Docstoc

Arus Listrik bolak balik

Document Sample
Arus Listrik bolak balik Powered By Docstoc
					                       Listrik arus bolak-balik
       Sebelumnya kita sudah sedikit mengetahui tentang arus listrik.Arus
listrik dibedakan menjadi 2 macam :

        Arus Searah yaitu arus listrik yang dihasilkan oleh elemen Galvanis,
Akkumulator, Generator searah, Batere, dll. Simbol arus searah ( = ). Arus
listrik searah biasanya disebut arus DC [Direct Current] atau arus lemah.
Biasanya digunakan untuk rangkaian elektronika kecil seperti rangkaian kontrol,
telepon mobile, dll.

       Arus Bolak-Balik yaitu arus listrik yang diperoleh dari generator bolak-
balik atau transformator. Arus ini dapat dibangkitkan dalam jumlah yang besar.
Simbol arus bolak-balik ( ~ ). Arus bolak-balik juga disebut arus AC
[Alternating Current] atau arus kuat. Biasanya digunakan dalam instalasi
bangunan, industri, dll.

       Arus bolak-balik (AC/alternating current) adalah arus listrik dimana
besarnya dan arahnya arus berubah-ubah secara bolak-balik. Berbeda
dengan arus searah dimana arah arus yang mengalir tidak berubah-ubah dengan
waktu. Bentuk gelombang dari listrik arus bolak-balik biasanya berbentuk
gelombang sinusoida, karena ini yang memungkinkan pengaliran energi yang
paling efisien. Namun dalam aplikasi-aplikasi spesifik yang lain, bentuk
gelombang lain pun dapat digunakan, misalnya bentuk gelombang segitiga
(triangular wave) atau bentuk gelombang segi empat (square wave).

Secara umum, listrik bolak-balik berarti penyaluran listrik dari sumbernya
(misalnya PLN) ke kantor-kantor atau rumah-rumah penduduk. Namun ada pula
contoh lain seperti sinyal-sinyal radio atauaudio yang disalurkan melalui kabel,
yang juga merupakan listrik arus bolak-balik. Di dalam aplikasi-aplikasi ini,
tujuan utama yang paling penting adalah pengambilan informasi yang
termodulasi atau terkode di dalam sinyal arus bolak-balik tersebut.


telah diketahui bahwa generator arus bolak-balik sebagai sumber tenaga listrik
yang mempunyai GGL :
                                E = Emax sin t
Persamaan di atas jelas-jelas menunjukkan bahwa GGL arus bolak-balik
berubah secara sinusoidal. Suatu sifat yang menjadi ciri khas arus bolak-balik.

Dalam menyatakan harga tegangan AC ada beberapa besaran yang digunakan,
yaitu :
  1. Tegangan sesaat : Yaitu tegangan pada suatu saat t yang dapat dihitung
      dari persamaan E = Emax sin 2 ft jika kita tahu Emax, f dan t.
  2. Amplitudo tegangan Emax : Yaitu harga maksimum tegangan. Dalam
     persamaan : E = Emax sin 2 ft, amplitudo tegangan adalah Emax.
  3. Tegangan puncak-kepuncak (Peak-to-peak) yang dinyatakan dengan
     Epp ialah beda antara tegangan minimum dan tegangan maksimum. Jadi
     Epp = 2 Emax.
  4. Tegangan rata-rata (Average Value).
  5. Tegangan efektif atau tegangan rms (root-mean-square) yaitu harga
     tegangan yang dapat diamati langsung dalam skala alat ukurnya.

Gambar arus dan tegangan bolak-balik.




Gambar arti arus dan tegangan yang dikuadratkan.




Arus dan tegangan sinusoidal.
Dalam     generator, kumparan   persegi  panjang  yang     diputar
dalam medan magnetik akan membangkitkan Gaya Gerak Listrik (GGL)
sebesar :
                                E = Em sin t
Dengan demikian bentuk arus dan tegangan bolak-balik seperti persamaan di
atas yaitu :
                                 i = Im sin t
                                 v = vm sin t
im dan vm adalah arus maksimum dan tegangan maksimum.
Bentuk kurva yang dihasilkan persamaan ini dapat kita lihat di layar Osiloskop.
Bentuk kurva ini disebut bentuk sinusoidal gambar.
Harga Efektif Arus Bolak-balik.
Dalam rangkaian arus bolak-balik, baik tegangan maupun kuat arusnya
berubah-ubah secara periodik. Oleh sebab itu untuk penggunaan yang praktis
diperlukan besaran listrik bolak-balik yang tetap, yaitu harga efektif.
      Harga efektif arus bolak-balik ialah harga arus bolak-balik yang dapat
menghasilkan panas yang sama dalam penghantar yang sama dan dalam waktu
yang seperti arus searah.
Ternyata besar kuat arus dan tegangan efektifnya masing-masing :




                          Ieff = [               ]½

                            Ief =     = 0,707 Imax

                          Vef =        = 0,707 Vmax

Kuat arus dan tegangan yang terukur oleh alat ukur listrik menyatakan harga
efektifnya.


Resistor dalam rangkaian arus bolak-balik.




Bila hambatan murni sebesar R berada dalam rangkaian arus bolak-balik, besar
tegangan pada hambatan berubah-ubah secara sinusoidal, demikian juga kuat
arusnya. Antara kuat arus dan tegangan tidak ada perbedaan fase, artinya pada
saat tegangan maksimum, kuat arusnya mencapai harga maksimum pula.


Kumparan induktif dalam rangkaian arus bolak-balik.




Andaikan kuat arus yang melewati kumparan adalah I = I max sin t. Karena
hambatan kumparan diabaikan I.R = 0

Besar GGL induksi yang terjadi pada kumparan E1 = -L
Bila tegangan antara AB adalah V, kuat arus akan mengalir bila :
                                       V=L

                                  V=L
                                  V=    L Imax. cos t
Jadi antara tegangan pada kumparan dengan kuat arusnya terdapat perbedaan

fase   , dalam hal ini tegangan mendahului kuat arus.


Capasitor Dalam Rangkaian Arus Bolak-balik.




Andaikan tegangan antara keping-keping capasitor oada suatu saat V = Vmax sin
 t, muatan capasitor saat itu :
                                       Q = C.V

                            I=         =
                                  I=   C.Vmax cos   t

Jadi antara tegangan dan kuat arus terdapat perbedaan fase   dalam hal ini kuat

arus lebih dahulu     daripada tegangan.

Reaktansi.
Disamping resistor, kumparan induktif dan capasitor merupakan hambatan bagi
arus bolak-balik. Untuk membedakan hambatan kumparan induktif dan
capasitor dari hambatan resistor, maka hambatan kumparan induktif disebut
Reaktansi Induktif dan hambatan capasitor disebut Reaktansi Capasitif.

                    Reaktansi =
  a. Reaktansi Induktif (XL)

      XL =        =



        XL =

                XL dalam ohm, L dalam Henry.




   b. Reaktansi Capasitif (XC)

                XC =         =           =




                      XC =


       XC dalam ohm, C dalam Farad.


Impedansi (Z)
          Sebuah penghantar dalam rangkaian arus bolak-balik memiliki
hambatan, reaktansi induktif, dan reaktansi capasitif. Untuk menyederhanakan
permasalahan, kita tinjau rangkaian arus bolak-balik yang didalamnya tersusun
resistor R, kumparan R, kumparan induktif L dan capasitor C.
Menurut hukum ohm, tegangan antara ujung-ujung rangkaian :
                                 V = VR + VL + VC
  Dengan penjumlahan vektor diperoleh :

                             IZ =

                                    Z=
  Z disebut Impedansi

                             Tg =            =
ada tiga kemungkinan yang bersangkutan dengan rangkaian RLC seri yaitu :
      Bila XL>XC atau VL>VC, maka rangkaian bersifat induktif. tg positif,
       demikian juga positif. Ini berarti tegangan mendahului kuat arus.




      Bila XL<XC atau VL<VC, maka rangkaian bersifat Kapasitif. tg     negatif,
       nilai negatif. Ini berarti kuat arus mendahului tegangan.




Demikian juga untuk harga     V=
      Bila XL=XC atau VL=VC, maka rangkaian bersifat resonansi. tg = 0
       dan = 0, ini berarti tegangan dan kuat arus fasenya sama.
Resonansi

      Jika tercapai keadaan yang demikian, nilai Z = R, amplitudo kuat arus
mempunyai nilai terbesar, frekuensi arusnya disebut frekuensi resonansi seri.
Besarnya frekuensi resonansi dapat dicari sebagai berikut :




XL = XC


wL =


w2 =




f=             atau T =

f adalah frekuensi dalam cycles/det, L induktansi kumparan dalam Henry dan C
kapasitas capasitor dalam Farad.
Getaran Listrik Dalam Rangkaian LC.



Getaran listrik adalah arus bolak-balik dengan frekuensi tinggi.

Getaran listrik dapat dibangkitkan dalam rangkaian LC.




Kapasitor C dimuati sampai tegangan maksimum. Bila saklar ditutup mengalir
arus sesuai arah jarum jam, tegangan C turun sampai nol.

Bersamaan dengan aliran arus listrik timbul medan magnetik didalam kumparan
L.

Medan magnetik lenyap seketika pada saat tegangan C sama dengan nol.
Bersamaan dengan itu timbul GGL induksi, akibatnya tegangan C naik kembali
secara berlawanan. Karenanya dalam rangkaian mengalir arus listrik yang
arahnya berlawanan dengan arah putar jarum jam. Jadi dalam rangkaian LC
timbul getaran listrik yang frekuensinya :


f =

Rumus tegangan 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 / O2
Tegangan efektif : Vef = Vmaks / O2
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)

Fasor

Fasor adalah suatu metoda penggambaran tegangan dan arus pada
suatu rangkaian AC secara vektor.

I dan VR mempunyai beda fase nol sehingga vektornya
digambarkan berhimpit

I dan VL berbeda fase 90° sehingga vektor-vektor digambarkan
tegak lurus (letak VL dan I tidak boleh dipertukarkan).

I dan Vc berbeda 90° sehingga vektor-vektornya ^ (tidak bisa
dipertukarkan).

Merupakan fasor dari rangkaian seri
Rangkaian Seri RLC
Contoh Arus Bolak Balik

1. sinyal-sinyal radio atau audio yang disalurkan melalui kabel, yang
juga merupakan listrik arus bolak-balik. Di dalam aplikasi-aplikasi ini,
tujuan utama yang paling penting adalah pengambilan informasi yang
termodulasi atau terkode di dalam sinyal arus bolak-balik tersebut.

2. Generator arus bolak balik.

3.lampu yg menggunakan arus bolak balik.

				
DOCUMENT INFO
Description: Berbagai macam Tugas Waktu SMA, dan Kuliah