Listrik Arus Bolak-Balik

Arus/Tegangan Bolak Balik Dan Nilai Efektif
ARUS/TEGANGAN BOLAK-BALIK
Arus/tegangan bolak-balik adalah arus/tegangan yang besarnya selalu berubah-ubah secara periodik.  Simbol tegangan bolak-balik adalah ~ dan dapat diukur dengan Osiloskop (mengukur tegangan maksimumnya).

NILAI EFEKTIF KUAT ARUS/TEGANGAN AC
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 / Ö2

Tegangan efektif :         Vef = Vmaks / Ö2
Besaran yang ditunjukkan oleh voltmeter/amperemeter DC adalah tegangan/kuat arus DC yang sesungguhnya,sedangkan yang ditunjukan oleh voltmeter/amperemeter AC adalah tegangan/kuat arus efektif, bukan tegangan/kuat arus sesungguhnya.





Generator
Generator adalah alat yang dapat menimbulkan sumber tegangan.

Tegangan Bolak-Balik (V) yang ditimbulkan oleh generator :

V = Vm sin wt
w = 2pf = frekuensi anguler
Arus Bolak-Balik (I) yang mengalir adalah :
I = V/R = Vm/R sin wt
I = Im sin wt
Vm = tegangan maksimum





Induktor Dalam Rangkaian Arus Bolak Balik
• Reaktansi Induktff : hambatan induktor pada rangkaian arus
bolak-balik.

XL = w > L = 2pf.L
• Tegangan dan Arus pada Induktor : V = Vm sin wt I  = Im sin(wt-90°)
Jadi beda fase dalam rangkaian induktif 90° (arus ketinggalan 90° dari tegangan) Pada gambar terlihat : - beda fase I dan VL ialah 90°   (tegangan mendahului arus) - beda fase I dan V ialah 45°   (tegangan mendahului arus) Kapasitor Pada Rangkaian Arus Bolak Balik Reaktansi Kapasitif : hambatan kapasitor pada rangkaian arus bolak-balik. XC = 1/(wC) = 1/(2pf.C) Tegangan dan Arus pada Kapasitor: V = Vm sin wt I = Im sin (wt + 90°) Jadi beda fase dalam rangkaian kapasitif 90° (arus mendahului 90° dari tegangan) Pada gambar terlihat : - beda fase I dan VL = 90°   (arus mendahului tegangan) - beda fase I dan V = 67,4°   (arus mendahului tegangan) Rangkaian Seri RLC IMPEDANSI RANGKAIAN : Z = Ö[R² + (XL-XC)²] BEDA FASE RANGKAIAN : tgq = (XL - XC)/R TEGANGAN RANGKAIAN (penjumlahan vektor-vektor VL, Vc dan VR) : V = Ö[VR² + (VL - VC)²] Jika : XL > XC   maka tg q positif berarti tegangan mendahului arus              (rangkaian bersifat induktif). XL < XC  maka tg q negatif berarti arus mendahului tegangan (rangkaian bersifat kapasitif). XL = XC  maka tg q = nol sehingga Z = R Jadi di dalam rangkaian hanya         ada hambatan R. dan dikatakan pada rangkaian terjadi resonansi seri (rangiaian bersifat resistif). BESAR FREKUENSI RESONANSI : F = 1/(2p) X Ö[ 1/(LC)]  Daya Rata-Rata (P) Daya rata-rata (P) tiap perioda yang diberikan sumber kepada rangkaian arus bolak-balik adalah : P = ½ Vm . Im cosq dengan q = faktor daya Untuk rangkaian resistif, XL - XC = 0 Þ cosq = 1 maka P = Vof. Lof Contoh 1 : Suatu rangkaian R-L seri dihubungkan dengan sumber tegangan bolak-balik V = 100 sin200t dengan V dalam volt dan t dalam detik. Jika besar induktor L = 300 mH dan arus maksimum yang mengalir 1A, hitunglah tegangan antara ujung-ujung R ! Jawab : Dari tegangan V = 100 sin 200t dapat diketahui bahwa Vm = 100 volt dan w = 200 rad/det XL  = w L = 200 x 300.10E-3 = 60 W Z   = Vm/Im = 100/1 = 100 W Z² = R² + XL² Þ 100² = R² + 60² Þ R = 80 W Jadi tegangan pada ujung-ujung R adalah VR = Im R = 80.1 = 80 volt Contoh 2 : Suatu rangkaian seri R-C mempunyai arus 2A. Jika R = 100 W dan C = 10E-3/24p F, serta rangkaian berosilasi dengan frekuensi 50 Hz. Hitunglah : VR, VC, V, dan z ! Jawab : VR = I . R = 2 x 100 = 200 volt XC =    1    =    1     . 24p         2pf.c     2p.50   10E-3 Vc = I. Xc = 2 x 240 = 480 volt V = Ö(VR² + VC²) = Ö(200² + 480²) = 520 volt tg q = VC = XC = 240          VR    R     100 q = 67,38° (fase rangkaian, arus mendahului tegangan) Z = Ö(Xc² + R²) = Ö(240² + 100²) = 260 ohm