MENERAPKAN KONSEP LISTRIK ARUS BOLAK-BALIK

MENERAPKAN KONSEP LISTRIK ARUS BOLAK-BALIK

ü  Nilai RMS pada listrik arus bolak-balik

ü  Perhitungan daya pada listrik arus bolak-balik

1.        Nilai RMS pada listrik arus bolak-balik  

A.     Penjelasan

Nilai arus bolak balik tidak dapat diukur langsung dengan alat ukur arus seperti ampermeter ataupun galvanometer. Karena alat ukur biasanya hanya dapat membaca nilai rerata dari arus bolak balik, sehingga tidak mampu membaca nilai sesaat ataupun nilai maksimum arus bolak balik. Nilai rms untuk arus bolak balik adalah nilai arus searah yang menghasilkan energi (berupa panas) yang sama bila arus bolak balik tersebut melalui suatu resistor yang sama dan dalam rentang waktu yang sama. Karena nilai tegangan sesaat dari sumber tegangan bolak balik tidak dapat diukur maka digunakan nilai rerata dari nilai sesaat yang dihitung selama satu periode.

B.     Rumus

Nilai rerata arus bolak balik adalah : 

 

Nilai rerata langsung untuk nilai arus adalah nol, hal ini mudah dimengerti karena arus bolak balik merupakan fungsi sinusoida dan dijumlahkan dalam batas satu periode. Agar hasil pererataan tidak nol, maka yang direratakan adalah kuadratnya, selanjutnya diambil akar terhadap nilai rerata tersebut. 

 

Untuk selanjutnya, nilai arus atau tegangan yang berubah terhadap waktu secara sinusoida, lebih mudah dikaitkan dengan nilai akar dari hasil perataan terhadap nilai kuadrat besaran tersebut yang dikenal sebagai nilai rms. Jadi, nilai rms arus adalah nilai arus maksimum pada resistor dibagi dengan akar dua:

 

Sesuai dengan hukum Ohm, dengan cara yang sama, nilai rms tegangan pada resistor:

 

                        Penting untuk ditekankan adalah nilai rms terdefinisi dari perhitungan jumlah panas apabila arus bolak balik dilewatkan resistor, sehingga nilai arus atau tegangan rms selalu terhadap nilai maksimum arus atau tegangan pada resistor. Perhitungan daya terpakai pada resistor dalam rangkaian arus bolak balik, dengan menggunakan konsep arus DC adalah

 

            Sedangkan perhitungan daya pada resistor R dalam rangkaian arus bolak balik, dengan nilai root–means–square (rms) didapat.

 

Dari perhitungan daya tersebut dapat dipahami bahwa nilai rms suatu arus bolak balik adalah apabila nilai arus tersebut dapat memberikan daya listrik yang sama dengan nilai daya apabila arus bolak balik dianggap sebagai arus searah (DC).

C.     Contoh Soal Dan Penyelesaian

1..Jika sebuah kawat penghantar listrik dialiri muatan listrik sebesar 360coulomb dalam waktu 1 menit, tentukan kuat arus listrik yang melintasikawat penghantar tersebut !

2.                              Perhitungan daya pada listrik arus bolak-balik

A.  Penjelasan

Pada rangkaian arus bolak balik biasanya terdiri atas sumber tegangan atau generator arus bolak balik dan rangkaian kombinasi elemen R, L, dan C. Salah satu sifat penting dari sifat elemen R, L, dan C terhadap sumber tegangan bolak balik adalah bahwa tidak ada kehilangan daya dalam rangkaian kapasitif minduktor maupun kapasitor. Namun bila resistor dihubungkan sumber tegangan bolak balik, maka energi generator listrik akan habis sebagai energi panas pada resistor. Artinya, energi yang melewati resistor akan berubah menjadi energi panas, dan tidak dapat diambil kembali oleh rangkaian listrik. Tetapi kapasitor dihubungkan dengan sumber tegangan bolak balik maka, setengah energi sumber tegangan bolak balik disimpan di dalam kapasitor, setengah lagi di kembalikan ke rangkaian arus bolak balik. Bila inductor dihubungkan dengan sumber tegangan bolak balik,energi sumber tegangan bolak balik digunakan untuk melawan GGL induksi dari induktor dan energi disimpan dalam induktor. Namun apabila arus dalam rangkaian mulai berkurang, energi dikembalikan ke rangkaian lagi.

B.     Rumus

Daya rerata dari generator arus bolak balik diubah menjadi energi dalam pada resistor sesuai dengan

 

                            untuk cos φ disebut faktor daya.

C.   Contoh Soal Dan Penyelesaian

1.      Sebuah lampu yang bertuliskan 60 watt dihubungkan dengan sumber tegangan 100 volt dalam sebuah rangkaian listrik. Berapakah besarnya kuat arus listrik yang mengalir dalam rangkaian tersebut?