Arus bolak-balik dan impedansi

Yang akan kamu pelajari

• Arus bolak-balik

Pahami konsepnya

Tegangan sinus V(t)=V₀cosωt mempunyai nilai rms V₀/√2. Nilai rms menunjukkan efek daya yang setara pada resistor, bukan rata-rata bertanda tegangan. Reaktansi induktor X_L=ωL membesar dengan frekuensi; reaktansi kapasitor X_C=1/(ωC) mengecil.

Pada RLC seri, besar impedansi |Z|=√[R²+(X_L−X_C)²]. Arus rms=V_rms/|Z|. Daya rata-rata=V_rms I_rms cosφ, dengan cosφ=R/|Z| untuk RLC seri ideal.

Analisis lanjut

Fasor menyatakan amplitudo kompleks: Z_R=R, Z_L=iωL, Z_C=1/(iωC). Resonansi seri ideal pada ω₀=1/√(LC) membuat reaktansi saling menghapus, tetapi tegangan pada L atau C tetap dapat besar. Daya reaktif mewakili pertukaran energi periodik, bukan disipasi rata-rata di elemen ideal.

Jangan menganggap nilai puncak dan rms dapat dipertukarkan.

Pendalaman: Fasor dan daya kompleks

Dengan fasor rms, daya kompleks S=VI*=P+iQ. Resistor menyerap daya nyata P=I_rms²R; induktor ideal menyimpan dan mengembalikan energi dengan Q positif, kapasitor Q negatif pada konvensi pasif. Besar |S|=V_rmsI_rms diukur VA, bukan otomatis watt.

Faktor daya cosφ=P/|S|. Pada rangkaian nonlinier dengan harmonik, faktor daya total tidak cukup dijelaskan satu sudut fase; definisi rms dan bentuk gelombang harus dipertahankan.

Contoh terurai

V₀=12√2 V memberi V_rms=12 V. Jika R=30 Ω dan X_L−X_C=40 Ω, |Z|=50 Ω, I_rms=0,24 A, cosφ=0,6 dan P=1,728 W. Menghitung V_rms I_rms saja memberi daya semu, bukan daya rata-rata.

Coba, amati, jelaskan

Buat grafik cosωt dan kuadratnya untuk satu periode pada kertas atau spreadsheet. Amati mengapa rata-rata tegangan nol tetapi rata-rata daya resistor positif. Tidak perlu menyentuh sumber AC nyata.

Cek pemahaman

Tegangan sinus beramplitudo 10 V memiliki nilai rms?

• 0 V
• 10 V
• 10/√2 V

Jawab dan baca pembahasannya di aplikasi.