Download
1 / 16
E N D
PetunjukDalammengikuti tutorial jarakjauhini, pertanyakanlahapakah yang disampaikanpadasetiaplangkahpresenmtasitelahsesuaidenganpendapatandasendiri. Mungkinsajaandaberpendapat lain; diskusikanlahdengantemankarenalayanan tutorial inibelumdapatdisajikansecarainteraktif.
Tutorial kali initentang“AnalisisRangkaianListrik di KawasanWaktu”disajikanolehSudaryatno Sudirhammelaluiwww.darpublic.com
1. TeoriSingkat Besaranlistrik yang seringkitaolahadalah: v = tegangan [V]; i= arus [A]; p = daya [W] dengan satuan ampere [A] 1 ampere = 1 coulomb / detik = 1 C/s Arus: dengansatuan volt [V]; 1 volt = 1 joule/coulomb = 1 J/C. Tegangan: dengansatuanwatt [W]; 1 W = 1 J/s. Daya:
Besarandasaradalah: TentangSatuan: • Satuan daya adalah Watt. • Untuk daya besar digunakan satuan kW (kilo watt) yaitu 1 kW = 1000 W. • Satuan daya yang lain adalah horse power (HP). • 1 HP = 746 W atau 1 kW = 1,341 HP dengansatuanjoule [J]. Energi: dengansatuancoulomb [C]. Muatan:
SatuanEnergiadalah Joule atau Watt-detik. • Untukjumlahenergi yang besardugunakanWatt-hour (Wh),yaitusatuan energi yang biasa dipakai dalam sistem tenaga listrik. Untuk yang lebihbesarlagidigunakan kilo-Watt-hour • 1 Wh = 3600 J atau 1 kWh = 3600 kJ Satuan muatan adalah Coulomb. Satuan lain untukadalahAmpere-hour (Ah). Satuan ini biasa digunakan untuk menyatakan kapasitas suatu accu (accumulator). Contoh : accu mobil berkapasitas 40 Ah. Karena 1 A = 1 C/s maka 1 C = 1 As dan 1 Ah = 3600 C
2. Soal, Solusi, danPenjelasan 2.1.Suatu piranti bertegangankonstan 12 V dan arus yang mengalir padanya adalah 100 mA. a). Berapakah daya yang diserap ? b). Berapakah energi yang diserap selama 8 jam? c). Berapakah jumlah muatan yang dipindahkan melalui piranti tersebut selama 8 jam itu? • Solusi: • Tegangandanjugaarusbernilaikonstan. Olehkarenaitu • a). Daya yang diserap adalah : • b). Energi yang diserap selama 8 jam adalah • c). Jumlah muatan yang dipindahkan selama 8 jam adalah
2.2.Sebuah piranti menyerap daya 100 W pada tegangankonstan 200V. Berapakah besar arus yang mengalir dan berapakah energi yang diserap selama 8 jam ? Solusi: Teganganbernilaikonstan. Dayabernilaitertentu. Arusharusbernilasikonstanjuga.
2.3.Suatu piranti dialiriarus yang berubah terhadap waktu sebagai i(t) = 0,05t ampere. Berapakah jumlah muatan yang dipindahkan melalui piranti ini antara t = 0 sampai t = 5 detik ? Solusi: Muatan yang dipindahkan dalamselangwaktu 0 sampai 5 detik adalah • Arusmerupakanfungsiwaktu. Jumlah muatanadalahintegrasiarus, dan proses integrasiinidapatdilakukankarenaarusmerupakanfungsikontinyudalamdomain i[A] i(t) = 0,05t t [detik] 0 1 2 3 4 5 6 7 8
2.4:Tegangan pada suatu piranti berubah terhadap waktu sebagai v = 220cos400t dan arus yang mengalir adalah i = 5cos400t A. a). Bagaimanakah variasi daya terhadap waktu ? b). Berapakah nilai daya maksimum dan daya minimum ? Solusi: Teganganmaupunaruspadapirantiiniberubahsecara sinusoidal. Akan kitapelajarimengenaisinyal sinus inipadamodulberikutnya, dankitaakanmengertibahwasinyaltegangan yang diberikan di siniberamplitudo 220 V denganfrekuensi 400 rad/detik, sedangkanarusberamplitudo 5 A danberfrekuensijuga 400 rad/detik. Hasilperhitunganmenunjukkanbahwapersamaandayamengandungkomponenkonstan, yaitu suku pertama sebesar+ 550 W, dankomponen sinus yaitusukukedua. Akan kitapelajarinantibahwasukupertamaadalahnilai rata-rata daya. Sementaraitu suku kedua bervariasi antara 550 V dan + 550 V, dannilai rata-ratanyanol. Dayamaksimumterjadijikajumlahkomponenpertamadankeduamencapaimaksimum; daya minimum terjadijikajumlahkeduanyamencapai minimum. Kita lihat pula bahwadayaberfluktuasidenganfrekuensidua kali lipatdarifrekuensiteganganataupunarus, yaitu 800 rad/detik.
2.5.Tegangan pada suatu piranti berubah terhadap waktu sebagai v = 220cos400t dan arus yang mengalir adalah i = 5sin400t A. a). Bagaimanakah variasi daya terhadap waktu ? b). Tunjukkan bahwa piranti ini menyerap daya pada suatu selang waktu tertentu dan memberikan daya pada selang waktu yang lain. c). Berapakah daya maksimum yang diserap ? d). Berapakah daya maksimum yang diberikan ? . Solusi: b). Dari a) terlihat bahwa daya merupakan fungsi sinus. Selama setengah perioda daya bernilai posisitif dan selama setengah perioda berikutnya ia bernilai negatif. Jika pada waktu daya bernilai positif mempunyai arti bahwa piranti menyerap daya, maka pada waktu bernilai negatif berarti piranti memberikan daya c). Daya maksimum yang diserap: d). Daya maksimum yang diberikan:
5 q [C] 0 t (detik) 6 4 5 1 2 3 2,5 i [A] 0 t (detik) 6 4 5 1 2 3 2.6.Muatan yangdialihkanmelaluisuatupirantibervariasisepertiditunjukkanpadagambarberikut. Gambarkanbentukperubahanarus yang mengalir. Solusi: Antara 0 sampai 2 detik: Antara 2 sampai 6 detik: Perubahanarus: Muatan qsebagaifungsit merupakanfungsitakkontinyudalamselang0÷6detik. • Akan tetapifungsiinidapatdilihatsebagaifungsikontinyuterbatasyaitudalamselang 0÷2 detikdanselang 2÷6 detik. Dengandemikianmakaarusidapatdihitungsebagaiturunanterhadapwaktudariq, bagian per bagian
5 i [A] 0 t (detik) 6 4 5 1 2 3 2.7.Arus yangmengalirmelaluisuatupirantibervariasisepertiditunjukkanpadagambarberikut. Hitungjumlahmuatan yang dialihkanmelaluipirantiselama 6 detik. Solusi: Antara 0 sampai 2 detikarusberubahdari 0 sampai 5 A dalam 2 detik, atauberubah 2,5 A/detik. Dalamselangwaktuantara 0 sampai 2 detikini, arusdapatdinyatakandenganpersamaanI = 2,5t A. Jadimuatan yang dialihkandalamselangwaktuiniadalah Antara 2 sampai 6 detikaruskonstan5A Muatan yang dipindahkandalamselang 0 sampai 6 detikadalah
20 v v [V] i [A] i 4 0 t (detik) 6 4 5 1 2 3 2.8.Tegangandanarus di suatupirantiberubahsepertiterlihatpadagambarberikut. Tentukanlahbagaimanaperubahandaya yang diserappirantitersebut. Solusi: Antara 0 sampai 2 detik, baikarusmaupunteganganberubahsecara linier. Daya yang diserappirantidalamselangwaktuiniadalah Antara 2 sampai 6 detik, teganganmaupunarusbernilaikonstan, yaitu 20 V dan 4 A. Dayadalamselangwaktuiniadalah Kita tidakdapatmenjumlahkanp1danp2untukmemperolehpernyataandaya total antara 0 sampai 6 detik, karenap1 danp2merupakanfungsiberbedadalam domain berbedayaitumasing-masingpada 0÷2 dan 0÷6 detik. Persamaani= 2t sesungguhnyaberlaku pula untuk t > 2. Kita akanpelajariinidalammodulmodel sinyal. Namunkitadapatmelakukanintegrasi per bagianuntukmemperolehenergi total karenaintegrasimerupakanrelasi linier
