Daya dan Nilai Efektif

LISTRIK untuk SMP Mata Pelajaran Fisika SMA KEGIATAN PEMBELAJARAN 2: RANGKAIAN ARUS BOLAK BALIK DAN GELOMBANG ELEKTROMAGNETIK KELOMPOK KOMPETENSI G 39 Arus yang mengalir melalui rangkaian bisa didapatkan dengan menurunkan persamaan 2.15 terhadap waktu   t dt d CV dt dQ I  sin   t CV I   cos  Jadi persamaan arus yang mengalir pada rangkaian kapasitif murni adalah: t CV I   cos  ....................... 2.16 CV  merupakan nilai maksimum kuat arus dan dinyatakan dengan I o . Jadi: CV I   ....................... 2.17 Berdasarkan rumus trigonometri      sin , maka   2 sin cos      t t Sehingga dengan demikian persamaan 2.16 dapat ditulis sebagai:          2 sin cos    t I t I I ....................... 2.18 Dengan membandingkan persamaan tegangan t V V C  sin  dengan persamaan arus   2 sin cos       t I t I I 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 . Keadaan ini dapat digambarkan dengan diagram fasor dan grafik seperti terlihat pada Gambar 2.7. 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. Direktorat Guru dan Tenaga Kependidikan - Kemdikbud 40 KEGIATAN PEMBELAJARAN 2: RANGKAIAN ARUS BOLAK BALIK DAN GELOMBANG ELEKTROMAGNETIK KELOMPOK KOMPETENSI G 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, r ms r ms 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. Keadaan khusus yang lain dari impedansi, yaitu ketika tegangan dan arus memiliki beda sudut fase 90 o . Jika hal ini terjadi, maka hasil bagi antara tegangan dan kuat arus disebut reaktansi rangkaian, yang diberi lambang X. Rektansi yang hanya terdiri dari kapasitor dan sumber tegangan saja, disebut reaktansi kapasitif X C : r ms r ms C I V X  ....................... 2.19 Satuan reaktansi kapasitif sama dengan satuan hambatan, yaitu ohm. Reaktansi kapasitif menentukan berapa banyak arus efektif yang ada di dalam kapasitor yang disuplai oleh tegangan efektif di ujung-ujung kapasitor tersebut. Persamaan 2.17 CV I   dapat diubah menjadi C I V  1  , sementara kita ketahui bahwa r ms r ms I V I V  sehingga fC C I V r ms r ms   2 1 1   Dengan demikian persaman reaktansi kapasitif persamaan 2.19 menjadi Frekuensi, f Hz Ham b a ta n , R o h m Gambar 2.8 Hambatan pada rang- kaian resistif murni mempunyai nilai tetap untuk setiap frekuensi.