MATERI FISIKA : ARUS BOLAK-BALIK

ARUS BOLAK – BALIK

A.      PENGERTIAN ARUS LISTRIK BOLAK-BALIK

1.      Membedakan Tegangan Ac Dan Teganga Dc

Arus bolak-balik atau alternating current (AC) sangat berbeda dengan arus searah. Besarnya tegangan arus searah atau direct current (DC) selalu tetap terhadap waktu, sedangkan besarnya tegangan AC selalu berubah terhadap waktu. Tegangan pada listrik arus bolak-balik membentuk sinusoidal sedangkan tegangan pada listrik arus searah membentuk garis lurus. Perbedaan tegangan DC dan AC dapat kita amati dengan menggunakan alat ukur yang disebut osiloskop.

Pada tegangan AC terdapat tegangan puncak dan tegangan efektif. Tegangan puncak yaitu tegangan maksimal dari listrik AC sedangkan tegangan efektif yaitu tegangan yang terukur saat diukur dengan voltmeter. Hubungan matematis antara tegangan puncak atau tegangan max dengan tegangan efektif yaitu:

      2.      Arus Dan Tegangan Sinusoidal     

Sumber arus bolak-balik adalah generator ac yang dapat menghasilkan ggl induksi sebesar

Pada rangkaian arus bolak-balik yang mempunyai hambatan R berlaku juga hukum Ohm. Dengan demikian

B.       IMPEDANSI, TEGANGAN DAN ARUS BOLAK-BALIK

Dalam rangkaian sederhana bolak-balik umumnya terdapat komponen resistor, inductor dan kapasitor. Pada masing-masing komponen tersebut bila dialiri arus listrik AC akan timbul impedansi, tegangan dan arus.

1.      Impedansi

Impedasnsi yaitu hambatan atau reaksi pada rangkaian arus bolak-balik. Hambatan pada resistor dinamakan reaktansi resistantif ( X_R ), pada kapasitor dinamakan reaktansi kapastiif ( X_C ), dan pada inductor dinamakan reaktansi induktif ( X_L ). Besarnya masing-masing hambatan tersebut adalah :

Jika komponen tersebut dalam rangkaian seri seperti di atas, maka impedansinya adalah :

2.      Tegangan Dan Arus Bolak – Balik

Besarnya tegangan total pada rangkaian arus bolak – balik di atas yaitu:

Rangkaian di atas merupakan rangkaian seri, sehingga besarnya arus yang mengalir pada rangkaian tersebut sama besar :

3.      Hubungan Impedansi, Tegangan Dan Arus Bolak-Balik

Secara matematis, hubungan hambatan, tegangan dan arus AC sama dengan pada arus DC berlaku hukum Ohm :

Diagram Pashor

Hubungan antara R, L, C dan Z dapat dinyatakan dalam suatu diagram yang dinamakan diagram pashor. Hubungan XR, XL. Dan XC di gambarkan dalam suatu system sumbu koordinat seperti pada gambar:

θ = beda fase antara tegangan  ( V ) dan arus ( I ) pada rangkaian listrik AC

Resonansi

Resonansi yaitu keadaan dimana XL = XC . keadaan ini dapat terjadi pada frekuensi tertentu. Frekuensi saat terjadinya resonansi disebut frekuensi resonansi besarnya ;

       C.      KAPASITOR DALAM RANGKAIAN ARUS BOLAK-BALIK

      1.      Pada Ragkaian Kapasitif Arus Mendahului Tegangan

Sebuah kapasitor  ( C ) yan dihubungkan dengan sumber arus bolak-balik ditunjukkan pada gambar. Rangkaian seperti ini disebut rangkaian kapasitif.

Besarnya arus dan tegangan pada rangkaian kapasitif dinyatakan dengan persamaan:

      2.      Beda Fase Pada Rangkaian Kapasitif

Dengan melihat grafik sinusoidal dapat dinyatakan bahwa beda fase atau selisih fase  anatara arus dan tegangan pada rangkaian kapasitif adalah  90 derajat ½ π , dengan tegangan ketinggalan oleh arus atau arus mendahului tegangan.

      3.      Reaktansi Kapasitif

Hambatan yang timbul pada kapasitor yang dihubungkan dengan rangkaian arus bolak-balik disebut reaktansi kapasitif. Besarnya reaktansi kapasitif di rumuskan :

         D.       DAYA PADA RANGKAIAN AC

Inductor murni L dan kapasitor murni C yang berbeda dalam rangkaian AC tidak pernah membuang energy listrik, tetapi hanya melakukan pengalihan bolak-balik energy dari rangkaian ke medan magnetic atau medan listrik. Lain halnya dengan arus yang mengalir melaui penghambat  R . di dalam R , energy di ubah menjadi kalor yang tidak dapat di ubah kembali ,menjadi listrik.

Besarnya energy listrik per satuan waktu yang di ubah menjadi kalor disebut daya listrik. Daya listrik pada rangkaian AC identik dengan daya lisrik pada rangkaian DC yaitu :

Dalam hal ini V_R adalah komponen tegangan yang sefase dengan arus, dengan demikian maka : 

     

besaran cos θ disebut factor daya pada rangkaian. Karena θ dapat berubah, maka daya rangkaian AC pun dapat berubah menurut besarnya sudut fase. Jika pada rangkaian hanya ada R, atau tidak ada L dan C, maka θ = 0 sehinggan cos θ = 1 . dalam keadaan itu , P = V . i

E.       PEMAKAIAN ARUS LISRIK AC

1.      Transmisi Tenaga Listrik

Listrik dari PLN yang kita pakai di rumah adalah listrik arus bolak-balik ( AC ) .Listrik bisa masuk ke rumah kita melalui suatu cara yang disebut transmisi tenaga listrik

2.      Pemakaian Listrik Di Rumah Kita

Arus listrik masuk ke rumah kita melalui kWh meter dan pembatas daya. Alat kWh meter berfungsi untuk mengatur banyaknya energy listrik yang digunakan, sedangkan pembatas daya berfungis untuk membatasi daya maksimum yang dapat di gunakan di rumah kita.

TERIMAKASIH

MATERI FISIKA : KEMAGNETAN

KEMAGNETAN

A. PENGERTIAN MAGNET

Magnet adalah benda yang mampu menarik benda – benda disekitarnya. Setiap Magnet memiliki sifat kemagnetan. Kemagnetan adalah kemampuan benda tersebut untuk menarik benda-benda lain disekitarnya. Kata Magnet diambil dari nama daerah di asia yaitu Magnesia, di tempat inilah bangsa Yunani menemukan menemukan sifat magnetik dari bebatuan yang mampu menarik biji besi. Menurut perkiraan ilmuan, Cina merupakan bangsa pertama yang memanfaatkan magnet sebagai penunjuk arah atau kompas.

B. SIFAT – SIFAT MAGNET

• Magnet hanya dapat menarik benda – benda tertentu dalam jangkauannya, artinya tidak semua benda dapat ditarik
• Gaya Magnet dapat menembus benda, semakin kuat gaya magnet maka semakin tebal pula benda yang dapat ditembus oleh gaya tersebut
• Magnet mempunyai dua kutub, yaitu Kutub Utara dan Kutub Selatan
• Apabila Kutub yang sejenis / senama didekatkan satu sama lain maka mereka akan saling tolak menolak,  namun apabila kutub yang berbeda didekatkan satu sama lain maka mereka akan saling Tarik Menarik

KUTUB MAGNET

• Medan Magnet akan membentu Gaya Magnet. Semakin Dekat benda dengan Magnet, medan magnetnya semakin rapat, sehingga gaya magnetnya akan semakin besar. Demikian pula sebaliknya

MEDAN MAGNET

• Sifat Kemagnetan dapat hilang atau melemah karena bebarapa penyebab, contohnya apabila terus menerus jatuh, terbakar, dll

C. BENDA BERDASARKAN SIFAT KEMAGNETANNYA

Berdasarkan kemagnetannya benda dapat digolongkan menjadi 2, yaitu :

1. Benda Magnetik (Feromagnetik)

Feromagnetik adalah benda yang dapat ditarik dengan kuat oleh magnet. Benda Magnetik yang bukan magnet dapat diolah menjadi magnet, namun setiap benda memiliki tingkat kesulitan yang berbeda jika ingin diubah menjadi magnet. Contoh benda ini adalah besi, baja, nikel, dll.

2. Benda Non – Magnetik

• Benda ini terbagi lagi menjadi dua kelompok, yaitu :
• Paramagnetik, yaitu benda yang dapat ditarik dengan lemah oleh magnet kuat, contohnya alumunium, tembaga, platina, dll.
• Diamagnetik, yaitu benda menolak magnet, artinya benda ini tidak dapat ditarik oleh magnet, contohnya emas, seng, merkuri, dll.

D. TEORI KEMAGNETAN

• Sebuah Magnet akan selalu tersusun atas magnet-magnet kecil yang disebut magnet elementer.
• Pada Benda Magnetik, Magnet elementer ini tersusun secara teratur, Namun pada benda non-magnetik, magnet elementer tersusun secara acak.
• Bahan magnetik yang bukan magnet dapat diubah menjadi magnet dengan prinsip membuat magnet elementer menjadi teratur.
• Bahan Magnetik lunak lebih mudah dijadikan magnet karena lebih mudah untuk menyusun magnet elementer menjadi teratur
• Apabila sebuah magnet dipotong, maka masing-masing potongan tetap memiliki kutub utara dan kutub selatan

E. MACAM – MACAM BENTUK MAGNET

Sekarang magnet memiliki banyak bentuk, karena setiap bentuk magnet dibuat dengan tujuan dan kegunaan yang berbeda. Secara umum terdapat 5 bentuk tetap magenet, yaitu Magnet Batang, Magnet Silinder, Magnet Jarum, Magnet Cincin, Magnet U (Magnet Ladam). Silahkan sahabat melihat gambar dibawah ini agar lebih mengenali macam – macam bentuk magnet.

BENTUK BENTUK MAGNET

F. JENIS – JENIS MAGNET

Secara garis besar, terdapat 2 jenis magnet, yaitu :

1. Magnet Alam

Magnet Alam adalah magnet yang sudah memiliki sifat kemagnetan secara alami, artinya tanpa ada campur tangan manusia. Contohnya adalah gunung ida di Magnesia yang mampu menarik benda – benda disekitarnya.

2. Magnet Buatan

Magnet Buatan adalah magnet yang dibuat manusia, magnet buatan dibuat dari bahan – bahan magnetik kuat seperti besi dan baja. Magnet buatan terbagi lagi menjadi 2, yaitu :

1. Magnet Tetap (Pemnanen), merupakan magnet yang sifat kemagnetannya bersifat permanen, meskipun proses pembuatannya sudah dihentikan.
2. Magnet Sementara (Remanen), merupakan magnet yang sifat kemagnetannya hanya sementara, yaitu hanya terjadi selama proses pembuatannya.
   TERIMAKASIH