MATERI HUBUNGAN ANTARA TEGANGAN IMPEDASI DAN KUAT ARUS PADA LISTRIK BOLAK BALIK

-

MATERI HUBUNGAN ANTARA TEGANGAN IMPEDASI DAN KUAT ARUS PADA LISTRIK BOLAK BALIK



 MATERI HUBUNGAN ANTARA TEGANGAN IMPEDASI DAN KUAT ARUS PADA LISTRIK BOLAK BALIK
Mengamati arus bolak-balik
Apabila suatu rangkaian arus bolak-balik diamati dengan alat ukur listrik amperemeter DC 
dan osiloskop dengan pemasangan seperti gambar maka dapat kita lihat pada kedua alat ukur 
sebagai berikut :
►        Pada Amperemeter DC, jarumnya tetap menunjukkan angka nol artinya alat ini tidak dapat menunjukkan nilai arus yang mengalir karena arah arus berubah-ubah.
►        Pada Osiloskop, layarnya menunjukkan gambar grafik sinusoidal. Bila lebih lanjut kita amati garis-garis skala pada layer osiloskop itu, maka dapat terlihat pula nilai tegangan maksimum dan frekuensi arus / tegangan bolak-balik tersebut.
Dari hasil pengamatan tersebut dapat disimpulkan bahwa arus / tegangan bolak-balik adalah arus 
/ tegangan yang nilainya selalu berubah-ubah terhadap waktu secara periodik. Nilai arus / 
tegangan berubah dari nilai nol sampai dengan nilai maksimum.
Disebut arus / tegangan bolak-balik karena arus ini mengalir bolak-balik setiap selang waktu
tertentu sesuai dengan frekuensi sumbernya. Apabila frekuensi sumbernya
50 Hz maka berarti arah arus setiap detik berubah 50 kali.
1.2. Arah dan tegangan sinusoidal

Sumber arus bolak balik adalah generator AC, yang dapat menghasilkan ggl induksi dan berprinsip pada hukum Faraday serta grafiknya berupa fungsi sinusoida yaitu sebagai berikut
      Besar tegangan/arus sesaat dinyatakan :                
V = Vmaks . sin ωt                  
 I  = I maks .  sin ωt
Persamaan tersebut merupakan fungsi sinus seperti pada grafik, oleh karena itu ggl induksinya disebut ggl sinusoidal atau arus dan tegangan sinusoidal.
harga sin ωt disebut sudut fase.
1.3 Nilai Efektif dan nilai Maksimum  
     a.    Nilai maksimum dan frekuensi
Dengan osiloskop dapat diamati nilai maksimum arus / tegangan dan frekuensinya, yang tergambar dalam bentuk garis cahaya ( trace ) pada layarnya.
Gambar di atas menunjukkan tampilan layar osiloskop. Garis skala vertical adalah garis skala untuk tegangan dan garis skala horizontal untuk skala waktu. 
Misalkan untuk skala tegangan diatur 2 volt/garis skala dan skala waktu diatur 5 mili detik/garis skala. Kemudian “test head” osiloskop disentuhkan pada rangkaian arus bolak-balik secara parallel dan nampak pada layar grafik sinusoidal seperti pada gambar diatas. 
   b.   Nilai efektif
Yang dimaksud nilai efektif arus / tegangan bolak-balik adalah kuat arus / tegangan yang dianggap setara dengan arus / tegangan searah yang menghasilkan jumlah kalor yang sama ketika melalui suatu penghantar dalam waktu yang sama. Hubungan arus / tegangan efektif dengan arus / tegangan maksimum dinyatakan dengan persamaan :
              Veff   =  0.707 V maks

              I eff   =  0.707  I maks
Dengan :
I ef  = arus efektif ( ampere )
I m  = arus maksimum ( ampere )
V ef = tegangan efektif ( volt )
V m = tegangan maksimum ( volt )

2.   Macam-macam beban dalam rangkaian AC
     Yang dimaksud dengan diagram Fasor (diagram vector) yaitu vector yang dapat berputar dengan arah berlawanan jarum jam.

     2.1. Resistor dalam rangkaian AC:
          Jika sebuah resistor (hambatan) dilalui arus bolak-balik, maka tegangan dan
          arusnya dikatakan sefase, sehingga secara vector berimpit.
                       Rangkaian Resistor        Kurva V dan I             Diagram Fasor                       
    Hukum Ohm pada beban ini menjadi :        V = I . R
V = Vmaks . sin ωt                  
 I  = I maks .  sin ωt
V sefase dengan i
 Ket : V = potensial listrik (V)
    I  = kuat arus listrik (A)
          R = hambatan   (Ω)

2.2. Induktor dalam rangkaian listrik AC
                  Jika sebuah induktor dilalui arus bolak-balik, maka fase tegangan akan  mendahului 90o                 terhadap arusnya (leading), sehingga diagram fasor dan kurvanya ditunjukkan seperti gambar             dibawah ini :
                              Rangkaian Induktor     Kurva VL dan I      Diagram fasor   
  
                           ► V = Vm . sin ωt 
                     ► i  = im . sin ( ωt – 900 )
                     ► V mendahului i dengan beda fase 900
    
                       Hukum Ohm pada rangkaian ini menjadi :    V = I.XL    sedang  XL = 2πf.L  
                       dimana :   XL = reaktansi induktif (Ω)
                                       L  =  Induktansi (Henry)
                                       f = frekuensi (Hz) 
                        2.3. Kapasitor dalam rangkaian listrik AC
                               Jika sebuah kapasitor dilalui arus bolak-balik, maka fase tegangan akan
                              tertinggal 90o terhadap arusnya (lagging), sehingga diagram fasor dan kurvanya adalah
                              seperti dibawah                                                        
        Rangkaian kapasitor (C)            Kurva VC dan I         Diagram fasor 

 Hukum Ohm pada rangkaian ini menjadi :  V  = I Xc
        
► V = Vm . sin ωt 
► i  = im . sin ( ωt + 900 )
► V tertinggal i dengan beda fase 900



Untuk Latihan soal bab Listrik Arus Bolak-balik klik disini

3.  Perumusan impedansi RLC seri


      Dalam rangkaian AC jarang kita jumpai adanya beban murni, biasanya merupakan kombinasi dari beberapa beban, sehingga kita mengenal pengertian impedansi rangkaian (Z) yang merupakan beban gabungan tadi, dengan begitu kita juga mengenal factor daya yang besarnya :
Cos θ = R / Z       dimana    :  Cos θ = factor daya
                                                 R       = hambatan (ohm)
                                                 Z       = impedansi (ohm)
     3.1. Rangkaian seri R-L :
      Pada gambar dibawah ini menunjukkan  sebuah hambatan murni R dirangkai
      seri dengan inductor L dihubungkan pada listrik AC.
      Dalam rangkaian ini diketahui bahwa :
      ► arus i sefase dengan tegangan VR
      ► arus i ketinggalan 900 oleh tegangan V


                        Kurva  Seri VR , VL thd  I                         Diagram Fasor
Impedansi  Z  = V / I

Faktor Daya  (Cos θ ) = R/Z  =VR/V









   3.2. Rangkaian seri R-C :
      Suatu hambatan murni yang dirangkai seri dengan kapasitor yang mempunyai
      kapasitas C dihubungkan dengan tegangan AC.
            Dalam rangkaian ini diketahui bahwa :
► arus i sefase dengan tegangan VR
► arus i mendahului 900 terhadap tegangan VC
                   Kurva  Seri VR , VC thd  I                         Diagram Fasor
   
Impedansi  Z  = V / I

Faktor Daya  (Cos θ ) = R/Z  =VR/V

Komentar

Posting Komentar

Postingan populer dari blog ini

Soal Pilihan Ganda dan Esay Serta Pembahasan Tentang Listrik Dinamis

-
Gambar
Soal Pilihan Ganda dan Esay Serta Pembahasan Tentang Listrik Dinamis 1.     Dari percobaan tegangan (V) dengan kuat arus (I) pada resistor dihasilkan grafik V-I pada gambar dibawah. Jika V = 4,5 Volt, maka kuat arus yang mengalir adalah... A.5 mA B.10 mA C.20 mA D.30 mA E.35 mA Pembahasan: Dari grafik diketahui: V = 3 V I = 0,02 A Ditanya: i (V = 4,5 V) = ... Jawab: Terlebih dahulu hitung R R = V / i = 3 V / 0,02 A = 150 Ω Menghitung i i = V / R = 4,5 V / 150 Ω = 0,03 A i = 30 mA Jawaban: D 2.     Untuk mengetahui nilai hambatan (R) suatu kawat kumparan digunakan rangkaian seperti gambar. Nilai hambatan R adalah.... A.4,0 Ω B.6,5 Ω C.8,0 Ω D.9,5 Ω E.12,0 Ω Pembahasan: Diketahui: Batas ukur Voltmeter = 10 V Batas skala Voltmeter = 5 V Angka pada jarum Voltmeter = 3 V Batas ukur Amperemeter = 5 A Batas skala Amperemeter = 5 A Angka pada jarum Amperemeter = 1,5 A Ditanya: ...
Baca selengkapnya

Soal Pilihan Ganda dan esay serta pembahasan tentang BAB Termodinamika

-
Gambar
Soal serta pembahasan tentang BAB Termodinamika I. PILIHAN GANDA 1.Suatu gas memiliki volume awal 2,0 m3 dipanaskan dengan kondisi isobaris hingga volume akhirnya menjadi 4,5 m3. Jika tekanan gas adalah 2 atm, tentukan usaha luar gas tersebut! (1 atm = 1,01 x 105 Pa) Pembahasan Data : V2 = 4,5 m3 V1 = 2,0 m3 P = 2 atm = 2,02 x 105 Pa Isobaris → Tekanan Tetap W = P (ΔV) W = P(V2 − V1) W = 2,02 x 105 (4,5 − 2,0) = 5,05 x 105 joule 2. 1,5 m3 gas helium yang bersuhu 27oC dipanaskan secara isobarik sampai 87oC. Jika tekanan gas helium 2 x 105 N/m2 , gas helium melakukan usaha luar sebesar.... A. 60 kJ B. 120 kJ C. 280 kJ D. 480 kJ E. 660 kJ Pembahasan Data : V1 = 1,5 m3 T1 = 27oC = 300 K T2 = 87oC = 360 K P = 2 x 105 N/m2 W = PΔV Mencari V2 : V2/T2 = V1/T1 V2 = ( V1/T1 ) x T2 = ( 1,5/300 ) x 360 = 1,8 m3 W = PΔV = 2 x 105(1,8 − 1,5) = 0,6 x 105 = 60 x 103 = 60 kJ 3. 2000/693 mol gas helium pada suhu tetap 27oC men...
Baca selengkapnya

Soal Hubungan Antara Tegangan, Hambatan, dan Kuat Arus pada Rangkain Listrik Arus Searah

-
Gambar
Soal Hubungan Antara Tegangan, Hambatan, dan Kuat Arus pada Rangkain Listrik Arus Searah 1. Jika tegangan pada ujung ujung resistor 6 Ohm adalah 24 Volt, maka kuat arus yang melalui resistor tersebut adalah... A. 4 ampere                              C. 8 Ampere B. 6 Ampere                             D. 10 Ampere Pembahasan: Diketahui: R= 6 Ohm, V= 24 Volt Ditanya: i=...? Jawab: Berdasarkan hukum Ohm V= i . R i= V/ R i= 24/ 6 i= 4 Ampere 2.Jika dalam suatu penghantar mengalir muatan listrik sebesar 6 coloumb selama 1 menit, maka kuat arus yang mengalir dalam penghantar itu adalah... A. 100 mA                ...
Baca selengkapnya