki hambatan
kawat nol.
Hambatan induktor muncul jika induktor
dialiri arus bolak balik.
Saat induktor dialiri listrik bolak balik, terjadi
perubahan fluk magnetik dalam
kumparannya.
Menurut Lenz, perubahan fluk magnetik
menimbulkan GGL induksi yang melawan
arus semula. Arus inilah yang menghambat
arus yang datang, sehingga muncul
hambatan pada indukto
Sebuah kumparan dengan induktansi diri L
dialiri arus bolak balik, maka arus yang
melewati induktor mempunyai fase
ketinggalan 90o terhadap tegangannya
(tegangan mendahului arus)
I
 L  L
t
Rangkaian Arus bolak balik yang terdiri dari
sebuah induktor dan sumber listrik bolak balik
RUMUSAN
VI = Vm . sin  t
Im = Vm
A
•Grafik sinusoidal
L
XL =

XL
L  X L  2. . f .L
•Berbeda dengan resistor, reaktansi
induktif besarnya tergantung pada
frekuensi
•Grafik fasor
Ief =
Vef
XL

Kapasitor pada rangkaian arus
bolak balik

Keterangan :
Q : muatan kapasitor (Coulomb)
C : kapasitas kapasitor (Farad)
Rangkaian listrik bolak balik dengan sebuah kapasitor
Apabila kapasitor C dilewati arus bolak balik, ternyata arus
yang melewati kapasitor mempunyai fase mendahului 90o
terhadap tegangannya.
Kuat arus yang mengalir
melalui kapasitor
IC = Im sin (

t+

2
1
1
Xc =
=
2. . f .C
.C
XC = Reaktansi kapasitif
f = frekuensi (Hz)
)
Ief =
Vef
XC
Im = .C. Vm =
Vef
XC
Rangkaian Seri RL
Dengan induktor dan resistor
dihubungkan seri sehingga arus yang
mengalir pada kedua komponen ini sama
besar.
Sama seperti
VT  VR  VL
2

2
VL
Tan 
VR
= sudut fase (sudut antara VR dan VT)
Impedansi rangkaian RL
Tegangan pada resistor  VR = I x R
Tegangan pada induktor  VL = I . XL
Z=
R  X L  IR = IL = I
2
2
Untuk rangkaian seri R-C, arus yang mengalir melalui hambatan
IR maupun IC adalah sama
Tan 
= VC
VR
VT 
VR  VC
2
Z 
R2  X C
2
2
XC
Tan =
R
Resonansi
•XL = XC makan tan
Besarnya frekuensi resonansi f dapat dicari
seperti berikut ;
1
1
f 
2
LC
Ketika frekuensi sumber arus bolak balik = frekuensi
resonansi berlaku ;
2
--> R (Nilai Z max)
Z  R 0
I 
V
R 2  0 -->
V
R
( Nilai/maksimum)