Kompetensi Fisika Kelas XII Semester 1
102
Perhatikan gambar 6.7 di samping Panjang anak panah menyatakan harga maksimum besaran-besaran tersebut V
dan i. Fasor diasumsikan berputar dengan laju tetap sebesar Z sama dengan frekuensi sudut tegangan atau arus. Karena
fasor berputar terus menerus maka sudutnya terhadap suatu garis atau sumbu juga berubah. Sudut ini menyatakan sudut
fase T yang besarnya adalah Zt. Proyeksi fasor pada sumbu
vertikal adalah harga sesaatnya.
Zt = T V
maks.
V i
maks.
Gambar 6.7 Diagram fasor yang menunjukkan fase tegangan men-
dahului arus
E. Rangkaian Arus Bolak-balik
R
Gambar 6.8a Rangkaian resistif
V
L V
Gambar 6.9a Rangkaian induktor murni pada arus
bolak-balik
Gambar 6.8b Diagram fasor dan grafik perubahan tegangan dan
arus sinusoidal pada rangkaian resistif
i V
V i
Rangkaian arus bolak-balik memiliki perbedaan-perbedaan jika dibandingkan dengan rangkaian arus searah. Perbedaan tersebut bukan
hanya pada komponen besaran-besarannya yang ditinjau secara vektor, tetapi juga pada adanya perbedaan fase antara arus dan tegangannya.
Berikut ini adalah rangkaian arus bolak-balik.
1. Rangkaian Resistif
Rangkaian resistif adalah rangkaian yang hanya mengandung hambatan R saja. Perhatikan gambar 6.8a
di samping Pada rangkaian ini V dan i memiliki fase yang sama, artinya i dan V mencapai harga 0 dan maksimum
bersama-sama. Diagram fasor pada rangkaian resistif ditunjukkan pada gambar 6.8b.
Dalam hal ini berlaku hubungan:
= V
i R
. . . 6.13
2. Rangkaian Induktor Murni Induktif
Rangkaian induktif adalah rangkaian yang hanya terdiri atas induktor kumparan dengan mengabaikan
hambatan pada kawat kumparan. Bagan rangkaian induktif ditunjukkan pada gambar 6.9a.
Seperti telah kita pelajari pada bab sebelumnya, pada kumparan akan timbul GGL induktansi akibat aliran arus
bolak-balik yang melalui kumparan. Besarnya GGL induktansi adalah
di E
L dt
. = -
Sesuai hukum Kirchoff maka berlaku hubungan: V + L
di dt
= 0 atau
V = - L
di dt
. . . 6.14
V,i t
Kompetensi Fisika Kelas XII Semester 1
103
Contoh Soal
Sebuah kumparan 10 mH dihubungkan dengan sumber arus bolak-balik 2 V, 100 Hz. Tentukanlah kuat arus yang melalui rangkaian tersebut
Penyelesaian: Diketahui: L = 10 mH
V = 2 V f = 100 Hz
Ditanyakan: i = . . . ? Jawab:
i =
L
V X
= V
. L Z
=
2
2 200
S
=
1
S
= 0,32 ampere
i V
i
Gambar 6.9b Diagram fasor dan grafik perubahan tegangan dan arus sinusoidal pada
rangkaian induktif
V
Reaktansi Induktif
Jika arus yang melalui rangkaian memiliki persamaan i = i
maks.
. sin
Zt maka persamaan 6.14 dapat dituliskan sebagai berikut. V = - L i
maks.
d sin dt
ZW V = -
ZL i
maks.
cos Zt atau
V = ZL i
maks.
cos Zt
. . . 6.15 Besaran
Z L i
maks.
tidak lain adalah V
maks.
. Sesuai dengan hukum Ohm, akan kita peroleh:
=
maks. maks.
i
V Z
. . . 6.16 Besaran
ZL identik dengan hambatan pada rangkaian arus searah. Besaran ini disebut dengan
reaktansi induktif dan disimbolkan
dengan x
L
. Satuan untuk reaktansi induktif adalah ohm :. Secara
umum persamaan 6.16 dapat juga ditulis sebagai berikut.
L
V i
X =
. . . 6.17 Untuk menganalisis fase tegangan dan arus
pada rangkaian ini dapat kita lihat pada persamaan 6.17. Di sini jelas bahwa fase tegangan
mendahului arus sebesar 90
o
atau
1 2
S. Hubungan antara V dan i pada rangkaian induktif tersebut
dalam diagram fasor dapat kita lihat pada gambar 6.9b di samping Untuk lebih jelasnya, perhatikan
contoh soal berikut
V,i
t
