Arus Lisrik Bolak-Balik Kelas12 Smk

SMK CIJANGKAR CIAWI KAB. TASIKMALAYA

Loading ……

Oleh : Drs. Nana Suryana

           

Membedakan karakteristik karakteristik arus listrik bolak-balik dan arus searah yang diamati dengan alat ukur listrik Mendeskripsikan dan memformulasikan arus dan tegangan sinusoidal Mendeskripsikan dan memformulasikan hubungan nilai maksimum dan nilai efektif besaran sinusoidal Menafsirkan besaran-besaran listrik sesuai grafik sinus yang ditunjukkan layar osiloskop Menganalisis rangkaian rangkaian listrik bolak-balik yang memiliki R-L seri Menganalisis rangkaian rangkaian listrik bolak-balik yang memiliki R-C seri Menganalisis rangkaian rangkaian listrik bolak-balik yang memiliki R-L-C seri Mengidentifikasi Mengidentifik asi peristiwa resonansi pada rangkaian R-L-C Menentukan frekuensi resonansi pada rangkaian R-L-C seri Merumuskan energi dan daya listrik arus bolak-balik Menghitung masalah kelistrikan sehari-hari yang berhubungan dengan energi dan daya listrik Mendeskripsikan Mendeskripsik an cara transmisi dan pemakaian listrik AC dalam kehidupan seharihari

Pengantar Alat ukur Osiloskop SMK CIJANGKAR

PENGANTAR Materi 1 Materi 2 Materi 3 Materi 4 Materi 5 Latihan soal Catatan

Generator AC

Materi 1 ARAH DAN TEGANGAN SINUSOIDAL

SMK CIJANGKAR

PENGANTAR Materi 1

Sumber arus bolak balik adalah generator AC, yang dapat menghasilkan ggl induksi dan berprinsip pada hukum Faraday yang grafiknya berbentuk sinusoidal seperti berikut : V/I

Materi 2 Materi 3 Materi 4

V maks

π

2π

t

V min

Materi 5 Latihan soal

Besar tegangan arus sesaat dinyatakan dinyatakan :

V = Vmaks sin ωt I = I maks sinω sin ωt

Catatan Persamaan tersebut tersebut merupakan fungsi sinus dan ggl induksinya disebut ggl sinusoidal atau arus/tegangan sinusoidal. Harga sin ω t disebut sudut fase

Materi 2 NILAI EFEKTIF DAN NILAI MAKSIMUM SMK

a. Ni Nila laii mak maksi simu mum md dan an fre freku kuen ensi si

CIJANGKAR


Dengan osiloskop dapat diamati nilai maksimum arus/tegangan dan frekuensi, yang tergambar dalam layar bentuk garis cahaya(trace). Gambar disamping menunjukkan tampilan layar osiloskop. Garis skala vertikal adalah garis skala tegangan dan horizontal untuk skala waktu. Misalkan untuk skala tegangan diatur 2 volt/garis skala dan skala waktu diatur 5 millidetik/garis skala. Dari gambar tersebut dapat ditafsirkan sebagai berikut : Amplitudo gelombang tampak 3 garis skala , ini berarti tegangan maks arus AC : Vm = 3 garis skala x 2 volt/garis skala

Gbr. Grafik Sinusoidal

Materi 2 Periode satu Periode SMK CIJANGKAR

PENGANTAR Materi 1

gelombang pada layar tampak 4 garis skala, ini berarti bahwa periode T adalah : T = 4 garis skala x 5 mlli detik/garis skala = 20 milli detik = 20/1000 detik = 0,02 detik Jadi frekuensi tegangan AC yang diukur : f = 1/T = 1/0,02 = 50 Hz

Materi 2

b. Nilai Efektif

Materi 3

Yang dimaksud nilai efektif arus dan tegangan adalah kuat arus atau tegangan yang dianggap setara dengan arus atau tegangan searah yang dianggap sama ketika melalui suatu penghantar dalam waktu yang sama

Materi 4 Materi 5 Latihan soal

Dinyatakan dengan persamaan :

Catatan

√2

Materi 2 Contoh : SMK CIJANGKAR


1. Pada Pada sebuah sebuah osilos osiloskkop menamp menampilk ilkan an tegang tegangan an gelomb gelombang ang AC pada layar ketika dihubungkan dengan rangkaian arus AC. Bila skala tegangan diatur pada 2 volt/1 cm dan skala horizontal diatur 5 millidetik/cm, tiap kotak mempunyai ukuran 1 cm. Tentukanlah : a. b. c. d.

Tegan eganga gan n mak makss sumb sumber er AC Tegang egangan an puncak puncak ke punca puncakk sumbe sumberAC rAC Frek Frekue uens nsii sumb sumber er tega tegang ngan an Tegang egangan an efek efektif tif sumber sumber tegan tegangan gan

Penyelesaian Penyelesaian : a. Pada Pada llay ayar ar tam tampa pakk tingg tinggii simp simpan anga gan n maksimum gelombang 5 cm. Berarti tegangan maksimum : Vm = 5 cm x 2V/cm = 10 volt b. Tegangan dari puncak-ke puncak (Vpp) Vpp = 2 . Vmaks = 2 . 10 volt = 20 volt

Gbr. Layar osiloskop Gbr. Layar osiloskop

Materi 2 SMK CIJANGKAR

PENGANTAR Materi 1

c. Frekuensi sumber AC Pada layar tampak periode satu gelombang adalah 8 cm, besar periode : T = 8 cm x 5 milii detik/cm = 40 mili detik = 40 x 10⁻³ detik = 0,04 detik  jadi besar f = 1/T = 1/4 x 10⁻² = 100/4 = 25 Hz

Materi 2 Materi 3

d. Tegangan efektif sumber AC V ef = Vmaks/√2 Vmaks /√2 = Vmaks x 0,707 = 20 x 0,707 = 14,14 volt

Materi 4 Materi 5 Latihan soal

2. Perhatikan gambar berikut ! 12 V

Catatan π

12 V

2π

Tentukanlah : a. Besa Besarr teg tegan ang gan maks maks dan dan tegangan efektif b. Bila Bila f = 50 Hz, Hz, ten tentu tukkan tegangan saat 0,015 sekon

Next


PENGANTAR Materi 1 Materi 2 Materi 3

Jawab : a. V mak makss = ½ p-p p-p = ½ x 24 24 = 12 vo volt lt V ef = V maks = 12 = 12 x ½√2 = 6/√2 volt √2 √2 b. V sesaat = V maks sin ω t = 12 sin 2π 2 πft = 12 . Sin 2. 180: . 50 . 0,015 = 12 sin 270 = 12 (1) = 12 volt

Materi 4 Materi 5 Latihan soal Catatan

Back

Materi 3 MACAM-MACAM HAMBATAN DALAM RANGKAIAN LISTRIK AC SMK CIJANGKAR

PENGANTAR Materi 1 Materi 2

1. Resistor esistor dalam dalam rang rangak akaia aian n AC. AC. Jika sebuah resistor/hambatan dilalui arus bolak balik, maka tegangan dan arusnya dikatakan sefase, sehingga jika ditinjau secara vektor berimpit seperti gambar berikut : AC

V

Materi 3 Materi 4 Materi 5 Latihan soal Catatan

R Hk. Ohm : V = I . R V = V maks sin ωt I = I maks sin ωt

I

I Diagram Fasor

V

Materi 3 2. Induktor dalam rangakaian AC. SMK CIJANGKAR

PENGANTAR Materi 1

Jika sebuah induktor dilalui arus bolak balik, maka tegangan akan mendahului arus sebesar 90: 90 : sehingga jika ditinjau secara vektor kurvanya ditunjukkan seperti gambar berikut : AC

Materi 2 Materi 3

V


L

Rangkaian induktor V = V maks sin ωt I = I maks sin (ωt – 90:) V mendahului I dengan beda fase 90:

I VL I

Diagram Fasor


Hukum Ohm pada pada rangkaian :

Dimana :

V = I. XL

XL = reaktansi induktif (Ω ( Ω) L = induktansi i nduktansi (Henry) f = frekuensi frekuensi (Hz)

 sedang XL =

atau

ω.L XL = 2πf.L

PENGANTAR Materi 1 Materi 2 Materi 3

3. Kapasitor dalam rangkaian AC

Jika sebuah kapasitor dilalui arus bolak-balik, maka fase tegangan akan tertinggal 90: 90: terhadap arusnnya (lagging), sehingga kurva dan diagram fasornya seperti berikut : Tertinggal 90⁰

Materi 4 Materi 5

AC

½π

Latihan soal Catatan

V C

I

Rangkaian Kapasitor

V

Diagram Fasor

I

Materi 3 Hukum Ohm pada pada rangkaian : SMK CIJANGKAR

V = I. XC

 sedang

atau

XC XC = 1 / ωC XC = 1/2π 1/2 πf.C


V = V maks sin sinω ωt I = I maks sin( sin(ωt ωt + 90: ) V tertinggal I dengan beda fase fase 90:

Dimana : XC = reaktansi kafasitif (Ω (Ω) C = kapasitansi (Farad) f = frekuensi frekuensi (Hz)

Contoh : 1. Sebuah Sebuah sumber tegangan tegangan AC 110 volt/50 volt/50 Hz dihubungk dihubungkan an dengan dengan beban beban masing-masing resistor 50 ohm, inductor 200mH, dan kapasitor 100µ F. F. Tentukan kuat arus yang mengalir pada masing-masing masing -masing beban! Diketahui : V = 110 volt, f = 50 Hz, R = 50 Ω L = 200 mH = 0,2 H C = 100 µF = 100 . 10⁻⁶ F = 1. 10⁻´

Materi 3 SMK

Jawab :

CIJANGKAR


IR = V/R = 110 V = 2,2 A 50 IL = V/XL = V = 110 = 110 = 1, 75 A 2πf.L 2 . 3,14. 50 . 0,2 6,28 I C = V/XC V/XC = 110 1/2π 1/2πfC

= 110 . 2 . 3,14 . 50 . 10⁻´ A = 34540 . 10⁻´ = 3,454 A

2. Sebuah induktor induktor murni mempunyai mempunyai induktansi induktansi 2 x 10⁻² Henry dipasang pada rangkaian rangkaian arus bolak-balik yang frekuensinya frekuensinya 50 Hz. Berapakah reaktansi reaktansi induktif rangkaian tersebut ? Jawab : L = 2 x 10⁻² henry , f = 50 Hz XL = 2π 2 πf x L = 2 x 3,14 3,14 x 50 x 2 . 10⁻² = 6,23 Ω

Materi 4 RANGKAIAN KOMBINASI KOMBINASI DALAM DALAM LISTRIK AC SMK CIJANGKAR

PENGANTAR Materi 1

Dalam rangkaian AC jarang kita jumpai adanya beban murni, biasanya merupakan kombinasi dari beberapa beban, sehingga kita mengenal pengertian impedansi rangkaian (Z) yang merupakan beban gabungan, dengan begitu kita mengenal faktor daya, yang besarnya :

Materi 2 Materi 3 Materi 4 Materi 5 Latihan soal Catatan

Cos θ = R Z

Cos θ = faktor daya R = hambatan (ohm) Z = impedansi (ohm)

1. Rangkaian R - L Rangkaian murni R dengan induktor (L) yang disusun seri yang dihubungkan dengan sumber tegangan AC, maka : -arus i sefase sefase dengan dengan VR - arus I ketinggalan ketinggalan 90: 90 : oleh tegangan VL Perhatikan gambar berikut ini!


Rangkaian seri R - L

PENGANTAR

R

XL

Materi 1 Materi 2 Materi 3 Materi 4

θ

Materi 5 Latihan soal Catatan

Diagram Fasor Kurva VL, VR terhadap t

Pada rangkaian seri R – L berlaku : V² = VR² + VL² V = V²R + V²L

Materi 4 Maka besar hambatan total (impedansi Z), dinyatakan : SMK CIJANGKAR

PENGANTAR Materi 1

Z=

R² + X²L Faktor daya (cosθ (cosθ)  Cos θ = R / Z = V R/V

Perhatikan gambar di bawah : XL

Z

Materi 2 Materi 3

θ R


Contoh : Sebuah induktor dengan induktansi 10⁻² 10⁻² H dipasang seri dengan hambatan sebesar 10Ω 10Ω dengan frekuensi 50 Hz dan tegangan 50 V. Berapakah kuat arus yang mengalir pada rangkaian?

Penyelesaian Penyelesaian : L = 10⁻² 10⁻² H , R = 10 Ω, f = 50 Hz, V = 50 volt volt - Dit. Kuat arus I… I …? Jawab : XL = 2π 2πf.L = 2 x 3,14 x 50 x 10 ⁻² = 3,14 Ω Z=

R² + X²L =

10² + 3,14² = 10,48 Ω

I = V / Z = 50 / 10,48 10,48 = 4,77 4,77 A

Materi

4

Rangkaian seri R - C SMK CIJANGKAR

PENGANTAR

R

XC

Materi 1 Materi 2 Materi 3

I

Materi 4

θ

VR

Materi 5 Latihan soal Catatan

VC Diagram Fasor

Vab Kurva VR, VC, Vab terhadap t

Pada rangkaian seri R – L berlaku : V² = VR² + VC² V = V²R + V²C

Materi 4 Maka besar hambatan total (impedansi Z), dinyatakan : SMK CIJANGKAR

Z=

R² + X²C Faktor daya (cosθ (cosθ)  Cos θ = R / Z = V R/V I

PENGANTAR

θ

R

Materi 1 Materi 2

XC

Ket : Z = impedansi (ohm) Xc = Reaktansi Reaktansi kapasitif (ohm)

Z

Materi 3

Contoh soal :

Materi 4

1. Suatu kapasitor 5 μF dipasang pada rangkaian arus bolak-balik dengan

Materi 5

frekuensi frekuen si 100 Hz. Berapa arus yang mengalir jika tegangan tegangan pada pada kapasitor 20 volt.


Diket : C = 5 μF = 5 . 10⁻⁶ F, f = 100 Hz, V = 20 volt volt Ditanyakan : I Jawab : Xc = 1 / 2πf.C = 1 / 2 . 3,14 . 100 . 5 x 10⁻⁶ = 318,5 Ω Jadi I = V/Xc = 20 / 318,5 = 0,063 A


PENGANTAR Materi 1 Materi 2 Materi 3 Materi 4 Materi 5

2. Suatu rangkaian seri arus bolak-balik terdiri dari R = 100Ω 100 Ω, dan kapasitor dengan rektansi kapasitif XC = 150Ω 150Ω. Tentukanlah Tentukanlah : a. Harga VR, VC, V, θ, dan Z bila kuat arus yang mengalir 2A. b. Lukiskan diagram fasor I dan V Penyelesaian : Diket : R = 100Ω 100Ω, Xc = 150Ω 150Ω Jawab : VR, Vc, V, θ, dan Z VR = I . R = 2 x 200 = 400 volt, Xc = I . VC = 2 x 150 = 300 volt V² = VR² + Vc²  V² = (400)² + (300)² V = 500 volt Tg θ = Vc/VR Vc/VR = 300 / 400 = ¾  θ = 37: Z² = R² + Xc² = (200)² + (150)²  Z = 250 Ω


θ

Diagram Fasor : VC

VR Z

Materi 4 3. Rangkaian seri R – L – C dan Frekuensi Frekuensi Resonansi SMK CIJANGKAR


Gambar di bawah menunjukkan rangkaian arus bolak-balik yang mempunyai hambatan R, induktor ( L ), dan kapasitor ( C ) yang disusun secara seri. Besarnya tegangan pada ujung-ujung R, L, dan C sesuai dengan Hk. Ohm, yaitu : -VR = I . R (VR sefase dengan i) - VL = I . XL (VL mendahului mendahului 90: 90 : terhadap VR) -VC = I . XC (VC tertinggal 90: 90: terhadap I dan VR)

SMK CIJANGKAR


SMK CIJANGKAR


SMK CIJANGKAR


SMK CIJANGKAR


SMK CIJANGKAR


SMK CIJANGKAR


Arus Lisrik Bolak-Balik Kelas12 Smk

Recommend Documents