Bentuk Grafik Tegangan dan Arus bolak-balik
46
KEGIATAN PEMBELAJARAN 2: RANGKAIAN ARUS BOLAK BALIK DAN GELOMBANG ELEKTROMAGNETIK
KELOMPOK KOMPETENSI G
PPPPTK IPA
Direktorat Jenderal Guru dan Tenaga Kependidikan - Kemdikbud
Muatan dalam kapasitor pada setiap saat dalam rangkaian Gambar 2.6 dapat dinyatakan dengan persamaan:
C t
CV Q
= t
CV Q
m t
ω
sin =
....................... 2.15 Arus yang mengalir melalui rangkaian bisa didapatkan dengan
menurunkan persamaan 2.15 terhadap waktu
t dt
d CV
dt dQ
I
m
ω sin
= =
t CV
I
m
ω ω
cos =
Jadi persamaan arus yang mengalir pada rangkaian kapasitif murni adalah:
t CV
I
m
ω ω
cos =
....................... 2.16
m
CV ω
merupakan nilai maksimum kuat arus dan dinyatakan dengan I
o
. Jadi:
m m
CV I
ω =
....................... 2.17 Berdasarkan rumus trigonometri
β α +
sin
, maka
2
sin cos
π
ω ω
+ =
t t
Sehingga dengan demikian persamaan 2.16 dapat ditulis sebagai:
+ =
= 2
sin cos
π ω
ω
t I
t I
I
m m
....................... 2.18 Dengan membandingkan persamaan tegangan
t V
V
m C
ω sin
=
dengan persamaan arus
2
sin cos
π
ω ω
+ =
= t
I t
I I
m m
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 π
. Keadaan ini dapat digambarkan dengan diagram fasor dan grafik seperti terlihat
pada Gambar 2.7.
LISTRIK untuk SMP
KEGIATAN PEMBELAJARAN 2: RANGKAIAN ARUS BOLAK BALIK DAN GELOMBANG ELEKTROMAGNETIK
KELOMPOK KOMPETENSI G
47
Modul Pengemabnagan Keprofesian Berkelanjutan Guru Mata Pelajaran Fisika SMA
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.
Pada rangkaian arus searah kita mengenal hambatan, yaitu hasil bagi antara beda potensial dan kuat arus.
R I
V =
dapat dipandang sebagai ukuran besarnya hambatan terhadap arus listrik pada rangkaian itu.
Pada rangkaian bolak-balik besaran seperti itu juga ada, dimana sifat- sifatnya sama seperti sifat hambatan, yaitu menghambat arus. Secara
umum besaran ini disebut impedansi rangkaian itu yang diberi lambang Z. Impedansi merupakan hasil bagi antara tegangan efektif rms dan
kuat arus efektif rms,
rms rms
I V
Z =
dengan satuan sama dengan satuan hambatan, yaitu ohm.
Hambatan sebenarnya merupakan keadaan khusus dari impedansi, yaitu ketika
tegangan dan kuat arus mempunyai fase sama. Keadaan ini seperti yang terjadi pada
rangkaian resistif murni. Hambatan tidak bergantung pada frekuensi, berapapun
besar rekuensi, hambatan tidak akan terpengaruh. Sehingga hubungan ini jika
digambarkan akan berbentuk garis lurus seperti tampak pada Gambar 2.8.
Frekuensi, f Hz H
am ba
tan ,
R oh
m
Gambar 2.8 Hambatan pada rang- kaian resistif murni mempunyai nilai
tetap untuk setiap frekuensi.