LISTRIK BOLAK BALIK (LISTRIK AC) NAMA:…………………………………………… KELAS XII IPA…..NOMOR:……

t Statis DC v/i Listrik t Dinamis AC t I V v/i V 1,5 I -0,15A -1,5 I 220 10 AC t I 10 220 V

RANGKAIAN Resistor PADA LISTRIK AC Nilai Efektif i=Im sin(ωt) V=Vm sin(ωt) Vm=Im.R R=…Ohm Catatan: *Voltmeter dan Ampermeter mengukur nilai efektif *Osiloskup: 1.Menukur nilai tegangan maksimum 2.Mengukur nilai periode 3.Menunjukan bentuk kurva tegangan V/I V t(sekon) I V I Diagram Fasor Kurva Sinusuidal V(teganga) dan I (Arus) sefase

RANGKAIAN INDUKTOR PADA AC i=Im sin(ωt) V=Vm sin(ωt+π/2) Vm=XL.Im Rangkaian bersifat Induktif XL=reaktansi induktif…….Ohm L=…Henry XL=…..Ohm ω=2πf v/i VL i IL v Diagram Fasor Kurva Sinusuidal V mendahului I 90o

RANGKAIAN KAPASITOR PADA AC i=Im sin(ωt) V=Vm sin(ωt-π/2) Vm=Xc.Im Rangkaian bersifat Kapasitif C=…Farad Xc=…Ohm Xc= raktansi kapasitif…….Ohm ω=2πf v/i i Ic v VC Diagram Fasor Kurva Sinusuidal V ketinggalan I 90o

RANGKAIAN R-L PADA AC i=Im sin(ωt) Vz=Vm sin(ωt+θ) Vm=Z.Im Z2 = R2 + XL2 Vz2=VR2 + VL2 Iz= IR=IL ω=2πf R L tgθ=XL/R tg θ= VL/VR Z=Impedansi….ohm Rangkaian bersifat Induktif Vz VL i θ VR I Diagram Fasor Kurva Sinusuidal V mendahului I sebesar θ

RANGKAIAN R-C PADA AC i=Im sin(ωt) Vz=Vm sin(ωt-θ) Vm=Z.Im Z2 = R2 + (-Xc)2 Vz2=VR2 + (-Vc)2 Iz= IR=IC ω=2πf R=…ohm Xc=…ohm tgθ=-Xc/R tg θ= -Vc/VR Rangkaian bersifat Induktif Vz VL i θ VR I Diagram Fasor Kurva Sinusuidal V ketinggalan I sebesar θ

RANGKAIAN R-L-C: Bersifat Induktif Iz=Im sin(ωt) Vz=Vm sin(ωt+θ) Vm=Z.Im Z2 = R2 + (XL-Xc)2 Vz2=VR2 + (VL – VC)2 Iz= IR=IL=Ic ω=2πf C R L tgθ=(XL – XC) /R tg θ=(VL-VC)/VR Vz VL VL-VC Iz θ VR Vc Diagram Fasor Kurva Sinusuidal Rangkaian bersifat Induktif sebab : VL>Vc atau XL>Xc V mendahului I sebesar θ

RANGKAIAN R-L-C : Bersifat Kapasitif Iz=Im sin(ωt) Vz=Vm sin(ωt-θ) Vm=Z.Im Z2 = R2 + (XL-Xc)2 Vz2=VR2 + (VL – VC)2 Iz= IR=IL ω=2πf C R L tgθ=(XL – XC) /R tg θ=(VL-VC)/VR V/I VL Iz t(sekon) θ VR Vz VL-VC Vc Diagram Fasor Kurva Sinusuidal Rangkaian bersifat Kapasitif sebab : Vc>VL atau XC>XL V ketinggalan I sebesar θ

RANGKAIAN R-L-C: BERESONANSI Iz=Im sin(ωt) Vz=Vm sin(ωt) Vm=Z.Im Z = R Vz=VR Iz= IR=IL C R L XL=XC f V/I VL Vz V t(sekon) I V I f=frekuensi resonansi sumber tegangan Vc Diagram Fasor Kurva Sinusuidal V sefase dengan I

Resonansi pada Rangkaian R-L-C Seperti dituliskan di atas beda fase rangkaian L-R-C adalah Jika XL>XC maka tg θ (+) berarti tegangan mendahului arus (rangkaian bersifat induktif) XL<XC maka tg θ (-) berarti tegangan mengikuti arus (rangkaian bersifat kapasitif) XL=XC maka tg θ menjadi nol; Z=R, jadi dalam rangkaian ini hanya ada hambatan ohm dan dapat dikatakan pada rangkaian terjadi resonansi seri. Besar frekuensi resonansi:

KESIMPULAN

DAYA Daya sesungguhnya dan rata-rata pada arus bolak-balik dalam suatu rangkaian dinyatakan dengan: θ =sudut fase Ve =tegangan efektif (Volt) Vm =tegangan maksimum (Volt) ie =kuat arus efektif (Ampere) im =kuat arus maksimum (Ampere) Sebuah hambatan 200√3Ω kumparan 0,4 H dan kapasitor 0,5 µF dihubungkan dengan sumber tegangan AC 200 volt, yang mempunyai frekuensi sudut 2500 rad/s : Hitunglah kuat arus yang mengalirpada rangkaian! 2. Hitung Daya pada Soal diatas!

1. R = 200√3Ω L= 0,4 H V= 200 volt ω= 2500 rad/s XL= ω.L = 2500. 0,4 = 1000 Ω XC= 1/ ω.c = 1/2500.0,5.10-6 = 800 Ω 2. V = 200 Volt i = 0,5A P = V.i cosθ =200. 0,5. cos 300 = 50√3

Contoh soal Hambatan R = 100Ω,induktor L= 0,6 H, dan kapasitor C= 12 µF disusun seri kemudian ujung-ujungnya dihubungkan dengan tegangan bolak-balik 220 volt. Ketika terjadi resonansi, arus yang mengalir pada rangkaian adalah..... Suatu rectifier (penyearah) yang dipasang pada tegangan 250 V, 120 Hz : terdiri dari induktansi 25mH, hambatan 40Ω dan kapasitor 25 µF yang dihubungkan secara seri. Hitung reaktansi induktif, reaktansi kapasitif, impendansi rangkaian, dan kuat arus pada rangkaian! Hitung frekuensi resonansi dari suatu rangkaian yang terdiri dari hambatan 10Ω , kapasitor 10 µF , dan induktor 0,1 H! Suatu arus dari 8A ketinggalan 300 terhadap tegangan 250 Volt pada suatu rangkaian. Berapa daya sesungguhnya rangkaian (p)? Rangkaian R-L-C dihubungkan dengan teganagn bolak-balik 220 Volt. Frekuensi sudut = 100rad/s. Jika L =0,4 H, C = 20 µF , dan R = 120Ω . Hitunglah besar arus pada rangkaian !

Jawaban R = 100Ω L = 0,6 H C = 12 µF = 12.10-6F V = 220 Volt terjadi resonansi Z = R = 100 Ω V = 250 volt f = 120 Hz L = 25mH = 25.10-3h R = 40Ω C = 25 = 25.10-6F ω = 2 f = 2.3,14.120 = 753,6 rad/s Xl = .L = 753,6.25.10-3= 18,84Ω

R = 10Ω C = 10 µF = 10-7F l = 0,1 H I = 8 A θ= 300 v = 250 volt P=V.i.cos θ= 250.8.cos 300 =1000√3 watt V = 220 Volt L = 0,4 H C = 20 µF = 20.10-6F ω= 100rad/s R= 120 Ω

Tugas dan Latihan 1.Dari rangkaian di samping, beda potensial /tegangan antara titik a dan c = 75 volt. Kecepatan sudut sumber adalah 100 π rad/sekon. Supaya rangkaian beresonansi, a) hitunglah induktansi diri , b) tegangan antara a-b, tegangan antara c-d c) hitung daya listrik 2.Kapasitor 25 mF dan sebuah hambatan R dirangkai seri kemudian dihubungkan pada sumber tegangan efektif AC 100 volt, 400π rad/s. Jika kuat arus yang mengalir 0,4 ampere, Hitung a)nilai R b) tegangan pada kapasitor c) tegangan pada R ,d) Hitung impedansi, e) sudut beda fase Vz dan Iz , f) persamaan tegangan dan kuat arus g) diagram fasor dan sinusuida rangkaian 3. Kumparan 0,8 henry dan sebuah hambatan R dirangkai seri kemudian dihubungkan pada sumber tegangan efektif AC 80 volt, 400 rad/s. Jika kuat arus yang mengalir 0,2 ampere, a) hitung nilai R b) tegangan pada R dan kumparan c) nilai impedansi d) persamaan Vz dan Iz e) sudut beda fase antara v dan I, f) Lukiskan diagram fasor dan sinusuida R ~ = C = 25 m F V = 100 volt w = 400π rad/s

f=50Hz R=100 ohm L=10Henry C=2000uF Soal: 4. Rangkaian RLC seperti gambar, Hitung a) nilai koef induksi diri , b) Nilai Kapasitor c) Impedansi d) Beda fase antara Vz dan Iz e) Nilai tegangan maksimum dan tegangan efektif total f) Nilai kuat arus maksimum dan arus efketif total g) Persamaan tegangan Vz, h) persamaan kuat arus total, i) Nilai tegangan efektif serta arus efektif di R j) Nilai tegangan dan arus efektif di indukstor k) Nilai tegangan dan aus efektif pada kapasitor, l)Lukiskan diagram fasor, m)Lukiskan diagram sinusuida rangkaian n) Hitung daya yang dikeluarkan sumber listrik o) sifat rangakaian (induktif/kapasitif/resonansi) R=100 ohm L=10Henry C=2000uF f=50Hz 5. Rangkaian seri RLC yang dikemas dalam bentuk batang, terukur nilai kuat arusnya seperti disamping. Hitunglah a) nilai koef induksi diri , b) Nilai Kapasitor c) Impedansi d) Beda fase antara Vz dan Iz e) Nilai tegangan maksimum dan tegangan efektif total f) Nilai kuat arus maksimum dan arus efketif total g) Persamaan tegangan Vz, h) persamaan kuat arus total, i) Nilai tegangan efektif serta arus efektif di R j) Nilai tegangan dan arus efektif di indukstor k) Nilai tegangan dan aus efektif pada kapasitor, l)Lukiskan diagram fasor, m)Lukiskan diagram sinusuida rangkaian n) Hitung daya dikeluarkan sumber listrik o) Sifat rangkaian (induktif/kapasitif/resonansi) 6. Gambar disamping adalah kurva sinusuida rangkaian RLC pada arus AC. Hitunglah a) frekuensi sumber tegangan b)kecepatan sudut c) Nilai impedansi d) Jika nilai R=100 ohm dan kapasitor 100uF hitung nilai induksi diri d) Lukiskan diagram fasor rangkaian e) jelaskan sifat rangkaian(nduktif/kapasitif/resonansi)