OSILASI ELEKTROMAGNETIK & ARUS BOLAK-BALIK

Transkripsi

1 OSILASI ELEKTROMAGNETIK & ARUS BOLAK-BALIK 1

2 Last Time Induktansi Diri 2

3 Induktansi Diri Menghitung: 1. Asumsikan arus I mengalir 2. Hitung B akibat adanya I tersebut 3. Hitung fluks akibat adanya B tersebut 4. Hitung induktansi dirinya Efek: GGL balik: Induktor tidak menyukai perubahan, tetapi menyukai keadaan stabil (steady). Kebalikan Kapasitor! 3

4 Rangkaian LR t=0 + : Arus mencoba untuk berubah. Induktor bekerja sekeras mungkin untuk menghentikannya t= : Arus stabil (steady). Induktor tidak berpengaruh. 4

5 Rangkaian LC Massa pada sebuah Pegas: Gerak Harmonik Sederhana 5

6 Massa pada Pegas Gerakan seperti apa? GHS x 0 : Amplitudo gerak Φ: Fase Frekuensi Sudut 6

7 Massa pada Pegas : Energi Energi: 2 bagian: (Massa) Kinetik dan (Pegas) Potensial 7

8 8 Gerak Harmonik Sederhana

9 Analog Listrik: Rangkaian LC 9

10 Analog: LC Circuit Massa tidak menyukai percepatan Energi Kinetik diasosiasikan dengan gerak Induktor tidak menyukai perubahan arus Energi diasosiasikan dengan arus 10

11 Analog: Rangkaian LC Pegas tidak suka ditekan/ditarik Energi Potensial diasosiasikan dengan tarikan Kapasitor tidak suka dimuati (+ atau -) Energi diasosiasikan dengan muatan yang tersimpan 11

12 RangkaianLC 1. Susun rangkaian dengan komponen kapasitor, induktor, resistor, dan batre seperti di atas. 2. Biarkan kapasitor terisi penuh. 3. Pindahkan saklar dari a ke b 4. Apa yang terjadi? 12

13 13 Rangkaian LC Akan mengalami gerak harmonik sederhana, seperti massa pada pegas, dengan pertukaran antar muatan pada kapasitor (Pegas) dan arus pada induktor (Massa)

14 Rangkaian LC Gerak Harmonik Sederhana Q 0 : Amplitudo Osilasi Muatan Φ: fase 14 Animasi 10.1

15 Osilasi LC : Energi Informasi beda fase 15 Energi Total Kekal!!

16 Penambahan Redaman: Rangkaian RLC 16

17 Osilasi LC Teredam Resistor mendisipasi energi dan sistem berosilasi menurun terhadap waktu Animasi 10.2 Juga, frekuensi menurun: 17

18 Massa pada Pegas: Gerak Harmonik Sederhana Tinjauan kedua 18

19 Massa pada Pegas Kita pecahkan: Gerak Harmonik Sederhana Bergerak dengan frekuensi alami Sekarang, bagaimana jika dindingnya digerakkan? Atau massanya ditekan? 19

20 Pengendali Massa pada Pegas Kita peroleh: Asumsi gaya harmonik: Gerak Harmonik Sederhana Bergerak dengan frekuensi pengendali 20

21 Resonansi Amplitudo, x max, bergantung pada seberapa dekat frekuensi pengendali dengan frekuensi alami 21

22 Resonansi x max bergantung pada frekuensi Banyak sistem mempunyai sifat seperti ini: Ayunan Instrumen musik 22

23 Analog: Rangkaian RLC Recall: Induktor seperti massa (punya inersia) Kapasitor seperti pegas (menyimpan/melepas energi) Batteries supply external force (EMF) Muatan pada kapasitor seperti posisi, Arus seperti kecepatan Sekarang, move to frekuensi yang bergantung batrei Power Supplai AC / Generator AC 23

24 24 Rangkaian AC

25 Rangkaian AC (Alternating-Current) direct current (dc) arus mengalir satu arah (battery) alternating current (ac) arus berosilasi Sumber tegangan sinusoidal : frekuensi sudut : amplitudo tegangan/voltase 25

26 Rangkaian AC : Elemen Tunggal Pertanyaan: 1. Berapa I 0? 2. Berapa Φ? 26

27 Rangkaian AC : Resistor I R dan V R sefase Animasi

28 2 1 cos 2ωt sin ωt dt = dt = 1 cos 2ωt dt = t sin 2ωt = ω Arus rata-rata: Rangkaian AC : Resistor Arus kuadrat rata-rata: Arus akar kuadrat rata-rata (I rms ): Tegangan akar kuadrat rata-rata (V rms ): 28

29 Rangkaian AC : Resistor Daya yang didisipasi pada resistor: Daya rata-rata yang didisipasi pada resistor: 29

30 Rangkaian AC : Kapasitor I C mendahului V C sebesar π/2 Animasi

31 Rangkaian AC : Induktor I L tertinggal oleh V L sebesar π/2 Animasi

32 32 Rangkaian AC : Summary

33 Diagram Fasor Cara menyatakan besar & fase: Note: (1) Ketika fasor (vektor merah) berotasi,proyeksinya (vektor ping) berosilasi (2) Berlaku pada keduanya (arus dan tegangan) 33

34 Diagram Fasor : Resistor I R dan V R sefase Animasi

35 Diagram Fasor : Kapasitor Animasi 10.3 I C mendahului V C sebesar π/2 35

36 Diagram Fasor : Induktor Animasi 10.4 I L tertinggal oleh V L sebesar π/2 36

37 Susun Bersamaan: Rangkaian RLC 37

38 Pertanyaan tentang Fase Kita mempunyai tegangan yang fasenya konstan: Dapat ditulis: 38

39 Rangkaian RLC Seri Berapa I 0 (dan Berapa φ? Apakah arus mendahului atau tertinggal oleh V s? Pecahkan: 39

40 Rangkaian RLC Seri Pecahkan: Sekarang kita hanya membaca diagram fasor! 40 Animasi 10.6

41 Rangkaian RLC Seri 41

42 42 Plot I, V vs Waktu

43 Daya pada Rangkaian RLC Seri Daya setiap saat yang disalurkan generator AC: Daya rata-rata: 43 Faktor daya

44 Rangkaian RLC : Resonansi 44

45 Resonansi Pada frekuensi rendah, C mendominasi (X C >>X L ): Pada frekuensi tinggi, L mendominasi (X L >>X C ): Pada frekuensi sedang, terjadi resonansi I 0 mencapai maksimum ketika 45

46 Resonansi Animasi