Direktorat Guru dan Tenaga Kependidikan - Kemdikbud
38
KEGIATAN PEMBELAJARAN 2: RANGKAIAN ARUS BOLAK BALIK DAN GELOMBANG ELEKTROMAGNETIK KELOMPOK KOMPETENSI G
Gambar 2.5 menunjukkan fasor dan grafik dari tegangan dan arus yang memiliki persamaan seperti dinyatakan pada persamaan 2.10 dan 2.11. Diagram fasor
tegangan dan arus pada resistor adalah segaris karena keduanya sefase. Dengan panjang anak panah menyatakan nilai maksimum V
o
dan I
o
.
Gambar 2.5 a Diagram fasor menunjukkan bahwa pada rangkaian resistif murni, arus dan tegangan sefase, b Grafik arus dan tegangan terhadap waktu menunjukkan hal yang
sama.
Kenapa pada rangkaian resistif murni, tegangan dan arus mempunyai fase sama? Hal ini terjadi karena rangkaian resistif tidak menyimpan muatan seperti halnya
terjadi pada kapasitor. Disamping itu rangkaian resistif tidak memiliki induktansi sehingga tidak terpengaruh oleh perubahan medan magnetik yang ada di
sekitarnya.
b. Rangkaian Kapasitif
Gambar 2.6 memperlihatkan sebuah rangkaian arus bolak-balik yang terdiri dari sebuah kapasitor dan sumber
tegangan ac. Rangkaian yang hanya berisi sumber tegangan V dan kapasitor C disebut rangkaian kapasitif
murni. Tegangan pada ujung-ujung kapasitor V
C
sama dengan tegangan sumber V. Sehingga untuk rangkaian
kapasitif, persamaan tegangan pada ujung-ujung kapasitor pada setiap saat dapat ditulis:
t V
V
C
sin
....................... 2.14 Muatan dalam kapasitor pada setiap saat dalam rangkaian Gambar 2.6 dapat
dinyatakan dengan persamaan:
C t
CV Q
t
CV Q
t
sin
....................... 2.15
Gambar 2.6 Rangkaian kapasitif murni
I
V
R
t
a b
V
R
, I
t
I V
R
LISTRIK untuk SMP
Mata Pelajaran Fisika SMA
KEGIATAN PEMBELAJARAN 2: RANGKAIAN ARUS BOLAK BALIK DAN GELOMBANG ELEKTROMAGNETIK KELOMPOK KOMPETENSI G
39
Arus yang mengalir melalui rangkaian bisa didapatkan dengan menurunkan persamaan 2.15 terhadap waktu
t dt
d CV
dt dQ
I
sin
t CV
I
cos
Jadi persamaan arus yang mengalir pada rangkaian kapasitif murni adalah:
t CV
I
cos
....................... 2.16
CV
merupakan nilai maksimum kuat arus dan dinyatakan dengan I
o
. Jadi:
CV I
....................... 2.17 Berdasarkan rumus trigonometri
sin
, maka
2
sin cos
t t
Sehingga dengan demikian persamaan 2.16 dapat ditulis sebagai:
2
sin cos
t I
t I
I ....................... 2.18
Dengan membandingkan persamaan tegangan
t V
V
C
sin
dengan persamaan arus
2
sin cos
t
I t
I I
dapat disimpulkan bahwa arus dan tegangan dalam rangkaian kapasitif murni berbeda fase sebesar 90
o
. Hal ini terjadi karena kuat arus mencapai maksimum seperempat siklus sebelum tegangan, atau dengan
kata lain kuat arus mendahului tegangan dengan sudut fase sebesar 90
o
atau ½ .
Keadaan ini dapat digambarkan dengan diagram fasor dan grafik seperti terlihat pada Gambar 2.7.
Gambar 2.7 a Diagram fasor menunjukkan bahwa pada rangkaian kapasitif murni, arus mendahului tegangan sebesar 90
o
, b Grafik tegangan dan arus terhadap waktu menujukkan hal yang sama.
