TEGANGAN DAN ARUS BOLAK BALIK SK 2 TEGANGAN

TEGANGAN DAN ARUS BOLAK BALIK SK 2

TEGANGAN DAN ARUS BOLAK BALIK

Bentuk tegangan dan arus bolak balik • Listrik bolak balik dihasilkan oleh gene rator listrik bolak balik / genera tor AC • Generator adalah alat untuk mengubah energi mekanik menjadi en ergi listrik • Prinsip dasar gene rator arus bolak ba lik adalah sebuah kumparan be rputar dengan kecep atan sudut yang berada di dala m medan magnet. • Generator mengha silkan tegangan dan arus listrik induksi yang berben tuk sinusoidal. • Generator pemban gkit tegangan bolak balik disebut alternator

Bentuk tegangan dan arus bolak balik o Perbedaan ge nerator AC dan generator DC terletak pada c incin gesernya. o Pada generat or AC, cincin ge sernya tetap (a 2 cincin) sehing da ga bersinggunga n dengan rotor secara bergantia n dan menghasil kan GGL induksi segala arah ke o Pada generat or DC , cincin g esernya dibelah menjadi 2 sehin gga yang bersin ggungan dengan rotor tidak men galami perubaha n dan menghasil GGL induksi ke kan satu arah. o Grafik tegan berbentuk s inusoidal maka secara matemat is dirumuskan :

Rumus dan Keterangannya ; v vm : tegangan sesaat (volt) : tegangan maksimum (volt) t : waktu (sekon) f = frekuensi sudut tegangan bolak balik (rad/s) : sudut fase ketika t = 0, biasanya diambil sama dengan 0

Grafik arus berbentuk sinusoidal, maka secara matematis arus bolak balik : I : Arus sesaat (ampere) Im : Arus maksimum (ampere)

Kuat arus dan tegangan pada fasor • Hubungan amplitudo tegangan / arus bolak balik dengan sudut fase dapat dinyatakan secara grafik dalam diagram fasor. • Diagram fasor/diagram vektor adalah cara menggambarkan gelombang sinusoidal secara vektor. • Fasor digunakan untuk melukiskan tegangan / arus listrik bolak balik • Panjang/besar fasor menyatakan tegangan/arus maksimum • Arah fasor menyatakan sudut fase ke gelombang pada saat itu.

Nilai rata-rata dan nilai efektif

• RUMUS: Keterangan : Vr: Tegangan rata-rata (volt) Vm : Tegangan maksimum (volt) • Adalah arus bolak balik yang setara dengan arus searah untuk menghasilkan jumlah kalor yang sama ketika melalui suatu resistor dalam waktu yang sama. • Rumus: Ket: • Ief : arus efektif (A) • Im : arus maksimum (A)

Nilai efektif tegangan bolak balik • Rumus: Keterangan : Vef: tegangan efektif (volt) Vm: tegangan maksimum(volt)

Alat ukur arus dan tegangan bolak balik 1) Voltmeter AC dan ampermeter AC dapat digunakan untuk mengukur tegangan efektif dan arus efektif khusus untuk arus bolak balik. 2) Pemasangan voltmeter AC secara paralel terhadap yang diukur.

• Pemasangan amperemeter AC secara seri terhadap yang diukur (amperemeter AC)

Menguasai hubungan antara tegangan, impedansi, dan arus listrik bolak -balik Hubungan Antara Arus, Tegangan Dan Hambatan Pada Rangkaian Arus Bolak Balik 1. Resistor pada rangkaian arus bolak balik

Beda tegangan antara Nilai arus sesaat yang ujung-ujungnya bersifat mengalir pada resistor sinusoidal. Keterangan : • Vsumber : tegangan sumber (volt) • Vm : tegangan maksimum (volt) • : kecepatan sudut (radian) = 2 f • t : waktu (sekon)

Jika tahanan murni R dilewati arus bolak balik, ternyata arus dan tegangan yang diderita tahanan tersebut adalah sefase. or t s i s Re e s sefa impit berh

• Induktor • • • a d a P r o t k Indu ian Arus a k g n Ra k i l a B k a l Bo Adalah kumparan kawat yang dililitkan pada inti besi Suatu induktor idealnya memiliki hambatan kawat nol. Hambatan induktor muncul jika induktor dialiri arus bolak balik. Saat induktor dialiri listrik bolak balik, terjadi : wa h n a a b g n kkan perubahan fluk magnetik dalam u j Ketera n u men ) an ( kumparannya. w a a d l n e a m T us. ksi r u a d n n a i Menurut Lenz, perubahan fluk magnetik aik n GGL e k n menimbulkan GGL induksi yang melawan aha perub i diri s n arus semula. Arus inilah yang menghambat a t uk d n I = L arus yang datang, sehingga muncul hambatan pada indukto Sebuah kumparan dengan induktansi diri L dialiri arus bolak balik, maka arus yang melewati induktor mempunyai fase ketinggalan 90 o terhadap tegangannya (tegangan mendahului arus)

a d a P r o t k s u u d r n I A n a i a k g n a R k i l a B k a Bol m a l a d r o t k u d n I C • A n ia a k g ran Rangkaian Arus bolak balik yang terdiri dari sebuah induktor dan sumber listrik bolak balik

RUMUSAN VI = Vm. sin t Im = • Grafik sinusoidal XL = X L • Berbeda dengan resistor, reaktansi induktif besarnya tergantung pada frekuensi • Grafik fasor Ief =

Kapasitor pada rangkaian arus bolak balik N A S U M • RU. V C = Q in S V. m Q=C . t Keterangan : Q : muatan kapasitor (Coulomb) C : kapasitas kapasitor (Farad) Rangkaian listrik bolak balik dengan sebuah kapasitor Apabila kapasitor C dilewati arus bolak balik, ternyata arus yang melewati kapasitor mempunyai fase mendahului 90 o terhadap tegangannya.

Kuat arus yang mengalir melalui kapasitor : S U RUM IC = Im sin ( Xc = = XC = Reaktansi kapasitif f = frekuensi (Hz) t+ ) Ief = Im =. C. Vm =

Rangkaian Seri RL

Dengan induktor dan resistor dihubungkan seri sehingga arus yang mengalir pada kedua komponen ini sama besar. Sama seperti = sudut fase (sudut antara VR dan VT)

Impedansi rangkaian RL Tegangan pada resistor VR = I x R Tegangan pada induktor VL = I. XL Z = IR = IL = I an : volt) ( l a Keterang t o t n Teganga olt) : v ( r o t s i VT s re Tegangan : (volt) r o t k u d VR n I Tegangan : hm) VL O ( n a t a b : Ham ere) p m R A ( s u Kuat Ar : (ohm) f i t k u d I n i. I Reaktans : hm) O ( l a t XL o T Hambatan : Z

Untuk rangkaian seri R-C, arus yang mengalir melalui hambatan IR maupun IC adalah sama

Gambar fasor untuk VR, VC , dan I adalah Tan = =

Resonansi • XL = XC makan tan Besarnya frekuensi resonansi f dapat dicari seperti berikut ; Ketika frekuensi sumber arus bolak balik = frekuensi resonansi berlaku ; --> R (Nilai Z max) --> ( Nilai/maksimum)