Umiatin, M.Si Fisika UNJ

1. ARUS BOLAK BALIK / AC Umiatin, M.Si Fisika UNJ

2. 1. Sumber Arus AC • Suatu rangkaian AC terdiri dari sumber tegangan AC yang digambarkan sebagai fungsi : • ∆Vmax : tegangan output max • Frekw angular :

3. 2. Resistor dalam Rangkaian AC • Tegangan sesaat yang melalui resistor : • Arus sesaat pada R : • I max : • Teg sesaat bisa dinyatakan :

4. Plot grafik V dan I sbg fs t berikut ini (diagram fasor ) : • Arus dan Tegangan dalam resistor selalu sefase.

6. Besaran yang penting dalam arus AC adalah : I rms atau I avg dan V rms atau V avg • Persamaan tsb menyatakan bahwa jika suatu arus AC memiliki I maks : 2 A, maka arus rata – rata yang dialirkan ke resistor : 2x0.707 = 1.41 A. Atau daya rata-rata yang didisipasikan oleh resistor sebesar :

7. I = Imax sin (ωt) sehingga I2 = Imax2 sin2 (ωt) • Grafik sin2 (ωt) identik dengan grafik cos2 (ωt) , kecuali pada titik potong nya dengan sumbu, sehingga waktu rata – rata untuk menyelesaikan 1 siklus dari grafik sin2 (ωt) dan cos2 (ωt) sama.Oleh karena itu :

8. Contoh : • Suatu tegangan AC memiliki fungsi : Vt = 200 Volt sin ωt. Jika resistor sebesar 100 ohm dipasang pada rangkaian tersebut, berapa daya rata – rata yang didisipasikan pada resistor ?

9. 3. Induktor dalam Rangkaian AC • GGL induksi dalam induktor : • Dengan Hk Kirchoff :

10. Arus sesaat di dalam induktor adalah :

11. Diperoleh dari : • Sehingga I dalam induktor bisa dinyatakan sbg : • Arus dan tegangan dalam induktor berbeda fase 90o atau arus terlambat seperempat siklus dibandingkan tegangannya.

12. Arus maksimum : • Didefinisikan : reaktansi induktif : • Atau : • Tegangan sesaat yang melalui induktor :

13. Contoh : • Pada tegangan AC yang konstan, lampu akan menyala lebih terang jika frekwensi sumber teganga : • 1. tinggi • 2. rendah • 3. sama terangnya pada seluruh frekwensi

14. 4. Kapasitor dalam Rangkaian AC • Menurut Hk Kirchoff : • Maka : teg sumber sama dengan teg kapasitor • Kapasitansi C = q/V, maka

15. Arus dalam rangkaian tersebut :

16. Diagram fasor Arus dan Tegangan :

17. Arus maksimum : • Didefinisikan : Reaktansi Kapasitif • Maka tegangan sesaat yang melalui kapasitor :

18. Contoh : • Pada saat tegangan bernilai konstan, lampu menyala paling terang jika frekwensi sumber diatur : • 1. Tinggi • 2. Rendah • 3. Sama terangnya pada seluruh frekwensi

19. 5. Rangkaian RLC • Secara umum, arus dan tegangan dalam rangkaian AC : • Φ : beda fase antara arus dan tegangan

20. Tegangan pada R, L, C :

21. Diagram fasor R, L, C :

22. C R L i(t) 6. Rangkaian RLC Seri • R,L dan C dirangkai seri dialiri arus i(t)=Im cos(t) • Vab=VR+VL+VC = ImR cos(t)+ImLcos(t+/2)+ ImCcos(t-/2) Dengan cara fasor diperoleh: Vab=Vmcos(t+) ~

23. Diagram fasor RLC seri VmL • Vm=ImZ • L> C tegangan mendahului arus • L< C tegangan tertinggal Arus Z : Impedansi Vm  VmR VmC L Z  R C

24. Resonansi RLC seri • Rangkaian RLC dalam keadaan resonansi jika : • Vm maksimum Z minimum • L= C res

25. 7. Daya rata-rata rangkaian RLC seri • Hk Joule P =iV=Im2Zcos(t)cos(t+) • Daya rata-rata faktor daya

26. i(t) iR(t) iC(t) ~ C L R vs(t) iL(t) 8. Rangkaian R,L,C Paralel • R,L dan C dirangkai paralel, dihubungkan sumber v(t)=Vmcos(t)

27. Analisa Rangkaian • i(t)=iR(t) +iC(t)+iL(t) • iR(t)=v(t)/R = • iC(t)= • iL(t)= • i(t)=

28. Diagram Phasor • Phasor Arus ImC Im ImR ImL