Bab 11 Arus Bolak-balik TEL 2303 Abdillah, S.Si, MIT Jurusan Teknik Elektro Fakultas Sains dan Teknologi UIN Suska Riau Abdillah, S.Si, MIT TEL 2303

Topik Pekan Ini Setelah mempelajari bab ini Anda seharusnya memahami hal berikut: tegangan dan arus bolak-balik kapasitor, resistor dan induktor dalam rangkaian dengan tegangan dan arus bolak-balik. resonansi dalam rangkaian arus bolak-balik

Fasor Fasor adalah sebuah vektor yang yang berotasi dalam arah yang berlawanan dengan arah perputaran jarum jam dengan laju sudut  konstan yang sama dengan frekuensi sudut dari kuantitas sinusoidal tersebut.

Diagram Fasor Proyeksi fasor pada sumbu horizontal pada waktu t adalah I cos t, menyatakan nilai sesaat dari arus tersebut.

Sumber AC Sumber ac adalah istilah untuk sebarang alat yang menyediakan sebuah tegangan v atau arus i yang berubah secara sinusoidal. Simbol sebuah sumber ac pada diagram rangkaian adalah: Contoh sebuah sumber ac adalah sebuah koil kawat yang berotasi dengan kecepatan sudut konstan dalam suatu medan magnetik.

Tegangan Bolak-Balik Sebuah tegangan sinusoidal dijelaskan oleh fungsi v = selisih potensial sesaat V = selisih potensial maksimum = amplitudo tegangan  = 2 f rad/sekon f = frekuensi

Arus Bolak-Balik Sebuah arus sinusoidal dijelaskan oleh fungsi i = arus sesaat I = arus maksimum = amplitudo arus  = 2 f rad/sekon f = frekuensi

Arus Rata-Rata yang Diluruskan Untuk mengukur arus bolak-balik dapat menggunakan dioda dan rangkaian pelurus gelombang penuh. Arus yang melalui galvanometer G adalah seperti yang diperlihatkan grafik. Luas dibawah kurva I terhadap t sama dengan luas persegi dengan tinggi Irav (rectified average current).

Nilai Akar Kuadrat Rata-Rata Nilai akar kuadrat rata-rata (rms = root-mean square) adalah sebuah cara untuk menjelaskan sebuah kuantitas yang dapat positif maupun negatif. Untuk mencari Irms, kuadratkan arus sesaat i, ambil rata-rata dari i2 dan akhirnya ambillah akar kuadrat dari rata-rata tersebut.

Sudut Fasa Jika arus i dalam sebuah rangkaian ac adalah i = I cos t dan tegangan v di antara dua titik adalah v = V cos (t + ), maka  dinamakan sudut fasa (phase angle) tegangan, relatif terhadap arus tersebut.

Latihan Soal No. 1 Tegangan melalui terminal-terminal sebuah penyuplai daya ac yang berubah terhadap waktu. Amplitudo tegangan adalah V = 45,0 V. Hitunglah a) selisih potensial akar kuadrat rata-rata Vrms? b) selisih potensial rata-rata di antara kedua terminal dari penyuplai daya itu?

Penyelesaian Diketahui: V = 45,0 V Ditanya: a) Vrms? b) Vrata-rata? Jawab: a) Vrms = V = (0,707)(45,0 V) = 31,8 V 2 b) Vrata-rata = 0

Hambatan pada Rangkaian AC Tegangan yang melalui sebuah hambatan R adalah sefasa dengan arus. Amplitudo tegangan dan amplitudo arus dihubungkan oleh VR = IR

Induktor pada Rangkaian AC Tegangan yang melalui sebuah induktor L mendahului arus sebanyak 90o. Amplitudo tegangan dan amplitudo arus dihubungkan oleh VL = IXL dimana XL = L adalah reaktansi induktif dari induktor itu.

Kapasitor pada Rangkaian AC Tegangan yang melalui sebuah kapasitor C tertinggal dari arus sebanyak 90o. Amplitudo tegangan dan amplitudo arus dihubungkan oleh VC = IXC dimana XC = 1/C adalah reaktansi kapasitif dari kapasitor itu.

Rangkaian Seri L-R-C Selisih potensial sesaat v sama dengan jumlah dari proyeksi-proyeksi fasor VR, VL dan VC atau proyeksi dari jumlah vektor V. Fasor VL dan VC selalu berada terletak pada garis yang sama, dengan arah yang berlawanan. Fasor VL - VC selalu membentuk sudut siku-siku dengan fasor VR, Sehingga besar fasor V adalah

Impedansi Z Dalam rangkaian AC, amplitudo tegangan dan amplitudo arus dihubungkan oleh V = IZ, di mana Z adalah impedansi dari rangkaian. Dalam sebuah rangkaian L-R-C, dan sudut fasa ϕ dari tegangan relatif terhadap arus adalah

Daya dalam Rangkaian AC Masukan daya rata-rata Prata-rata ke sebuah rangkaian ac adalah: Prata-rata = ½ VI cos  = Vrms Irms cos  Dimana  adalah sudut fasa dari tegangan terhadap arus. Kuantitas cos  dinamakan faktor daya

Resonansi dalam Rangkaian AC Dalam sebuah rangkaian seri L-R-C arus menjadi maksimum dan impedansi menjadi minimum pada frekuensi sudut 0 = 1/(LC)½ dinamakan frekuensi sudut resonansi dimana XL = XC dan impedansi Z sama dengan hambatan R.

Transformator Transformator adalah sebuah alat yang digunakan untuk menaikkan atau menurunkan tingkat tegangan dan tingkat arus dalam sebuah angkaian ac. Simbol rangkaian untuk sebuah transformator dengan sebuah inti besi, seperti sebuah transformator yang digunakan dalam sistem distribusi daya adalah:

Transformator Dalam sebuah transformator ideal, jika lilitan primer memiliki N1 putaran dan lilitan sekunder memiliki N2 putaran, maka amplitudo dari kedua tegangan itu dihubungkan dengan: V2 = N2 V1 N1 Amplitudo dari tegangan primer dan tegangan sekunder serta arus dihubungkan oleh: V1 I1 = V2 I2

Pekerjaan Rumah Kerjakan soal latihan dan soal-soal bab 32 tentang Arus Bolak Balik Pelajari contoh soal dan penyelesaian bab 28-32 buku Young & Freedman untuk persiapan UAS