Selamat datang di ForSa! Forum diskusi seputar sains, teknologi dan pendidikan Indonesia.

Welcome to Forum Sains Indonesia. Please login or sign up.

Maret 28, 2024, 05:19:26 PM

Login with username, password and session length

Topik Baru

Artikel Sains

Anggota
Stats
  • Total Tulisan: 139,653
  • Total Topik: 10,405
  • Online today: 87
  • Online ever: 1,582
  • (Desember 22, 2022, 06:39:12 AM)
Pengguna Online
Users: 0
Guests: 126
Total: 126

Aku Cinta ForSa

ForSa on FB ForSa on Twitter

Arus dan Tegangan Listrik Bolak-balik

Dimulai oleh galihutomo, November 17, 2010, 06:45:15 AM

« sebelumnya - berikutnya »

0 Anggota dan 1 Pengunjung sedang melihat topik ini.

galihutomo


Arus dan tegangan bolak-balik (AC) yaitu arus dan tegangan yang besar dan arahnya berubah terhadap waktu secara periodik.


A. Nilai Efektif, Nilai Maksimum dan Nilai Rata-rata

Nilai efektif adalah nilai yang ditunjukkan oleh voltmeter/amperemeter. Sedangkan Nilai maksimum adakah nilai yang ditunjukkan oleh osiloskop. hubungan ketiga jenis nilai tersebut sebagai berikut :









Keterangan :
Vm = tegangan maksimal (V)
Vef = tegangan efektif (V)
Im = arus maksimal (A)
Ief = arus efektif (A)
Vr = tegangan rata-rata (V)
Ir = arus rata-rata (A)

B. Rangkaian Resesif, Induktif dan Kapasitif Murni

a. Rangkaian Resesif Murni (R)

Pada rangkaian resesif murni arus dan tegangan sefase, artinya dalam waktu yang sama besar sudut fasenya sama.



Persamaan tegangan dan arus sesaatnya adalah :





dan hubungan antara Vm dan Im :



Keterangan :
V = tegangan sesaat/pada waktu tertentu (V)
I = arus sesaat (A)
R = hambatan (ohm)





Pada rangkaian Induktif murni arus terlambat 900 dari tegangan atau tegangan mendahului 900 dari arusnya.



jika persamaan arus sesaat :



maka persamaan tegangan sesaatnya :



atau

Jika persamaan tegangan sesaatnya :



maka persamaan arus sesaat :



dan hubungan antara Vm dan Im :





Keterangan :




c. Rangkaian Kapasitif Murni (C)

Pada rangkaian Kapasitif murni arus mendahului 900 dari tegangan atau tegangan terlambat 900 dari arusnya.



jika persamaan arus sesaat :



maka persamaan tegangan sesaatnya :



atau

Jika persamaan tegangan sesaatnya :



maka persamaan arus sesaat :



dan hubungan antara Vm dan Im :





Keterangan :
XL = reaktansi kapasitif (ohm)
C = kapasitas kapasitor (C)


C. Rangkaian RL, RC, LC dan RLC


Rangkaian RL, RC, LC dan RLC merupakan gabungan antara resistor, induktor dan/atau kapasitor yang disusun secara seri. sebelum membahas lebih lanjut keempat jenis rangkaian di atas, perlu diketahui terlebih dahulu bahwa arus dan tegangan yang digunakan merupakan arus efektif (Ief) dan tegangan efektif (Vef). sedangkan pada rangkaian resesif, induktif dan kapasitif murni pada pembahasan sebelumnya menggunakan arus dan tegangan maksimal.


Arus Efektif Sumber



Z = impedansi rangkaian (ohm)

Rumus impedansi rangkaian (Z) akan dibahas pada tiap-tiap jenis rangkaian di atas. Jika besarnya arus efektif telah diketahui maka besarnya tegangan tiap-tiap komponen dapat dicari dengan rumus-rumus :







Keterangan :
VR = tegangan pada komponen resistor (V)
VL = tegangan pada komponen induktor (V)
VC = tegangan pada komponen kapasitor (V)


a. Rangkaian Seri R-L



setelah diketahui besarnya impedansi rangkaian (Z) maka dapat kita cari besarnya arus efektif (Ief) atau tegangan efektif (Vef). hubungan antara tegangan efektif dan tegangan antar komponen sebagai berikut :



ingat besarnya tegangan (V) yang diperoleh dari rumus di atas = tegangan efektif (Vef)

dan besarnya sudut fase rangkaian :




setelah diketahui besar tan dari sudut fase maka besar sudut fasenya dapat dicari.


b. Rangkaian Seri R-C



besarnya tegangan efektif :



dan besarnya sudut fase rangkaian :




c.Rangkaian Seri L-C

rumus pada rangkaian ini lebih sederhana, yang penting terpenuhi syarat-syaratnya :







dan besarnya impedansi rangkaian (Z) :








d. Rangkaian Seri R-L-C

rangkaian ini merupakan rangkaian yang terlengkap komponenya, yakni terdapat resistor, induktor dan kapasitor. Sekaligus merupakan bentuk umum dari rumus-rumus dalam rangkaian yang dibahas sebelumnya. Artinya cukup menghafal  dan memahami rumus-rumus dalam rangkaian ini maka rumus-rumus pada ketiga jenis rangkaian yang dibahas sebelumnya menjadi lebih paham dan tidak perlu dihafalkan.

impedansi rangkaian :



tegangan efektif rangkaian :



sudut fase rangkaian :



Cara penggunaan rumus-rumus dalam rangkaian R-L-C untuk jenis rangkaian lainnya :

- dalam rangkaian R-L tidak ada komponen kapasitor (C) maka nilai Xc dan Vc nya = nol (0).
- dalam rangkaian R-C tidak ada komponen induktor (L) maka nilai XL dan VL nya = nol (0).
- dalam rangkaian L-C tidak ada komponen resistor (R) maka nilai R dan VR nya = nol (0).



galihutomo


D. Faktor Daya dan Daya Rangkaian

a. Faktor Daya



besarnya faktor daya juga dapat dicari dengan rumus :








b. Daya Rangkaian Arus Bolak-balik

besarnya daya disipas atau transfer laju energi (P) dapat dicari dengan beberapa rumus sebagai berikut :







ketiga rumus di atas memerlukan faktor daya untuk mencari besarnya daya (P). besarnya daya juga samadengan daya nyata (Pnyata) yang telah dibaha sebelumnya.




E. Resonansi dalam Rangkaian L-C atau R-L-C

resonansi terjadi saat besarnya reaktansi induktif (XL) = reaktansi kapasitif (XC) dan besarnya resonansi :



fres = frekuensi resonansi (Hz)

saat terjadi resonansi (XL=XC) maka harga impedansi rangkaian mencapai nilai minimum dan besarnya sama dengan nilai resistornya. saat impedansi minimum inilah arus yang mengalir mencapai maksimum.



F. Grafik Hubungan antara Tegangan (V) dan Arus (I)

a. Grafik Rangkaian Resesif

yang termasuk rangkaian resesif adalah rangkaian resesif murni (R) dan rangkaian RLC saat nilai XL=XC (saat terjadi resonansi).



b. Grafik rangkaian Induktif

terjadi dalam rankaian LC atau RLC saat XL>XC. Tegangan (V) mendahului arus (I) maka grafik V bergeser ke kiri :



atau dengan kata lain arus (I) terlambat terhadap tegangan (V) maka grafik I bergeser ke kanan :




c. Grafik rangkaian Kapasitif

terjadi dalam rankaian LC atau RLC saat XL<XC. Tegangan (V) terlambat terhadap arus (I) maka grafik V bergeser ke kanan :



atau dengan kata lain arus (I) mendahului tegangan (V) maka grafik I bergeser ke kiri :



galihutomo

Bagi teman2 forsa yang mau mengkoreksi artikel saya di atas saya persilahkan......

;) ;) ;)

atau yang mau menambahkan latihan soalnya juga silahkan.....

:D :D :D

apalagi yang mau menambahkan tentang "diagram fasor arus AC". saya gak begitu faham.....

;D ;D ;D

[pranala luar disembunyikan, sila masuk atau daftar.]

sisca, chemistry

sipppppppppppp.!!!!
Makasih banyak yaa bung galih..
membantu sangat..!!! >,,<
PAs deh...
Bisa nih belajar dari sini... singkat padat.. >,,< :D :D
Tap tap.
makasii.. :D
[move]
~ You are what you eat ~
[/move]

ryoma

bener2 membantu nih :D udah ringkas itu yaa.. :D:D izin copas ya... ;D
When there is a will there is a way..
قل حو الله الحد

superstring39


PakDanu


Ivan Waruwu

mantap.....bwt nambah ilmu............

mhyworld

Nggak sengaja buka-buka topik lama.
Tampaknya ada yang perlu ditambahkan/diluruskan dikit.

silakan baca referensinya di sini [pranala luar disembunyikan, sila masuk atau daftar.]

Tegangan maksimum sumber AC adalah nilai tegangan sesaat yang tertinggi dari sumber tersebut dalam setiap periodenya.
Tegangan efektif dari sumber AC didefinisikan sebagai besar tegangan DC yang dihasilkan untuk menghasilkan output daya yang sama jika diberikan pada beban resistif. Jadi yang ditekankan di sini adalah dayanya.

Dari rumus daya, P=V²/R, diketahui bahwa tegangan efektif tidak lain adalah akar dari rata-rata kuadrat tegangan (rms/root mean square) dalam satu periode gelombang.

Perbandingan besar antara tegangan efektif dan tegangan maksimum tergantung pada bentuk gelombangnya. Yang ditulis oleh TS di atas hanya berlaku jika gelombangnya sinusoidal. Untuk gelombang kotak bipolar, tegangan efektifnya hampir sama dengan tegangan maksimum, sedangkan gelombang berupa pulsa tipis, tegangan efektifnya mendekati 0, nilainya sesuai perbandingan antara lebar pulsa dengan periode gelombang.

Nilai yang ditunjukkan oleh Voltmeter belum tentu merupakan nilai efektif/rms-nya. Voltmeter yang "biasa" kebanyakan menghitung tegangan rata-rata setelah disearahkan, kemudian dikalikan dengan suatu faktor koreksi untuk mendapatkan nilai rms-nya. Menyearahkan tegangan dapat dilakukan dengan mudah menggunakan dioda bridge, mendapatkan nilai rata-rata dapat dilakukan dengan low pass filter menggunakan resistor dan kapasitor.

Nilai faktor koreksi yang benar masih tergantung pada bentuk gelombangnya. Karena bentuk gelombang sumber tegangan AC yang paling sering dipakai dalam kehidupan sehari-hari adalah sinusoidal, maka faktor koreksi yang digunakan dalam Voltmeter itu adalah faktor koreksi untuk sinusoidal. Sehingga jika Voltmeter tersebut dipakai untuk mengukur tegangan efektif dari bentuk gelombang yang lain akan muncul error/selisih dari nilai sebenarnya.

Pada jaman dulu, Voltmeter true rms menggunakan metode sesuai definisi di atas. Tegangan yang akan diukur digunakan untuk memanaskan elemen resistif. Daya yang dihasilkan mewakili nilai efektif tegangan tersebut, yang bisa diukur dari kenaikan temperaturnya.
Voltmeter true rms modern yang sudah menggunakan teknologi digital memperoleh nilai rms dari sampling tegangan selama satu periode, kemudian menghitung kuadrat dari sample-semple tersebut, menghitung rata-ratanya, baru terakhir menghitung akarnya. Akurasinya tergantung pada banyaknya sample yang diambil untuk setiap periode gelombang, serta resolusi ADC-nya (Analog to Digital Converter).

once we have eternity, everything else can wait