Rangkaian Induktif Rangkaian Arus Bolak – Balik
LISTRIK untuk SMP
KEGIATAN PEMBELAJARAN 2: RANGKAIAN ARUS BOLAK BALIK DAN GELOMBANG ELEKTROMAGNETIK
KELOMPOK KOMPETENSI G
55
Modul Pengemabnagan Keprofesian Berkelanjutan Guru Mata Pelajaran Fisika SMA
2 2
2 2
2 C
L
X X
I R
I V
− +
=
2 2
C L
X X
R I
V −
+ =
Untuk rangkaian RLC seri, berlaku persamaan sebagai berikut:
IZ V
=
...................... 2.34 Dimana Z adalah impedansi rangkaian, sehingga didapat:
2 2
C L
X X
R Z
− +
=
...................... 2.35 Impedansi pada rangkaian seri RLC merupakan hambatan total
rangkaian yang berasal dari hambatan R, reaktansi kapasitif X
C
, dan reaktansi induktif X
L
. Perlu diingat, seperti halnya reaktansi kapasitif dan reaktansi induktif yang bergantung pada frekuensi, impedansi
rangkaian RLC seri pun bergantung pada frekuensi, yang dinyatakan dengan persamaan:
2 2
2 1
2
−
+ =
fC fL
R Z
π π
...................... 2.36 Arus yang mengalir pada seluruh komponen rangkaian seri RLC adalah
sama besar, oleh karena itu berlaku
Sehingga diagram fasor tegangan pada Gambar 2.15b dapat diganti dengan diagram fasor impedansi Z, R, X
L
, dan X
C
seperti Gambar 2.16. Berdasarkan 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
− =
− =
φ
...................... 2.37 Sudut fase
φ 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
rms 2
=
. Berdasarkan Gambar 2.16b:
Gambar 2.16 Diagram fasor impedansi
56
KEGIATAN PEMBELAJARAN 2: RANGKAIAN ARUS BOLAK BALIK DAN GELOMBANG ELEKTROMAGNETIK
KELOMPOK KOMPETENSI G
PPPPTK IPA
Direktorat Jenderal Guru dan Tenaga Kependidikan - Kemdikbud
Z R
Z I
R I
V V
rms rms
R
= =
= φ
cos
sehingga
φ
cos Z
R =
Oleh karena itu daya dapat dinyatakan sebagai;
φ φ
cos cos
2
Z I
I Z
I P
rms rms
rms
= =
φ cos
rms rms
V I
P =
...................... 2.38 Dimana V
rms
adalah tegangan efektif generator. Besaran cos φ
disebut faktor daya rangkaian.
Berdasarkan persamaan 2.37, jika hambatan R = 0, maka
cos =
= Z
R φ
. Sehingga
cos =
= φ
rms rms
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
φ
. Dalam kasus ini
rms rms
rms
V I
I P
= =
φ cos
V
rms
, dimana persamaan ini merupakan daya disipasi rata-rata di dalam resistor.