Listrik Bolak-balik

WE WELLCOME LEARN NOT TO PHYSICS TO CERTIVICATE DEPT OFBUT SMKN WE2LEARN KARANGANYAR TO LIVE

ALTERNATING CURRENT ELECTRIC • Pengertian Listrik AC • Frekuensi dan Tegangan Maksimum Listrik AC • Rangkaian Listrik AC

Klik salah satu materi yang anda pilih!

BAB III LISTRIK BOLAK-BALIK (AC)

A. Arus dan Tegangan Bolak-Balik 1.

Pengertian arus dan Tegangan Bolak-Balik



Arus dan tegangan bolak-balik arus dan tegangan yang nilainya selalu berubah terhadap waktu secara periodik.

 Sumber tegangan AC disimbolkan 

∞

Bila diukur dengan osiloskop maka ditunjukkan arus dan tegangan bolak-balik berubah terhadap waktu secara periodik, sehingga memperlihatkan bentuk gelombang sinus. Sehingga arus dan tegangan AC disebut juga arus / tegangan sinusiodal.

• kembali ke menu utama

220√2

220√2

220 V

• kembali ke menu utama

1.

Frekuensi dan Tegangan Maksimum Arus AC Perhatikan gambar osiloskop di atas! Tegangan naik kira-kira 220√2 volt dalam arah +, turun ke nol dan naik lagi dalam arah yang berlawanan 220√2 volt dan turun lagi ke nol. Siklus ini terjadi berulang-ulang, satu siklus memerlukan waktu 1/50 sekon. Waktu ini dinamakan periode, maka dalam waktu 1 sekon terjadi 50 siklus. Banyaknya siklus yang terjadi dalam waktu 1 sekon tersebut yang disebut frekuensi tegangan. Coba perhatikan frekuensi tegangan di rumah anda berapa?! Tegangan paling besar yang muncul pada gammbar di atas, 220√2 volt disebut tegangan maksimum.

5.

Nilai Efektif Arus dan Tegangan AC Arus dan tegangan efektik adalah nilai arus dan tegangan yang ditunjukkan alat ukur AC. Bila kita mengukur tegangan di rumak kita dengan voltmeter AC, maka akan menunjukkan angka 220 volt. Ini adalah tegangan efektif.

• kembali ke menu utama

Hubungan nilai efektif dengan nilai maksimum : Vm = Vef √2 im = ief √2 1.

atau

Vef =

atau

ief =

Vm √2 im √2

Alat Ukur Arus dan Tegangan AC Alat ukur arus AC adalah ampermeter AC dan untuk mengukur tegangan dengan voltmeter AC. Untuk keperluan praktis sekarang sudah ada AVO meter yang disebut multitester atau multimeter. Bila kita akan mengukur tegangan maka tinggal memutar tombol yang diberi label V dan memutarnya kearah Ac pada saklar ac/dc.

• kembali ke menu utama

A. Rangkaian Listrik AC 1. Rangkaian Murni a. Rangkaian Resistif i

R  V,ω

Pada rangkaian resistor murni, arus i dan tegangan adalah sefase. • V = Vm sin ωt • i = im sin ωt

• kembali ke menu utama

Vm =

im R

Keterangan : Vm : tegangan maksimum im : arus maksimum R : hambatan murni (ohm)

Diagram fasornya : V

i V V = Vm sin ωt i = im sin ωt

π/2

• kembali ke menu utama

π

ωt

a.

Rangkaian Indukktif

Xl

i

∞

ε,ω Pada rangkaian induktif murni v dan i berbeda fase 90o, arus tertinggal 90o dari tegangan V. • V = Vm sin (ωt + 90o) • i = im sin ωt Vm : tegangan maksimum im =

Vm

Xl

dan

Xl = ω.L

im : arus maksimum XL : reaktansi induktif (ohm) ω : frekuensi sudut sumber (rad/s) L : indukstansi diri kumparan (H)

• kembali ke menu utama

Diagram fasornya :

V

i V V = Vm sin (ωt + 90o) i = im sin ωt

ωt

• kembali ke menu utama

a.

Rangkaian Capasitif Pada rangkaian kapasitif murni v dan i berbeda fase 90o, arus mendahului 90o dari tegangan V.

Xc

i

V = Vm sin ωt

 V,ω

i = im sin (ωt – 90 ) o

dengan : Vm =

im XC

Vm : tegangan maksimum im : arus maksimum XC : reaktansi kapasitif (ohm) ω : frekuensi sudut sumber (rad/s) C : kapasitas kapasitor (F)

• kembali ke menu utama

dan

XC =

1 ω.C

Diagram fasornya :

i V V V = Vm sinωt i = im sin (ωt – 90o)

ωt

• kembali ke menu utama

1.

Rangkaian Seri a.

Rangkaian Seri R-L VR

VL

R

Xl

i 

V,ω

Pada rangkaian seri R-L, arus tertinggal sebesar θ terhadap tegangan. V = Vm sin ωt

dengan : Vm = Im . Z

i = im sin (ωt – θ)

Perhatikan diagram fasornya berikut! • kembali ke menu utama

V

VL

θ

Z

XL

θ i

VR

Gb. Diagram fasor tegangan

Dari diagram fasor di atas, maka ; _ _ _ V = VR + VL

V2 = VR2 + VL2 atau V = √ VR2 + VL2 Z2 = R2 + XL2 atau Z = √ R2 + XL2

• kembali ke menu utama

i R Gb. Diagram fasor hambatan i=

VR R

tg θ =

VL

=

VL VR

XL

=

XL R

Tampak bahwa :

tg θ =

VL VR

=

XL XR

Keterangan :  I : kuat arus (A)  Z : impedansi / hambatan total (volt)  R : hambatan murni (ohm)  X : reaktansi induktif (ohm) L 

V : tegangan total (volt) VR : tegangan pada ujung-ujung R (volt)



VL ; tegangan pada ujung-ujung L (volt)



• kembali ke menu utama

a.

Rangkaian Seri R-C

i

R

XC

∞ V,ω Pada rangkaian seri R-C, tegangan tertinggal oleh arus sebesar θ. • V = Vm sin ωt • i = im sin ωt + θ dengan : Vm = Im . Z

Vm : tegangan maksimum im : arus maksimum R : hambatan murni (ohm)

• kembali ke menu utama

θ

i

θ

VR

VC

R

i

XC Z

V Gb. Diagram fasor tegangan

Gb. Diagram fasor hambatan

Dari diagram fasor di atas, maka : _ _ _ V = VR + VC

i= V2 = VR2 + VC2 atau V = √ VR2 + VC2 tg θ = Z2 = R2 + XC2 atau Z = √ R2 + XC2 • kembali ke menu utama

VR R VC VR

= =

VC XC XC R

a.

Rangkaian Seri R-L-C

R i

Xl

XC

∞

V,ω Pada rangkaian seri R-L-C ada tiga kemungkinan : 

bila XL > XC maka rangkaian bersifat indukif



bila XL < XC maka rangkaian bersifat kapasitif

 bila XL = XC maka rangkaian bersifat resistif dan rangkaian dikatakan mengalami resonansi.

• kembali ke menu utama

Kita ambil contoh misalnya XL > XC, maka diagram fasornya digambarkan sebagai berikut :

VL

XL

VL- VC

XL- XC

V θ

θ i

VR

VC

Gb. Diagram fasor tegangan

• kembali ke menu utama

Z R

XC

Gb. Diagram fasor hambatan

Dari diagram fasor di atas tampak tegangan mndahului I sebesar θ :

tgθ =

V L − VC X L − X C = VR R

dan

V = V + (V L − VC ) 2 R

2

atau Z = R2 + (X L − X C )2 arus (i ) : VC V R VL VZ i= = = = Z XC R XL

•I : kuat arus(A) •V : tegangan total •VR : tegangan pada ujung-ujung R •VL : tegangan pada ujung-ujung L •VC : tegangan pada ujung-ujung C •Z : impedansi(ohm) •XL : reaktansi induktif(ohm) •XC : reaktansi kapasitif(ohm) •R : hambatan resistor murni(ohm)

• kembali ke menu utama