Daya pada Rangkaian Arus Bolak-Balik

Kompetensi Fisika Kelas XII Semester 1 110 Daya Gambar 6.13 Diagram fasor untuk menyatakan daya pada rangkaian arus bolak-balik V R i T V V L – V C Lain halnya pada resistor, di mana terjadi perubahan energi listrik menjadi kalor yang tidak dapat berubah menjadi listrik kembali. Besarnya energi per satuan waktu disebut daya. Daya pada rangkaian arus bolak- balik adalah daya rata-rata yang dipasok ke dalam resistor yang besarnya dinyatakan sebagai berikut. P r = I 2 ef R = I ef . V R . . . 6.31 Dalam hal ini V R adalah komponen tegangan yang sefase dengan arus. Perhatikan diagram fasor yang ditunjukkan oleh gambar 6.13 di samping Berdasarkan diagram tersebut, daya rata-rata dapat kita nyatakan sebagai berikut. P r = I ef . V . cos T . . . 6.32 Besaran cos T disebut sebagai faktor daya. cos T = R V R V Z = . . . 6.33 Dengan demikian dapat kita ketahui bahwa resonansi terjadi saat cos T = 1, di mana X L = X C . Untuk memantapkan pemahamanmu, kerjakan pelatihan berikut ini Kerja Mandiri Kerjakan soal berikut dengan tepat 1. Suatu peralatan listrik bertuliskan 100 W, 220 V. Jelaskan arti karakteristik tersebut 2. Seorang siswa merancang pembangkit listrik sederhana dengan menggunakan dinamo rakitan. Ia menggunakan kumparan yang terdiri atas 10.000 lilitan dengan luas penampang 100 cm 2 . Dinamo direncanakan berputar dengan frekuensi 50 Hz. Tentukanlah: a. tegangan maksimum, b. tegangan rata-rata, c. tegangan efektif yang dihasilkan dinamo tersebut. 3. Carilah informasi bagaimana sebuah osilator pada radio pemancar bekerja Kamu dapat mencarinya di perpustakaan atau sumber lain, misalnya internet. Diskusikanlah hasil kerjamu dengan teman-teman sekelas Kompetensi Fisika Kelas XII Semester 1 111 Rangkuman 1. GGL induksi adalah gaya gerak listrik yang dihasilkan oleh perubahan fluks magnetik yang melingkupi suatu penghantar. 2. Transformator berfungsi untuk menaikkan atau menurunkan tegangan arus bolak- balik. Pada transformator berlaku: = p p s s N V N V 3. Tegangan dan arus sinusoidal adalah tegangan dan arus yang harganya berubah menurut fungsi sinus. V = V maks. sin Zt i = i maks. sin Zt 4. Harga rata-rata arus dan tegangan sinusoidal adalah sebagai berikut. V rata-rata = maks. V S i rata-rata = maks. i S 5. Harga efektif arus sinusoidal didefinisikan sebagai harga arus sedemikian rupa sehingga menghasilkan energi kalor rata-rata yang sama pada arus searah pada suatu hambatan R. i ef = 1 2 . i maks. . 2 |0,707 . i maks. 6. Harga efektif tegangan sinusoidal adalah sebagai berikut. V ef = 1 2 . V maks. . 2 |0,707 . V maks. 7. Pada rangkaian arus bolak-balik terjadi pergeseran fase tegangan dan arus ketika melalui rangkaian. 8. Pada rangkaian resistif arus bolak-balik berlaku hubungan: V i R = 9. Pada rangkaian induktif arus bolak-balik berlaku hubungan: L V i X = Kompetensi Fisika Kelas XII Semester 1 112 10. Pada rangkaian kapasitif arus bolak-balik berlaku hubungan: i = Z C V maks. cos Zt 11. Resonansi pada rangkaian RLC terjadi ketika harga-harga reaktansi induktif dan kapasitif mencapai harga yang sama. f L C 1 . = Kompetensi Fisika Kelas XII Semester 1 113 Soal-soal Uji Kompetensi

A. Pilihlah satu jawaban yang paling tepat

1. Sebuah induktor 100 mH, dialiri arus yang berubah bergantung waktu dengan persamaan i = t1 – 4t, i dalam A, dan t dalam sekon. Besarnya GGL induktansi yang timbul pada ujung-ujung induktor saat t = 2 sekon adalah . . . . a. 1,5 volt b. 3,0 volt c. 15 volt d. 30 volt e. 300 volt 2. Perhatikan gambar berikut Ketika kutub utara bergerak men- dekati kumparan maka yang terjadi adalah . . . . a. Q menjadi kutub selatan magnet induksi, arus mengalir dari a ke b b. Q menjadi kutub selatan magnet induksi, arus mengalir dari b ke a c. Q menjadi kutub utara magnet induksi, arus mengalir dari a ke b d. Q menjadi kutub utara magnet induksi, arus mengalir dari b ke a e. Q menjadi kutub utara magnet induksi, arus mengalir dari p ke q 3. Sebuah sumber tegangan arus sinusoidal menghasilkan tegangan efektif 250 volt. Harga tegangan maksimum dan tegangan rata-ratanya adalah…. a. 500 2 volt dan S 500 2 volt b. S 500 2 volt dan 500 2 volt c. 500 2 volt dan S 500 2 volt d. S 500 2 volt dan 500 2 volt e. S 125 2 volt dan 125 2 volt 4. Pernyataan berikut ini berhubungan dengan sifat rangkaian resistif pada rangkaian arus bolak-balik. 1 Besarnya hambatan sebanding dengan frekuensi. 2 Fase arus tertinggal oleh tegang- an sebesar S 2 . 3 Fase tegangan mendahului arus sebesar S 2 . 4 Berlaku hukum Ohm. Dari pernyataan di atas yang benar adalah . . . . a. 1, 2, dan 3 b. 1 dan 3 c. 2 dan 4 d. 4 saja e. 1, 2, 3 dan 4 5. Perhatikan rangkaian berikut a A b Q P U 10 V, 50 Hz S 1 H Arus yang melalui rangkaian tersebut adalah . . . . a. 10 ampere b. 2 ampere c. 1 ampere d. 0,1 ampere e. 0,2 ampere 6. Grafik berikut yang menunjukkan hubungan antara reaktansi kapasitif dengan frekuensi arus pada rangkaian kapasitor murni adalah . . . . Kompetensi Fisika Kelas XII Semester 1 114 a. b. c. d. e. X f X C X L R f 1 f 2 f 3 f 4 7. Sebuah kumparan ketika dihubungkan dengan sumber arus searah 3 volt padanya mengalir arus 0,1 ampere. Saat sumber tegangan diganti dengan 3 volt AC besarnya arus yang mengalir 0,06 ampere. Jika frekuensi arus bolak- balik 50 Hz maka besarnya induktansi kumparan tersebut adalah . . . . a. 0,2 S henry b. 0,3 S henry c. 0,4 S henry d. S 0,5 henry e. 0,6 S henry 8. Grafik berikut menunjukkan hubungan X L , X C , R, dan f pada rangkaian seri RLC. f X C X C f X C f X C f f X C Dari grafik di atas, resonansi terjadi pada frekuensi . . . . a. b. f 1 c. f 2 d. f 3 e. f 4 9. Rangkaian seri RLC mengalami resonansi pada frekuensi 100 Mhz. Jika induktor pada rangkaian sebesar 10 mH, besarnya kapasitansi kapasi- tor yang digunakan adalah . . . . a. 100 nF b. 10 nF c. 1 nF d. 0,1 nF e. 0,01 nF 10. Rangkaian seri RLC memiliki impedansi 100 ohm dengan resistor 40 ohm. Jika arus yang melalui rangkaian 100 mA, daya rata-rata pada rangkaian tersebut adalah . . . . a. 1 watt b. 0,5 watt c. 0,4 watt d. 0,3 watt e. 0,1 watt