I t = kuat arus listrik sesaat (A) I m = kuat arus maksimum (A)

Transkripsi

1 6 Kpetensi Dasar t.sin t Mengidentifikasi penerapan istrik A dan D dala kehidupan sehari-hari t = kuat arus listrik sesaat (A = kuat arus aksiu (A ndikatr Mrulasikan arus dan tegangan blakbalik serta paraeter-paraeternya Meecahkan persalan rangkaian A sederhana yang terdiri atas, dan enggunakan diagra fasr Menjelaskan peristiwa resnansi pada rangkaian dan peanfaatannya dala kehidupan sehari-hari. PENDAAMAN MATE A. Huku ulb A. PESAMAAN AUS DAN TEGANGAN Generatr arus blak-balik akan enghasilkan tegangan yang besarnya berubah secara peridik dala bentuk fungsi sinus atau csinus terhadap waktu. Besarnya tegangan sesaat yang dihasilkan leh generatr arus blak-balik adalah :.sint t = tegangan sesaat (lt = tegangan aksiu (GG aksiu = kecepatan sudut (rad/s t = waktu (s Besarnya GG aksiu atau tegangan aksiu yang dihasilkan leh generatr adalah : N = julah lilitan kuparan B = induksi agnet (T A = luas bidang kuparan ( t N. B. A. Jika generatr dihubungkan dengan beban berupa habatan aka pada rangkain tersebut engalir arus blak-balik sebesar : B. NA MAKSMUM DAN EFEKTF TEGANGAN DAN AUS BOAK-BAK Tegangan listrik blak-balik selalu berubah tergantung dari waktu dan tegangan aksiunya. Salah satu alat untuk engukur tegangan listrik blak-balik adalah silskp. Osilskp juga dapat dipakai untuk engukur frekuensi dan tegangan aksiu. Tegangan dan arus ektif adalah nilai tegangan dan arus blak-balik yang eberi ek panas (kalr yang saa dengan suatu nilai tegangan /arus searah. Nilai ektif disebut juga dengan nilai akar rata-rata kuadrat (rt ean square. Nilai ektif dari tegangan atau arus blak-balik akan ditunjukkan leh alat ukur listrik, seperti lteter dan Apereeter. Selain nilai ektif dan nilai aksiu, pada arus blak-balik juga dikenal nilai rata-rata (average value dan tegangan puncak-puncak (peak t peak. Hubungan antara nilai ektif, nilai aksiu dan nilai rata-rata dari tegangan dan arus blak-balik adalah : r r PP... = tegangan ektif (lt = tegangan aksiu ( = kuat arus ektif (A = kuat arus aksiu (A r = tegangan rata-rata ( r = kuat arus rata-rata (A PP = tegangan puncak ke puncak ( nth Sal Suatu tegangan blak-balik epunyai persaaan = 3 sin 00t Tentukan tegangan ektifnya! istrik Magnet/ hal : 35

2 Jawaban : Diketahui : Dari persaaan, = 3 = 0,707. = 0,707.3 = 0 Uji Kpetensi. Persaaan tegangan blak-balik dituliskan : = 0. Sin 00t a. tegangan asiu b. tegangan puncak-puncak c. tegangan ektif d. tegangan rata-rata e. frekuensi f. frekuensi sudut g. peride. Sebuah alat listrik dengan habatan 80 h dihubungkan dengan tegangan jala-jala 0. a. tegangan ektif b. tegangan aksiu c. tegangan puncak-puncak d. tegangan rata-rata e. kuat arus ektif f. kuat arus aksiu g. kuat arus rata-rata 3. Sebuah suber tegangan enghasilkan tegangan blak-balik sebesar 40 pada sudut fase 30. a. tegangan asiu b. tegangan ektif c. tegangan yang dihasilkan pada saat sudut fasenya Sebuah kuparan 00 lilitan berbentuk persegi panjang dengan sisi 0 c psisinya enghadap garis gaya agnet 0,03 T. Hitunglah tegangan aksiu bila kuparan diputar dengan frekuensi 30 Hz! 5. Sebuah alat listrik berhabatan 5 h engalir arus ektif 40 A. Hitung : a. kuat arus aksiu b. tegangan ektif c. tegangan aksiu 6. Diketahui grafik kuat arus ( terhadap waktu (t berikut : 0 (A tentukan tegangan pada waktu 0,5 sekn setelah suber tegangan dihidupkan! 8. Pada saat sudut fase 60, sebuah generatr enghasilkan tegangan 60 3, hitunglah tegangan aksiunya!. ANGKAAN AUS BOAK-BAK angkaian arus blak-balik adalah sebuah rangkaian listrik yang terdiri dari satu atau beberapa kpnen elektrnika yang dihubungkan dengan suber arus blak-balik. Kpnen elektrnika tersebut dapat berupa resistr (habatan urni, inductr atau kapasitr.. angkaian esistr (. Persaaan tegangan dan arus blak-balik pada rangkaian resistr adalah :.sint.sint Dari persaaan di atas terlihat bahwa sudut fase ( = t arus dan tegangan adalah saa. Berarti antara arus dan tegangan pada rangkain yang terdiri hanya esistr saja adalah sase. Hubungan antara tegangan dan kuat arus adalah sesuai dengan huku h, yaitu : = habatan resistr (h. angkaian nduktr ( =. =. =. 0, t(s Dari grafik, tentukan : a. Kuat arus aksiu b. kuat arus ektif c. peride d. frekuensi e. persaaan kuat arus 7. Sebuah apereter A dihubungkan dengan suber tegangan enunjukkan angka 50 A. Jika habatan dala apereter 0,05 h dan frekuensi suber tegangan 50 Hz, Persaaan tegangan dan arus blak-balik pada rangkaian induktr adalah :.sin( t 90.sint Dari persaaan di atas terlihat bahwa sudut fase ( = t arus ketinggalan istrik Magnet/ hal : 36

3 terhadap tegangan sebesar 90 atau sebesar ½ radian. Hubungan antara tegangan dan kuat arus adalah sesuai dengan huku h, yaitu : =. dengan =. =. =. = nduktansi diri inductr (H = reaktansi induktif (h = frekuensi sudut (rad/s 3. angkaian Kapasitr (. Persaaan tegangan dan arus blak-balik pada rangkaian kapasitr adalah:.sin( t 90.sint Persaaan tegangan dan arus blak-balik pada rangkaian adalah :....sint. ( (.sin( t.sint = tegangan ttal ( = kuat arus yang elalui rangkaian = ipedansi rangkaian (h = tegangan resistr ( = tegangan inductr ( = tegangan kapasitr ( = tegangan aksiu rangkaian = beda susut fase tegangan & arus = tegangan resistr aksiu = tegangan inductr aksiu = tegangan kapasitr aksiu.sin( t 90.sin( t 90..sin( t Untuk enggabarkan beda sudut fase antara tegangan dan kuat arus listrik pada rangkaian digunakan diagra fasr (diagra fase vectr, sebagai berikut : Dari persaaan di atas terlihat bahwa sudut fase ( = t tegangan ketinggalan terhadap arus sebesar 90 atau sebesar ½ radian. Hubungan antara tegangan dan kuat arus adalah sesuai dengan huku h, yaitu : t =. dengan =. =. =. = kapasitas kapasitr (F = reaktansi kapasitif (h 4. angkaian Seri esistr-nduktrkapasitr (-- atau : t Dari diagra fasr tersebut, besarnya sudut fase tegangan dan arus adalah : tg angkaian seaca itu pada kenyataannya berupa kuparan dan kapasitr saja. Tetapi karena kuparan juga terbuat dari penghanatar, aka karena panjang dan penapang kawatnya tetap eiliki nilai habatan (. Jika : > rangkaian bersifat induktif < rangkaian bersifat kapasitif = rangkaian bersifat resistif, dan terjadi resnansi karena fasenya saa sehingga =, dan beda fase saa dengan nl. 5. esnansi rangkaian esnansi rangkaian terjadi jika = atau = atau 0. istrik Magnet/ hal : 37

4 Dengan deikian besarnya frekuensi resnansi rangkaian adalah : f = frekuensi resnansi (Hz = induktansi diri inductr (H = kapasitas kapasitr (F D. DAYA ANGKAAN AUS BOAK-BAK Daya rangkaian arus blak-balik (P dinyatakan dala bentuk persaaan : P = daya (watt = tegangan ektif ( = kuat arus ektif (A s = factr daya = habatan urni (h = ipedansi rangkaian (h Sebuah rangkaian seri asing-asing 400 h, 0,5 H dan 60 F dihubungkan dengan suber tegangan 00 sin 00t lt. Tentukan kuat arus ektifnya! Jawab : Diketahui : = 400 h = 0,5 H = F = 00 vlt = 00 rad/s aka : =. = 50 h c = = Jadi : =. P = 66,7 h (. f dengan : cs.. nth Sal.cs 0,48A Uji Kpetensi. = 46,5 h. Sebuah kapasitr dihubungkan dengan suber tegangan A 0 frekuensi 00 Hz. Arus listrik yang elalui kapasitr terukur 4,6 A. Tentukan nilai kapasitas kapasitr tersebut! 3. Sebuah inductr 0,5 H dan sebuah kapasitr 00 F dirangkai seri dan dihubungkan dengan suber tegangan yang enghasilkan arus dengan persaaan = 5 sin 400 t Apere. a. ipedansi rangkaian b. persaaan tegangan sesaat 4. Sebuah rangkaian arus blak-balik 0 dan frekeunsi 55 Hz dihubungkan dengan rangkaian seri. Jika habatan = 0 h, dan tegangan pada ujung-ujung resistr 40, tentukan : a. Tegangan pada ujung-ujung induktr b. besarnya induktansi diri inductr 5. angkaian seri dengan = 0,6 H dan = 0 h dihubungkan dengan tegangan blakbalik 0 frekuensinya Hz. Tentukan 00 : a. pedansi rangkaian b. Besarnya arus ktif rangkaian c. Sudut fase antara dan 6. Sebuah rangkaian seri asing-asing = 60 h dan = 80 h dihubungkan dengan 50 suber tegangan 0 frekuensi Hz. a. kuat arus yang elalui rangkaian b. tegangan ujung-ujung resistr c. tegangan ujung-ujung kapasitr d. sudut fase rangkaian 7. dsebuah rangkaian seri dengan = 0 h, = 0,4 H dan = 0 F dishubungkan dengan tegangan 00 frekuensi sudutnya 00 rad/s. a. ipedansi rangkaian b. arus listrik pada rangkaian c. Daya pada rangkaian 8. Habatan 0 h dan inductr 0 h dirangkai seri dihubungkan dengan suber tegangan shingga engalir arus 4 A. Tentukan : a. tegangan resistr b. tegangan inductr c. ipedansi rangkaian d. tegangan suber (tegangan rangkaian e. susut fase antara dan 9. Sebuah rangkaian dengan = 00 h dan = 40 h dialiri arus arus A. a. tegangan SUMBE TEBU BANGSA susut fase antara dan b. ipedansi rangkaian 0. Sebuah rangkaian dihubungkan dengan suber A = 3 sin 00 t lt. Jika = 5 h dan 8 H, tentukan kapasitas kapasitr yang harus digunakan agar terjadi resnansi pada rangkaian tersebut!. Sebuah inductr 0,5 H dipasang pada suber tegangan A yang enghasilkan arus aksiu 0 A dan frekuensi 50 Hz, tentukan tegangan aksiunya! EAUAS. Sebuah suber tegangan eiliki persaaan = 50 sin 00 t. Tegangan ektif dan sudut fase suber adalah istrik Magnet/ hal : 38

5 a. 50 dan 00 b. 50 dan 00t c. 50 dan 00 d. 50 dan 00t 50 e. dan 00. Sebuah suber tegangan A enghasilkan 60. Tsebuah alat listrik yang habatannya 0 h dihubungkan dengan suber tegangan tersebut. Besarnya kuat arus adalah A a. b.,5 c. 3 d. e Sebuah suber A = 40 sin 50t. Tegangan pada saat t = 0,005 sekn adalah. lt a. 0 b. 0 c. 0 d. 40 e Sebuah rangkaian seri eiliki factr daya sebesar 0,. Besarnya tegangan suber jika tegangan antara ujung-ujung resistr 0 adalah vlt a. 00 b. 75 c. 50 d. 5 e Sebuah rangkaian A dihubungkan dengan resistr, tegangan aksiunya 300 dan engalir arus = sin 00 t Apere. Nilai habatan resistr adalah h a. 75 b. 00 c. 5 d. 50 e Sebuah suber tegangan A enghasilkan tegangan aksiu 400 frekuensi 50 Hz dihubungkan kapasitr 00 F. Kuat arus aksiu pada kapasitr adalah A a. 3 b. 4 c. 6 d. e Tegangan listrik ruah tangga adalah 0. Nilai 0 eiliki arti. a. tegangan listrik aksiunya 0 b. tegangan listrik ektifnya 0 c. tegangan listrik rata-rata 0 d. tegangan listrik aksiunya 0 e. tegangan listrik ektifnya 0 8. Sebuah inductr dihubungkan dengan tegangan A 300, engalir aur 5 A dengan frekuensi 75 Hz. nduktansi inductr adalah H a. 3 b. 6,5 c.,3 d. 0,65 e. 0,3 9. Sebuah rangkaian seri asing-asing tegangan ujung-ujung, dan sebesar 0, 60 dan 60. Tegangan suber adalah. a. 0 b. 0 c. 40 d. 50 e Sebuah rangkaian seri = 80 h, = 500 F dan = 0,8 H dihubungkan dengan suber tegangan = 90 sin 00 t lt. pedansi rangkaian adalah n h a. 0 b. 40 c. 80 d. 00 e. 80. Sebuah rangkaian seri = 30 h, = 50 F dan = 40 H. angkaian ini akan beresnansi pada frekuensi Hz a. 0 b. c. 0 d. 0 e. 0. Sebuah rangkaian seri = 40 h, ipedansinya 80 h dihubungkan dengan tegangan A 0. Daya yang terpakai adalah watt a. 30,5 b. 75,5 c. 55,5 d. 80,5 e. 7,5 3. Sebuah rangkaian seri = 50 h, = 00 h dan = 50 h eiliki beda sudut fase anatar kuat arus dan tegangan sebesar a. 0 b. 30 c. 45 d. 60 e angkaian seri dihubungkan dengan tegangan A 00. Ternyata tegangan ujungujung dan saa besar. Tegangan tersebut adalah sebesar a. 5 b. 50 c. 50 d. 60 e angkaian seri dengan = 600 h, = H dan = 0 F dihubungkan dengan tegangan A = 00 sin 00t. Daya rangkaian adalah. Watt a. 6 b. 8 c. 0 d. e. 4 istrik Magnet/ hal : 39