LISTRIK untuk SMP
KEGIATAN PEMBELAJARAN 2: RANGKAIAN ARUS BOLAK BALIK DAN GELOMBANG ELEKTROMAGNETIK
KELOMPOK KOMPETENSI G
45
Modul Pengemabnagan Keprofesian Berkelanjutan Guru Mata Pelajaran Fisika SMA
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
m C
ω sin
=
....................... 2.14
Gambar 2.6 Rangkaian kapasitif murni
I
V
R
ω t
a b
V
R
, I
t
I V
R
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.
