LISTRIK untuk SMP
Mata Pelajaran Fisika SMA
KEGIATAN PEMBELAJARAN 2: RANGKAIAN ARUS BOLAK BALIK DAN GELOMBANG ELEKTROMAGNETIK KELOMPOK KOMPETENSI G
47
Gambar 2.15b dan 2.32, tangen sudut fase antara fasor arus dan fasor tegangan adalah:
R X
X V
V V
tg
C L
R C
L
...................... 2.37 Sudut fase
sangat penting karena mempunyai pengaruh besar pada daya disipasi oleh
rangkaian. Ingat, pada nilai rata-rata, hanya resistor yang
”menghabiskan” daya; yaitu R
I P
r ms
2
. Berdasarkan Gambar 2.16b:
Z R
Z I
R I
V V
r ms r ms
R
cos
sehingga
cos
Z R
Oleh karena itu daya dapat dinyatakan sebagai;
cos cos
2
Z I
I Z
I P
r ms r ms
r ms
cos
r ms r ms
V I
P
...................... 2.38 Dimana V
rms
adalah tegangan efektif generator. Besaran cos disebut faktor daya
rangkaian. Berdasarkan persamaan 2.37, jika hambatan R = 0, maka
cos
Z R
. Sehingga
cos
r ms r ms
V I
P , hasil ini diharapkan karena baik kapasitor maupun
induktor tidak menggunakan energi rata-rata. Sebaliknya, jika hanya ada hambatan R saja, maka
R X
X R
Z
C L
2 2
dan 1
cos
Z
R
. Dalam kasus ini
r ms r ms
r ms
V I
I P
cos
V
rms
, dimana persamaan ini merupakan daya disipasi rata- rata di dalam resistor.
g. Sifat Rangkaian
Berdasarkan selisih nilai reaktansi induktif X
L
dengan reaktansi kapasitif X
C
dikenal tiga jenis sifat rangkaian, yaitu:
1 Rangkaian bersifat induktif
C
X X
L
, beda sudut fase antara tegangan dan kuat arus bernilai positif
tg dan tegangan
mendahului arus sebesar , yaitu
2
.
Gambar 2.16 Diagram fasor impedansi
Direktorat Guru dan Tenaga Kependidikan - Kemdikbud
48
KEGIATAN PEMBELAJARAN 2: RANGKAIAN ARUS BOLAK BALIK DAN GELOMBANG ELEKTROMAGNETIK KELOMPOK KOMPETENSI G
2 Rangkaian bersifat kapasitif
C
X X
L
, beda sudut fase antara tegangan dan kuat arus bernilai negatif
tg dan tegangan tertinggal
dari arus sebesar , yaitu
2
.
3 Rangkaian bersifat resistif
C
X X
L
, tegangan sefase dengan arus, dan disebut juga rangkaian dalam keadaan resonansi.
Agar lebih mudah memahami sifat rangkaian tersebut bisa Anda perhatikan Gambar 2.17 di bawah ini.
Gambar 2.17 Diagram fasor untuk sifat rangkaian, a induktif b kapasitif c resistif
Seperti telah kita ketahui bahwa rangkaian seri RLC dipengaruhi oleh frekuensi. Sementara itu banyak sekali variasi rangkaian yang dapat dibentuk dari resistor,
kapasitor, dan induktor. Dengan menganalisa kemungkinan suatu rangkaian, akan membantu kita dalam memahami pengaruh nilai ekstrim frekuensi terhadap tingkah
laku kapasitor dan induktor.
Gambar 2.18 menunjukkan suatu rangkaian RLC pada frekuensi sangat kecil. Ketika frekuensi mendekati nol seperti dalam rangkaian dc, reaktansi kapasitif
menjadi sangat besar sehingga tidak ada muatan yang dapat mengalir melalui kapasitor. Keadaan ini sama dengan jika seandainya kapasitor tidak terhubung
dengan rangkaian sehingga menjadi terbuka. Pada saat frekuensi mencapai nilai batas nol, reaktansi induktif berkurang menjadi sangat kecil. Sehingga induktor tidak
menghambat arus dc. Keadaan ini sama seperti jika induktor diganti oleh kawat yang hambatannya nol.
