Nilai efektif dan maksimum pada rangkaian Arus Bolak-balik

Pernahkah anda melihat osciloskop ? Pernahkah anda mengoperasikan osciloskop? Bagaimana cara membaca grafik gelombang yang dihasilkan dari osciloskop ? Dari mana asal sumber tegangan Bolak-balik tersebut ? Apa yang terjadi dengan arus dan tegangan listrik jika komponen resistor, induktor dan kapasitor dihubungkan dengan sumber tegangan AC ? Apa yang dimaksud dengan resonansi pada rangkaian R-L-C ? Anda akan bisa menjawab pertanyaan-pernyataan tersebut setelah mempelajari materi berikut ini yaitu :

1. Nilai effektif dan Nilai maksimum
2. Resistor dalam rangkaian AC
3. Induktor dalam rangkaian AC
4. Kapasitor dalam rangkaian AC
5. Rangkaian seri Resistor dan Induktor
6. Rangkaian seri Resistor dan Kapasitor
7. Rangkaian seri Resistor, Induktor dan Kapasitor

Telah diurai pada materi sebelumnya ( Pada pembahasan Induksi elektromagnetik ) tentang generator , dan generator inilah yang merupakan sumber arus dari arus AC , atau yang disebut dengan generator arus bolak-balik. Generator arus bolak-balik terdiri atas sebuah kumparan persegi panjang yang diputar dalam medan magnet homogen. Gaya gerak listrik yang dihasilkan adalah:

atau

dengan :

Pada rangkaian tegangan bolak-balik selalu didapatkan beda tegangan ataupun arus listrik yang berubah secara periodik. Oleh karena dalam keperluan praktis diperlukan besaran listrik yang mempunyai harga tetap , maka dalam tegangan bolak-balik harga tersebut dinamakan dengan harga efektif. Harga efektif arus dan tegangan bolak-balik adalah kuat arus dan tegangan bolak-balik yang dianggap setara dengan arus atau tegangan searah yang menghasilkan jumlah kalor yang sama ketika melalui suatu penghantar dalam waktu yang sama.

Misalkan ada sebuah penghantar yang mempunyai hambatan r dialiri arus bolak-balik dalam waktu setengah periode ( ½ T) maka:

Hubungan antara arus effektif dan arus maksimum dapat ditentukan dengan sebuah rumus :

Demikian juga dengan tegangannya maka terdapat nilai tegangan effektif dan nilai tegangan maksimum dengan persamaan :

Ada besaran-besaran lain yang penting yang terdapat pada pembahasan Arus dan Tegangan AC , yakni :

1. Frekuensi f (Hz) arus bolak-balik, frekuensi sudut (rad/s) dan Periode T, dihubungkan oleh persamaan berikut :

Karena,

2. Fase, beda fase, terlambat dan mendahului Jika kuat arus i₁ = 0 ketika t = 0 maka dapat ditulis

. arus lain .kedua aus ini memiliki frekuansi sudut,

 , dan amplitudo, Im, yang sama, tetapi berbeda fase dan

. Kedua arus ini berbeda fase sebesar  (rad) dimana, i₂

mendahului i₁ dengan sudut , atau i₁ terlambat terhadap i₂ dengan sudut . Dua besaran bolak-balik yang berbeda, misalnya arus dan tegangan dapat juga berbeda fase ketika nilai keduanya berubah dengan frekuensi sama. 

3. Nilai rata-rata besaran arus dan tegangan pada AC mempunyai nilai sama dengan nol karena grafik fungsi sinus untuk besaran keduanya adalah simetris terhadap sumbu waktu. Karena arus dan tegangan rata-rata sama dengan nol , maka dalam AC nilai rata-rata tidak berarti. Arus atau tegangan AC yang diukur oleh alat ukur AC bukanlah harga rata-rata tetapi harga effektifya.

4. Besaran-besaran yang ada di AC apabila diukur dengan menggunakan Amperemeter, voltmeter dan multitester menunjukkan nilai effektifnya. Sedangkan apabila diukur dengan menggunakan Osciloskop maka kita dapat memperoleh nilai maksimummya. Sebuah Osciloskop diatur skala penguat vertikalnya pada 4 V/cm dan waktu horizontalnya pada 10 milisekon/ cm. Ketika suatu sumber tegangan AC memberikan sinyal pada layar osciloskop seperti tampak pada gambar berikut :

Skala vertikal grafik = skala tegangan = 4 V / cm. Sedangkan skala horizontal = skala waktu = 10 ms/cm

Pada grafik tampak bahwa jarak antara puncak atas ke puncak bawah adalah 6 cm , berarti tegangan puncak ke puncak = 6 x 4 = 24 volt. Selanjutnya dapat juga dikatakan bahwa tegangan maksimum sumber tegangan adalah = 24 / 2 volt = 12 volt. Tagangan effektifnya

adalah == .

Perhatikan waktu untuk menempuh satu gelombang sama dengan periode gelombang. Pada grafik terlihat periodenya 8 cm yang berarti periode gelombang tersebut adalah     8 x 10 ms =

80 . 10^-3 sekon. Maka frekuensi dapat dihitung = 1/80 . 10^-3 sekon = 12,5 Hz

Posted by Unknown on - Rating: 4.5

Title : Nilai efektif dan maksimum pada rangkaian Arus Bolak-balik
Description : Pernahkah anda melihat osciloskop ? Pernahkah anda mengoperasikan osciloskop? Bagaimana cara membaca grafik gelombang yang dihasilkan da...

Share to

Google+ Twitter