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.