Fisika Listrik Dan Magnet

46
KULIAH FISIKA LISTRIK DAN MAGNET OLEH : TONY KOERNIAWAN 24 JUNI 2013 JURUSAN S1 TEKNIK INFORMATIKA BAB X ARUS DAN TEGANGAN BOLAK-BALIK

description

Fisika

Transcript of Fisika Listrik Dan Magnet

Page 1: Fisika Listrik Dan Magnet

KULIAH FISIKA LISTRIK DAN MAGNETOLEH : TONY KOERNIAWAN

24 JUNI 2013JURUSAN S1 TEKNIK INFORMATIKA

BAB XARUS DAN TEGANGAN

BOLAK-BALIK

Page 2: Fisika Listrik Dan Magnet

BAB XARUS DAN TEGANGAN BOLAK-BALIK

Besar Arus dan Tegangan Bolak BalikBesar arus dan tegangan bolak-balik dinyatakan dengan rumus:

I = Imaks sin ωt

V = Vmaks sin ωt

Page 3: Fisika Listrik Dan Magnet
Page 4: Fisika Listrik Dan Magnet

Arus dan Tegangan EfektifAdalah arus dan tegangan bolak-balik yang memberikan pengaruh panas (kalor) yang sama dengan suatu nilai arus dan tegangan searah.

Jika kita menggunakan alat ukur voltmeter AC atau amperemeter AC maka nilai yang terukur pada alat tersebut adalah nilai efektifnya.

Page 5: Fisika Listrik Dan Magnet
Page 6: Fisika Listrik Dan Magnet

Nilai Rata-rata Arus Bolak-BalikNilai rata-rata arus bolak-balik adalah nilai yang dianggap setara dengan nilai arus searah yang tetap memindahkan muatan yang sama dalam waktu yang sama.

Page 7: Fisika Listrik Dan Magnet

Rangkaian Arus Bolak-Balik

Resistor pada Rangkaian Arus Bolak-BalikRangkaian resistif adalah rangkaian yang terdiri dari sebuah hambatan (R) yang dihubungkan dengan sumber tegangan AC.

Page 8: Fisika Listrik Dan Magnet

Rangkaian resistif

Rangkaian arus AC dengan beban resistor

Page 9: Fisika Listrik Dan Magnet

Grafik arus dan tegangan pada resistor dalam rangkaian arus AC

Page 10: Fisika Listrik Dan Magnet

Pada rangkaian resistif, tegangan dan arus mempunyai fase yang sama, seperti pada gambar.

Page 11: Fisika Listrik Dan Magnet

Rumus pada rangkaian resistif

V = Vmaks sin ωtI = Imaks sin ωtVmaks = Imaks . R

V = I . R

Page 12: Fisika Listrik Dan Magnet

Induktor pada Rangkaian Arus Bolak-BalikRangkaian Induktif adalah rangkaian yang terdiri dari sebuah induktor (L) yang dihubungkan dengan sumber tegangan AC.

Page 13: Fisika Listrik Dan Magnet

Rangkaian Induktif

Rangkaian arus AC dengan beban induktor

Page 14: Fisika Listrik Dan Magnet

Grafik arus dan tegangan pada induktor dalam rangkaian arus AC

Page 15: Fisika Listrik Dan Magnet

Pada rangkaian induktif, beda fase antara tegangan dan arus adalah π/2 atau arus terlambat terlambat terhadap tegangan sebesar π/2, seperti pada gambar.

Page 16: Fisika Listrik Dan Magnet

Besar arus dan tegangan pada rangkaian induktif dirumuskan sebagai berikut:

I = Imaks sin ω t

Page 17: Fisika Listrik Dan Magnet

Apabila hambatan pada rangkaian induktif yang dilalui arus bolak balik didefinisikan sebagai reaktansi induktif ( XL ), maka besarnya XL dirumuskan sebagai berikut :

XL = ω L atau XL = 2 π f LVmaks = XL . Imaks

VL = XL . I

Page 18: Fisika Listrik Dan Magnet

Dimana :ω = frekuensi sudut (rad/s)f = frekuensi (Hz)L = Induktansi Induktor (H)Vmaks = tegangan maks pada induktor (V)VL = tegangan pada ujung-ujung induktor

(V)

Page 19: Fisika Listrik Dan Magnet

Kapasitor pada Rangkaian Arus Bolak-BalikRangkaian Kapasitif adalah rangkaian yang terdiri atas kapasitor (C) yang terhubung dengan sumber tegangan AC.

Page 20: Fisika Listrik Dan Magnet

Rangkaian Kapasitif

Rangkaian arus AC dengan beban kapasitor

Page 21: Fisika Listrik Dan Magnet

Grafik arus dan tegangan pada kapasitor dalam rangkaian arus AC

Page 22: Fisika Listrik Dan Magnet

Pada rangkaian kapasitif, beda fase tegangan dan arus adalah π/2 dengan arus mendahului tegangan sebesar π/2, seperti pada gambar.

Page 23: Fisika Listrik Dan Magnet

Apabila hambatan pada rangkaian kapasitif yang dilalui arus bolak-balik didefinisikan sebagai reaktansi kapasitif (XC), maka besarnya XC dinyatakan dengan rumus :

Page 24: Fisika Listrik Dan Magnet

Pada rangkaian kapasitif berlaku rumus berikut :

I = Imaks sin ω t

Vmaks = XC . Imaks

VC = XC . I

Page 25: Fisika Listrik Dan Magnet

Dimana :V = tegangan sesaat pada kapasitor (V)Vmaks = tegangan maks pada kapasitor (V)VC = tegangan antara ujung-ujung kapasitor (V)

Page 26: Fisika Listrik Dan Magnet

Rangkaian Seri R, L, dan C

Page 27: Fisika Listrik Dan Magnet

Jika R, L, C dirangkai seri dan dihubungkan dengan sumber tegangan AC, maka:

VR = I. RVL = I . XL

VC = I . XC

Page 28: Fisika Listrik Dan Magnet

Jika :*) XL > XC, maka rangkaian bersifat induktif, karena Ө positif.*) XL < XC, maka rangkaian bersifat kapasitif,

karena Ө negatif.*) XL = XC, maka rangkaian bersifat resistif terjadi resonansi Z = R, Ө = 0, dengan nilai frekuensi dan kecepatan sudutnya dinyatakan dengan :

Page 29: Fisika Listrik Dan Magnet

Gambar GrafikRangkaian Seri R, L, dan C

Page 30: Fisika Listrik Dan Magnet

Rangkaian Paralel R, L, dan C

Page 31: Fisika Listrik Dan Magnet

Jika R, L, dan C dirangkai paralel dan dihubungkan dengan sumber tegangan AC, maka :

V = VR = VL = VC

Page 32: Fisika Listrik Dan Magnet

Gambar GrafikRangkaian Paralel R, L, dan C

Page 33: Fisika Listrik Dan Magnet

Daya pada Arus Bolak-BalikDaya sesaat atau daya semu yang mengalir pada rangkaian arus bolak balik dinyatakan dengan rumus :

P = V . I

Page 34: Fisika Listrik Dan Magnet

Sedangkan daya sesungguhnya atau daya aktif dinyatakan dengan rumus :

P = Vef . Ief cos ӨP = Ief

2 . Z . cos ӨP = Ief

2 . R

Dengan cos Ө = faktor daya

Page 35: Fisika Listrik Dan Magnet

Latihan Soal1. Sebuah Voltmeter menunjukkan

bahwa tegangan AC dengan frekuensi 60 Hz adalah 120 V. Tentukan:

a. Harga maksimum tegangan;b. Persamaan tegangan itu.

Page 36: Fisika Listrik Dan Magnet

2. Sebuah voltmeter bila dihubungkan dengan sumber tegangan AC yang berfrekuensi 1000 Hz, menunjukkan 80 V. Tentukan persamaan tegangan sesaat sumber itu.

Page 37: Fisika Listrik Dan Magnet

3. Arus AC membangkitkan kalor dengan laju 360 Watt dalam

resistor 10 Ω. Tentukan nilai efektif arus dan tegangan.

Page 38: Fisika Listrik Dan Magnet

4. Arus 30 mA mengalir pada kapasitor 4 µF yang terhubung pada jaringan dengan frekuensi 500 Hz. Hitunglah reaktansi dan

potensial kapasitor itu.

Page 39: Fisika Listrik Dan Magnet

5. Sebuah kapasitor terpasang seri dengan resistor 30 Ω

dihubungkan dengan tegangan AC 220 V. Jika reaktansi kapasitor itu 40 Ω. Tentukan:

a. Arus pada rangkaian;b. Sudut fase antara arus dan

tegangan pada jaringan.

Page 40: Fisika Listrik Dan Magnet

6. Sebuah kumparan dengan induktansi 0,14 H dan resistansi 12 Ω dihubungkan dengan jaringan 110 V, 25 Hz. Hitunglah :

a. Arus dalam kumparan;b. Sudut fase antara arus dan

tegangan;c. Faktor daya;d. Daya yang hilang dalam

kumparan.

Page 41: Fisika Listrik Dan Magnet

7. Sebuah rangkaian seri terdiri dari resistor 100 Ohm, kumparan berinduktansi 0,1 H, dan kapasitor 20 µF. Rangkaian ini dihubungkan dengan tegangan 110 Volt, 60 Hz. Tentukan:

a. Arus yang mengalir;b. Sudut fase antara arus dan tegangan;c. Tegangan pada resistor, tegangan pada

induktor, tegangan pada kapasitor.

Page 42: Fisika Listrik Dan Magnet

8. Gambar di bawah ini menunjukkan rangkaian seri pada jaringan 200 v, 60 Hz yang terdiri dari kapasitor dengan reaktansi kapasitif 30 Ω, resistor non induktif 44 Ω, dan kumparan

dengan reaktansi induktif 90 Ω dan resistansi 36 Ω. Tentukan:a. Arus pada rangkaian;b. Beda potensial pada masing-masing unsur;c. Faktor daya;d. Daya yang terserap oleh rangkaian.

Page 43: Fisika Listrik Dan Magnet
Page 44: Fisika Listrik Dan Magnet

9. Dari gambar di bawah ini tentukan nilai XL.

Page 45: Fisika Listrik Dan Magnet

10. Sebuah kumparan memiliki induktansi 0,1 H dan resistansi 12Ω, dan dihubungkan pada jaringan 110 V, 60 Hz. Tentukan:

a. Reaktansi kumparan;b. Impedansi kumparan;c. Arus pada kumparan;d. Sudut fase antara arus dan tegangan sumber;

e. Faktor daya rangkaian.

Page 46: Fisika Listrik Dan Magnet

SEKIAN DANTERIMA KASIH