ARUS BOLAK-BALIK

ARUS BOLAK BALIK

 (Diajukan untuk memenuhi salah satu tugas mata kuliah fisika lanjut)

Disusun oleh:

Aditya Dwi Saputra                162151065

Iin Munmainah                        162151093

Isti Kholisoh Nurfauziah        162151017

Nisrina Fauziyyah Puad          162151081

Nisrina Nurfajrianti                 162151103

Wangi Siti Hismayanti            162151127

Widiana Yosika                      162151110

Silvia Alma                             162151035

JURUSAN PENDIDIKAN MATEMATIKA

FAKULTAS KEGURUAN DAN ILMU PENDIDIKAN

UNIVERSITAS SILIWANGI

2017

KATA PENGANTAR

Dengan memanjatkan puji syukur kehadirat Tuhan Yang Maha Esa yang telah memberi rahmat, taufik serta hidayahnya kepada kami sehingga penulisan makalah “Arus Bolak Balik” ini dapat berlangsung dengan lancar. Pembuatan makalah ini ditujukan untuk memenuhi tugas mata kuliah Fisika Lanjut.

Dalam hal ini kami mengucapkan banyak terima kasih kepada Bapak Syarif Barnas., M.Pd. selaku dosen pengampu mata kuliah fisika lanjut dan semua pihak yang membantu kami dalam penyusunan makalah Arus Bolak Balik ini.

Kami menyadari sepenuhnya bahwa masih banyak kekurangan dalam penulisan makalah ini, oleh karena itu demi kesempurnaannya kritik dan saran yang bersifat membangun sangat kami harapkan demi perbaikan untuk masa mendatang.

Tasikmalaya, Maret 2017

Penulis

DAFTAR ISI

KATA PENGANTAR.......................................................................................... i

DAFTAR ISI........................................................................................................ ii

PEMBAHASAN.................................................................................................. 1

A.    Pengertian Arus dan Tegangan Bolak-Balik.................................................. 1

1.      Pengertian Sudut Fase dan Beda Fase dalam Arus Bolak-Balik. 2

2.      Nilai Efektif Arus dan Tegangan Bolak-Balik..................................... 3

3.      Nilai Rata-Rata Arus Bolak-Balik........................................................... 4

4.      Alat Ukur Arus dan Tegangan Bolak-Balik............................................. 4

B.     Rangkaian Arus Bolak-Balik........................................................................... 6

1.      Rangkaian Hambatan pada Arus Bolak Balik........................................ 6

2.      Rangkaian Induktor dalam Rangkaian Arus AC........................... 7

3.      Rangkaian Kapasitor dalam Arus AC.................................................... 9  

4.      Rangkaian Seri RL................................................................................ .11

5.      Rangkaian Seri RC................................................................................ .13

6.      Rangkaian Seri RLC.............................................................................. .14

C.     Daya dalam Rangkaian.................................................................................. 17

D.    Penerapan Arus Bolak-Balik dalam Kehidupan Sehari-hari.......................... 18

Soal dan Pembahasan............................................................................................ 20

DAFTAR PUSTAKA........................................................................................... 25

PEMBAHASAN

ARUS DAN TEGANGAN BOLAK-BALIK

Generator listrik dibedakan menjadi 2 jenis, generator arus searah, yang menghasilkan arus dan tegangan listrik searah, dan generator bolak-balik yang menghasilkan arus dan tegangan bolak-balik. Pada umumnya semua tenaga listrik yang dihasilkan oleh generator merupakan listrik bolak-balik, hal ini yang menjadikan materi ini menarik untuk dipelajari.

A.    Pengertian Arus dan Tegangan Bolak-Balik

Dalam zaman modern sekarang ini kebutuhan akan energi listrik merupakan kebutuhan yang sangat pokok. Pada saat ini hampir semua perkantoran dan industri menggunakan energi listrik yang jumlahnya semakin lama semakin besar. Pemerintah pun berusaha untuk memenuhi kebutuhan energi listrik dengan membangun pembangkit tenaga listrik. Dewasa ini telah banyak dibangun proyek-proyek untuk Pembangkit Tenaga Listrik Negara dengan berbagai sumber tenaga yang digunakan untuk menjalankannya, misalnya PLTU (Pembangkit Listrik Tenaga Uap), PLTD (Pembangkit Listrik Tenaga Disel), PLTG (Pembangkit Listrik Tenaga Gas/Panas Bumi), PLTA (Pembangkit Listrik Tenaga Air), dan sebagainya.

Pada umumnya semua tenaga listrik yang dihasilkan oleh berbagai sumber pembangkit tenaga listrik tersebut adalah berupa arus bolak-balik dan tegangan bolak-balik yang dihasilkan oleh generator yang digerakkan dengan energi yang berasal dari sumber daya alam.

Arus dan tegangan bolak-balik yaitu arus dan tegangan listrik yang arahnya selalu berubah-ubah secara kontinu/periodik. Seperti telah dijelaskan pada bab terdahulu dalam hukum Faraday bahwa adanya perubahan fluks magnetik yang dilingkupi oleh kumparan akan menyebabkan timbulnya ggl induksi pada ujung-ujung kumparan dan jika antara ujung- ujung kumparan tersebut dihubungkan dengan sebuah kawat penghantar akan mengalir arus listrik melalui penghantar tersebut. Berdasarkan prinsip hukum Faraday inilah dibuat sebuah generator atau

dinamo, yaitu suatu alat yang digunakan untuk mengubah energi mekanik (energi gerak) menjadi energi listrik.

Tegangan listrik dan arus listrik yang dihasilkan generator berbentuk tegangan dan arus listrik sinus soidal, yang berarti besarnya nilai tegangan dan kuat arus listriknya sebagai fungsi sinus yang sering dinyatakan dalam diagram fasor (fase vektor). Diagram fasor adalah menyatakan suatu besaran yang nilainya berubah secara kontinu, fasor dinyatakan dengan suatu vektor yang nilainya tetap berputar berlawanan dengan putaran jarum jam. Apabila generator tersebut dihubungkan dengan suatu penghantar R dan menghasilkan tegangan maksimum sebesar Vmax, maka tegangan dan arus listrik yang melewati penghantar tersebut dinyatakan :

V = Vmax  sin t

 

   

I = Imax  sin t

 

Gambar 6.1 (a) Arus listrik melalui penghantar, (b) Grafik arus dan tegangan sebagai fungsi waktu.

1.    Pengertian Sudut Fase dan Beda Fase dalam Arus Bolak-Balik

V = Vmax sin wt dan I = Imax sin (wt + 90o)

Arus dan tegangan bolak-balik (AC) dapat dilukiskan sebagai gelombang sinussoidal, jika besarnya arus dan tegangan dinyatakan dalam persamaan :

Di mana Zt atau (Zt + 90o) disebut sudut fase yang sering ditulis dengan lambang T. Sedangkan besarnya selisih sudut fase antara kedua gelombang tersebut disebut beda fase. Berdasarkan persamaan antara tegangan dan kuat arus listrik tersebut dapat dikatakan bahwa antara tegangan dan kuat arus listrik terdapat beda fase sebesar 90o   dan dikatakan arus mendahului tegangan dengan beda fase sebesar 90o. Apabila dilukiskan dalam diagram fasor dapat digambarkan sebagai berikut:

2.    Nilai Efektif Arus dan Tegangan Bolak- Balik

Nilai tegangan dan arus bolak-balik selalu berubah secara periodik sehingga menyebabkan, kesulitan dalam meng- adakan pengukurannya secara langsung. Oleh karena itu, untuk mengukur besarnya tegangan dan kuat arus listrik bolak balik (AC = Alternating Current) digunakan nilai efektif. Yang dimaksud dengan nilai efektif arus dan tegangan bolak balik yaitu nilai arus dan tegangan bolak-balik yang setara dengan arus searah yang dalam waktu yang sama jika mengalir dalam hambatan yang sama akan menghasilkan kalor yang sama. Semua alat-alat ukur listrik arus bolak-balik menunjukkan nilai efektifnya.   Hubungan antara nilai efektif dan nilai maksimum dapat dinyatakan dalam persamaan :

 

3.    Nilai Rata-Rata Arus Bolak-Balik

Nilai rata-rata arus bolak-balik yaitu nilai arus bolak-balik yang setara dengan arus searah untuk memindahkan sejumlah muatan listrik yang sama dalam waktu yang sama pada sebuah penghantar yang sama. Hubungan antara nilai arus dan tegangan arus bolak-balik dengan nilai arus dan tegangan maksimumnya dinyatakan dalam persamaan :

di mana :

Vr         = tegangan rata-rata

Ir           = kuat arus rata-rata

V max  = tegangan maksimum

I max    = kuat arus maksimum

4.        Alat Ukur Arus dan Tegangan Bolak-Balik

Pada dasarnya alat ukur lisrik arus bolak-balik tidak menunjukkan nilai yang sesungguhnya, melainkan nilai efektifnya. Misalkan pada alat ukur amperemeter AC dan voltmeter AC, dari hasil pembacaan pada skala alat tersebut bukan merupakan nilai yang sesungguhnya, akan tetapi merupakan nilai efektifnya. Sedangkan untuk melihat nilai yang sesungguhnya, misalkan nilai maksimumnya atau untuk mengetahui tegangan puncak ke puncak yang sering disebut Vp-p dapat digunakan alat ukur yang disebut dengan CRO yaitu singkatan dari Cathoda Rays Osciloskop.

Pada layar CRO dapat terlihat bentuk grafik dari arus atau tegangan bolak-balik terhadap waktu. Pada prinsipnya pada sebuah CRO terdapat tombol pengatur vertikal (penguat tegangan) yang sering disebut Volt/Dive dan tombol pengatur horisontal yang sering disebut sweeptime yang menyatakan lamanya waktu sapuan ke arah horisontal. Misalkan tombol Volt/Dive menunjuk pada angka 1 Volt  yang artinya tinggi 1 kotak dalam layar CRO tersebut menyatakan besarnya tegangan 1 Volt sedangkan jika tombol sweeptime menunjuk pada angka 20 ms yang berarti untuk menempuh satu kotak horisontal pada layar oskiloskop membutuhkan waktu 20 mili sekon. Misalkan sebuah tegangan sinusoidal arus bolak-balik pada layar  oskiloskop  terlihat  bahwa  1  gelombang menempati 4 kotak ke arah horisontal dan 6 kotak ke arah vertikal

(Perhatikan Gambar 6.3 (a) di bawah ini).

                              (a)                                                      (b)

Gambar 6.3 (a) Tampilan pada layar osiloskop, (b) Pengukur arus dan tegangan.

Apabila tombol pengatur vertikal menunjuk pada angka 2 Volt dan pengatur horisontal menunjuk angka 5 ms. Dapat diperoleh hasil pembacaan sebagai berikut.

Vmax  = 3 x 2 Volt = 6 Volt

VP-P    = 6 x 2 Volt = 12 Volt

Periode = T = 4 x 5 ms = 20 ms = 2.10-2  s

Frekuensi = f =                    = 50 Hz

 

Sedangkan hasil pembacaan pada alat ukur arus atau tegangan bolak-balik dapat dinyatakan :

 

B. Rangkaian Arus Bolak-Balik

1.        Rangkaian Hambatan pada Arus Bolak Balik

Rangkaian hambatan/resistor dalam arus bolak-balik (AC) berfungsi sebagai pembatas arus listrik yang masuk atau menurunkan potensial listrik dalam rangkaian sehingga antara arus dan tegangan pada hambatan tersebut dengan arus dan tegangan pada sumber tidak mengalami perubahan fase, yang artinya arus dan tegangan pada hambatan/resistor adalah sefase, yang dapat digambarkan sebagai berikut :

            Gambar 6.4 (a) Rangkaian resistor dengan sumber tegangan AC, (b) Grafik arus dan tegangan sebagai fungsi waktu, (c) Diagram fasor rangkaian resistor murni.

Besarnya kuat arus yang melalui hambatan dapat dinyatakan dari hukum Ohm yaitu :

I =    sin Zt

Jika    maka            I = Imax  sin Zt  

2.      Rangkaian Induktor dalam Rangkaian Arus AC

Perhatikan gambar rangkaian induktor yang dihubungkan dengan sumber tegangan AC. Besarnya tegangan pada ujung-ujung induktor sama dengan tegangan sumber, sehingga berlaku :

Apabila kita lihat antara persamaan IL  (kuat arus dalam induktor) dengan V (tegangan sumber) terlihat bahwa arus listrik dengan tegangan listrik terjadi selisih sudut fase sebesar 90o  atau   di mana kuat arus ketinggalan terhadap tegangan dengan selisih sudut fase 90o.

Perbedaan fase antara kuat arus dan tegangan pada induktor dapat digambarkan dengan diagram fasor sebagai berikut :

 

Gambar 6.6 (a) Grafik arus dan tegangan sebagai fungsi waktu, (b) Diagram fasor rangkaian induktor murni

Apabila kita perhatikan persamaan           = Imax   identik dengan I =     pada hukum Ohm, di mana Z L merupakan suatu hambatan yang disebut dengan reaktansi induktif yang diberi lambang XL    yang besarnya dinyatakan :

XL  =  Z L = 2SƒL

 

di mana :

XL = reaktansi induktif (Ohm = :)

L  = induktansi diri induktor (Henry = H)

Z  = frekuensi anguler/sudut (rad/s)

f    = frekuensi linier (Hertz = Hz)

Dalam rangkaian induktor jika I menyatakan kuat arus yang mengalir pada induktor, XL  menyatakan reaktansi induktif, Vmax  menyatakan tegangan maksimum, dan Vef menyatakan tegangan efektif tegangan sumber arus AC berlaku hubungan :

                       

3.  Rangkaian Kapasitor dalam Arus AC

 

Dalam suatu rangkaian arus AC yang terdiri atas kapasitor mempunyai sifat bahwa antara tegangan dan arus memiliki beda fase dimana arus mendahului tegangan dengan beda sudut fase sebesar 90o atau  . Besarnya kuat arus listrik yang mengalir dalam kapasitor dapat dinyatakan dengan laju perpindahan muatan listrik pada keping kapasitor tersebut yang dinyatakan :

 

Dalam rangkaian kapasitor pada arus AC mempunyai sifat bahwa arus mendahului tegangan dengan beda sudut fase sebesar 90o  atau  dan berlaku hubungan :

                       

           

Gambar 6.8  (a) Grafik arus dan tegangan sebagai fungsi waktu, (b) Diagram fasor rangkaian kapasitor murni

4.  Rangkaian Seri RL

Gambar di bawah ini menggambarkan sebuah rangkaian seri hambatan dan induktor yang dihubungkan dengan sumber tegangan AC sebesar V, yang disebut rangkaian seri RL.

           

(a)                                          (b)

Gambar 6.9 (a) Rangkaian seri RL, (b) Diagram fasor arus dan tegangan pada rangkaian seri RL.

L

Jika VR  menyatakan tegangan pada ujung-ujung hambatan (R), VL   menyatakan tegangan pada ujung-ujung induktor, maka dalam rangkaian ini nilai VR  sefase dengan arus listrik, sedangkan V   mendahului arus sebesar 90o. Sehingga besarnya tegangan V dapat dicari dengan menjumlahkan nilai VR  dan VL  secara vektor (fasor) yaitu:

5.      Rangkaian Seri RC

Gambar di bawah ini menggambarkan sebuah rangkaian seri hambatan dan kapasitor yang dihubungkan dengan sumber tegangan AC sebesar V, yang disebut rangkaian seri RC.

                  (a)                                                                   (b)

Gambar 6.10 (a) Rangkaian seri RC, (b) Diagram fasor arus dan tegangan pada rangkaian seri RC.

C

Apabila VR  menyatakan tegangan pada ujung-ujung hambatan (R), VC  menyatakan tegangan pada ujung-ujung induktor, maka dalam rangkaian ini nilai VR  sefase dengan arus listrik, sedangkan V  tertinggal arus sebesar 90o. Sehingga besarnya tegangan V dapat dicari dengan menjumlahkan nilai VR dan VC secara vektor (fasor) yaitu :

V =                      

Sedangkan :

VR  = I R

VL  = I XC

Maka :

V =

V = I                              

Sesuai dengan hukum Ohm V = I.R bahwa nilai    merupakan suatu jenis hambatan dalam rangkaian AC yang disebut impedansi, dilambangkan Z dan ditulis:

Z =                                

Besarnya pergeseran fase antara arus dan tegangan dinyatakan:

tg T =                                  

Besarnya sudut pergeseran antara arus dan tegangan pada rangkaian seri RC tidak lagi sebesar 90o, melainkan kurang dari 90o   di mana tegangan tertinggal terhadap arus.

6.  Rangkaian Seri RLC

 

                               

Gambar 6.11 (a) Rangkaian seri RLC, (b) Diagram fasor arus dan tegangan pada rangkaian seri RLC

Rangkaian seri RLC yaitu rangkaian yang terdiri atas hambatan, induktor dan kapasitor yang dihubungkan seri, kemudian dihubungkan dengan sumber tegangan AC. Telah diterangkan bahwa pada rangkaian hambatan arus tegangan sefase, sedangkan pada induktor tegangan mendahului arus, dan pada kapasitor arus mendahului tegangan. Besarnya tegangan jepit pada rangkaian seri RLC dapat dicari dengan menggunakan diagram fasor sebagai berikut :

 

Besarnya tegangan jepit pada rangkaian seri RLC dapat dicari dengan menjumlahkan fasor dari VR, VL, dan VC menjadi :

V =                                        

di mana :

V   = tegangan total/jepit susunan RLC (volt)

VR   = tegangan pada hambatan (volt)

VL   = tegangan pada induktor (volt)

VC   = tegangan pada kapasitor (volt)

Dari gambar diagram fasor terlihat bahwa antara tegangan dan  arus  terdapat  beda  sudut  fase  sebesar  T yang  dapat dinyatakan dengan :

 

Besarnya arus yang melewati rangkaian RLC adalah sama, sehingga besarnya tegangan pada masing masing komponen R, L, dan C dapat dinyatakan : VR = I R , VL  = I XL dan VC  = I XC

V    =

V    =  

V   = I

   =

Berdasarkan hukum Ohm bahwa   = R, akan tetapi dalam rangkaian arus AC   besaran   = Z yang disebut dengan impedansi rangkaian RLC yang disusun seri dinyatakan :

Z =                                           

di mana :

Z   = impedansi rangkaian seri RLC (Ω)

R   = hambatan (Ω)

XL   = reaktansi induktif (Ω)

XC  = reaktansi kapasitif (Ω)

Pada rangkaian seri RLC dapat mempunyai beberapa kemungkinan yaitu :

a.         Jika nilai XL  > XC  maka rangkaian akan bersifat seperti induktor, yaitu tegangan mendahului arus dengan beda sudut fase T yang besarnya dinyatakan dengan

tg T =                                        

 

C.     Daya dalam rangkaian

Jika sebuah induktor dialiri arus listrik bolak balik, pada inductor akan timbul medan magnetik. Untuk menimbulkan medan magnetik ini dibutuhkan energi yang kemudian akan tersimpang didalam medan magnetik. Jika arus listriknya dihentikan, medan magnetic akan hilang. Bersamaan dengan itu, energy yang tersimpandidalam medan magnetik pun akan berubah kembali menjadi energy listrik. Oleh karena inductor dialiri arus bolak balik, akan terjadi perubahan energy berulang ulang secara periodic dari energy listrik ke medan magnetikdan sebaliknya dari medan magnetic ke energy listrik. Peristiwa yang sama dapat terjadi pada kapasitor. Ketika kasitor dihubungkan dengan tegangan listrik,di dalam kapasitor timbul medan listrik. Untuk menimbulkan medan listrik ini dibutuhkan energy yang bersal dari tegangan listrik. Jika tegangan listriknya diputuskan, medan listrik di dalam kapasitor juga akan menghilang dan energy yang tersimpan didalamnya akan kembali ke rangkaian dalam bentuk arus listrik sesaat. Oleh karena kapasitor dihubungkan dengan tegangan bolak balik, akan terjadi terjadi peristiwa perubahan energy secara periode. Jadi inductor murni dan kapasitor murni yang ada didalam rangkaian arus bolak balik tidak menghabiskan energy listrik karena yang sebenarnya terjadi adalah perubahan secara berulang energy listrik dari rangkaian ke medan magnet atau medan listrik.

Besarnya daya disipas atau transfer laju energi (P) dapat dicari dengan beberapa rumus sebagai berikut :

 

Ketiga rumus di atas memerlukan faktor daya untuk mencari besarnya daya (P). besarnya daya juga samadengan daya nyata (Pnyata) yang telah dibaha sebelumnya.

D.    Penerapan dalam kehidupan sehari-hari

1.      Tunning

Tuning adalah salah satu bagian dari sebuah radio yang berfungsi untuk memilih salah satu frekuensi pemancar yang ada di udara ini. Komponen utama pada bagian ini adalah Varco (variable condensator). Bagaimana cara tuning memilih salah satu frekuensi dari pemancar radio? Caranya adalah dengan menggunakan prinsipresonansi. Kalian tahukan apa itu resonansi? Resonansi adalah peristiwa bergetarnya benda lain akibat getaran sebuah benda walaupun kedua benda tidak bersentuhan. Kenapa bisa bergetar? Karena terdapat kesamaan frekuensi antara kedua benda tersebut. Berdasarkan prinsip resonansi itulah rangkaian tuning pada sebuah radio bekerja. Ketika kita memutar varco, maka kita merubah nilai kapasitansi dan induktansi yang ada pada rangkaian tuning tersebut sehingga menghasilkan sebuah frekuensi yang sama dengan frekuensi pada salah satu pemancar radio yang ada. Sebagai contoh, apabila kita ingin mendengarkan siaran dari pemancar radio yang bekerja pada frekuensi 97,9 MHz maka kita akan memutar varco sehingga nilai kapasitansi serta nilai induktansinya diubah sehingga menghasilkan frekuensi sebesar 97,9 MHz juga. Dengan demikian maka kita bisa mendengarkan siaran dari pemancar radio tersebut. Hal ini jugalah yang menyebabkan kita mendengar suara yang tidak jernih (seperti suara desis karena terdapat dua pemancar yang frekuensinya tercampur) apabila tidak terjadi resonansi antara frekuensi pada rangkaian tuning dengan frekuensi dari pemancar radio yang kita dengar.

Untuk mengetahui besar frekuensi resonansi dapat kita gunakan rumus:

Keterangan:

Fr adalah besar frekuensi resonansi

L adalah nilai induktansi

2.      Filter

Filter (Tapis) Dalam Penyearah Gelombang (Rectifier) berfungsi untuk mendapatkan tegangan output searah yang rata dari rangkaian rectifier. Tujuan dari penyearahan adalah memperoleh arus searah. Dalam penyearah, kita tidak memperoleh arus searah murni melainkan arus searah yang berubah secara periodik, jadi arus searah ini mengandung komponen arus bolak-balik. Variasi tegangan ini disebut riak tegangan. Riak tegangan pada penyearah gelombang penuh lebih kecil dari riak tegangan pada penyearah setengah gelombang. Untuk lebih memperkecil riak tegangan ini digunakan filter yang bertugas untuk meloloskan komponen searah danmencegahkomponenbolak-balik.

Filter Kapasitor. Dengan menambahkan kapasitor paralel dengan beban R pada rangkaian penyearah setengah gelombang, maka riak tegangan akan sangat ditekan. Sebagaimana kita ketahui, kapasitor dapat menyimpan energi. Pada saat tegangan sumber naik, kapasitor akan terisi sampai mencapai tegangan maksimum. Pada saat tegangan sumber menurun, kapasitor akan melepaskan energi yang disimpannnya melalui beban (karena pada saat ini dioda tidak konduksi). Dengan demikian beban akan tetap memperoleh aliran energi walaupun dioda tidak konduksi. Selanjutnya bila dioda konduksi lagi, kapasitor akan terisi dan energi yang tersimpan ini akan dilepaskan lagi pada waktu dioda tidak konduksi; dan demikian seterusnya. Filter semacam ini tentu saja dapat pula digunakan pada penyearah gelombang penuh. Rangkaian Filter Kapasitor

·           low pass (tapis lolos rendah)

Rangkaian ini digunakan untuk melewati sinyal-sinyal frekunsi rendah dan melemahkan sinyal-sinyal frekuensi tinggi

·           High pass (tapis lolos tinggi)

Rangkaian ini digunakan untuk melewati sinyal-sinyal frekunsi tinggi dan melemahkan sinyal-sinyal frekuensi rendah

3.      Transformator (trafo)

Transformator (trafo) adalah alat yang digunakan untuk menaikkan atau menurunkan tegangan bolak-balik (AC). Transformator terdiri dari 3 komponen pokok yaitu: kumparan pertama (primer) yang bertindak sebagai input, kumparan kedua (skunder) yang bertindak sebagai output, dan inti besi yang berfungsi untuk memperkuat medan magnet yang dihasilkan.Prinsip kerja dari sebuah transformator adalah sebagai berikut. Ketika Kumparan primer dihubungkan dengan sumber tegangan bolak-balik, perubahan arus listrik pada kumparan primer menimbulkan medan magnet yang berubah. Medan magnet yang berubah diperkuat oleh adanya inti besi dan dihantarkan inti besi ke kumparan sekunder, sehingga pada ujung-ujung kumparan sekunder akan timbul ggl induksi. Efek ini dinamakan induktansi timbal-balik (mutual inductance).

CONTOH SOAL

1.      Sebuah elemen 12 volt dan sebuah generator AC dengan tegangan efektif 12 volt disusun seri seperti gambar. Tegangan V yang dihasilkan adalah …

JAWAB

V = V_DC + V_AC

V = 12 + Veff √2 sin ωt = 12 + 12 √2 sin ωt

V= 12 (1 + √2 sin ωt) V

Jadi jawaban yang benar adalah…

C. 12 (1 + √2 sin ωt) V

2. Jika tegangan maksimum sumber arus bolak-balik = 200 V, maka besar kuat arus maksimum yang mengalir pada rangkaian adalah....
A. 1,5 A
B. 2,0 A
C. 3,5 A
D. 4,0 A
E. 5,0 A
(UN 2011)

Pembahasan
Data dari soal di atas sebagai berikut:
R = 60 Ω
X_L = 120 Ω
X_C = 40 Ω
V_m = 200 volt
I_m = .................

Langkah pertama temukan dulu impedansi rangkaian (Z)



Kuat arus maksimumnya adalah

3.    Perhatikan gambar rangkaian RLC berikut.

Besar impedansi pada rangkaian tersebut adalah....
A. 1600 Ω
B. 1500 Ω
C. 1300 Ω
D. 800 Ω
E. 600 Ω
(UN 2010)

Pembahasan
Data yang bisa diambil dari gambar:
R =500 Ω
L = 8 H
C = 5 μF
ω = 100 rad/s
Z =..............
Tentukan dulu reaktansi induktif (X_L ) dan reaktansi kapasitifnya

(X_C):

Impedansi rangkaian:

C. 1300

DAFTAR PUSTAKA

Suharyanto, Kartono, Dwi Satia Palupi. 2009. FISIKA untuk SMA dan MA Kelas XII. Jakarta : Pusat Perbukuan.