Kelas 12 Fisika Litrik Arus Bolak-Balik (Listrik AC)

Kelas 12 Fisika Litrik Arus Bolak-Balik (Listrik AC)

Kelas 12 Fisika Litrik Arus Bolak-Balik (Listrik AC). Dapatkan di sini Catatan untuk Kelas 12 FisikaListrik Arus Bolak-Balik. Untuk memenuhi kualifikasi Kelas 12 dengan skor baik dapat membaca artikel ini untuk dijadikan catatan. Ini hanya mungkin jika Anda memiliki materi pelajaran Fisika Kelas 12 dan rencana persiapan untuk SBMPTN. Untuk membantu Anda dengan itu, kami di sini akan memberikan catatan. Semoga catatan ini akan membantu Anda memahami topik-topik penting dan mengingat poin-poin kunci untuk sudut pandang ujian. Di bawah ini kami berikan Catatan Fisika Kelas 12 untuk topik Arus Bolak-Balik (Listrik AC).

Listrik Arus bolak-balik (listrik AC — alternating current) adalah arus listrik yang dimana besarnya dan arahnya arus akan berubah-ubah secara bolak-balik. Berbeda dengan listrik arus searah dimana arah arus tersebut yang mengalir tidak berubah-ubah dengan waktu.

RANGKAIAN RESISTOR

Sebuah resistor akan dialiri arus bolak-balik ketika yang dihubungkan dengan sumber tegangan bolak-balik. Rangkaian resistor dalam arus bolak-balik ini digunakan untuk menurunkan potensial listrik dalam rangkaian tersebut atau sebagai pembatas arus listrik yang masuk sehingga arus dan tegangan dalam rangkaian resistor ini mempunyai fase yang sama saat terhubung dengan sumber tegangan bolak-balik.

Rangkaian resistor dalam arus bolak-balik (Sumber: myrightspot.com)

Grafik hubungan antara tegangan dan arus terhadap waktu pada resistor

(Sumber: myrightspot.com)

Berdasarkan grafik terlihat bahwa tegangan dan arus berada pada keadaan sefase artinya mencapai nilai maksimum pada saat yang sama. Sebuah resistor yang dihubungkan dengan sumber tegangan bolak-balik, besarnya tegangan pada resistor sama dengan tegangan sumber. Di bawah ini merupakan contoh rumus tegangan resistor dan arus yang mengalir melalui resistor.

RANGKAIAN INDUKTOR

Sebuah induktor mempunyai hambatan yang disebut dengan reaktansi induktif saat dihubungkan dengan sumber tegangan arus bolak-balik. Hambatan atau reaktansi induktif ini bergantung pada frekuensi sudut arus dan induktansi diri induktor atau dapat dirumuskan sebagai  

Rangkaian induktor pada arus bolak-balik (Sumber: myrightspot.com)

Grafik hubungan tegangan dengan arus terhadap waktu pada induktor

(Sumber: myrightspot.com)

Berdasarkan grafik di atas terlihat bahwa besar tegangan pada induktor adalah nol saat arus induktornya maksimum, begitupun sebaliknya. Artinya tegangan pada induktor mencapai nilai maksimum lebih cepat serempat periode daripada saat arus mencapai maksimumnya. Rumus tegangan dan arus bolak-balik yang mengalir pada induktor seperti berikut:

Wajib Baca : Alber Einstein, Sang Jenius dari Kerja Keras

RANGKAIAN KAPASITOR

       Sebuah kapasitor memiliki karakteristik yang dapat menyimpan energi dalam bentuk muatan listrik ketika dihubungkan dengan sumber tegangan bolak-balik maupun tegangan searah. Kapasitor yang dialiri arus bolak-balik ini akan timbul resistansi semu atau biasa disebut dengan reaktansi kapasitif. Besar nilai reaktansi kapasitif ini bergantung pada besarnya nilai kapasitansi kapasitor dan frekuensi sudut arus atau dapat dirumuskan sebagai berikut: 

Rangkaian kapasitor terhadap arus bolak-balik (Sumber: myrightspot.com)

Grafik hubungan tegangan dengan arus terhadap waktu pada kapasitor

(Sumber: myrightspot.com)

Berdasarkan grafik di atas terlihat bahwa arus pada kapasitor maksimum saat tegangan kapasitor bernilai nol, begitupun sebaliknya. Artinya, arus bola-balik mencapai nilai maksimumnya seperempat periode lebih cepat daripada saat tegangan ini mencapai nilai maksimumnya. Rumus tegangan dan arus bolak-balik yang mengalir pada kapasitor seperti berikut:

Rangkaian resistor, induktor dan kapasitor ini memiliki besar tegangan dan arus yang berbeda ketika dialiri dengan sumber tegangan bolak-balik seperti rumus yang sudah dibahas di atas.

CONTOH SOAL

Contoh Soal 1 Buah Resistor

Jika Anda memiliki sebuah alat ukur arus (Amperameter), kemudian Anda ingin mengetahui besar tegangan sebuah baterai yang tersusun secara seri dengan 4 buah resistor 2 kohm, 4 kohm, 6 kohm dan 8 kohm. Arus pada rangkaian seri tersebut yang terbaca oleh Amperameter adalah 0,5 mA. Maka yang perlu kalian lakukan adalah tentukan besar resitor pengganti atau resistor total dari rangkaian tersebut, kemudian gunakan Hukum Ohm untuk menentukan tegangan baterai.

Pembahasan:

Diketahui :

R1 = 2 kohm

R2 = 4 kohm  

R3 = 6 kohm

R4 = 8 kohm

I = 0,5 mA = 0,5 . 10^-3 A

Ditanya : Besar Tegangan Baterai

Pertama : Gunakan Rumus Resistor Seri ini untuk menentukan Resistor total rangkaian

Rs = R1 + R2 + R3 + R4

Rs = 2 kohm + 4 kohm + 6 kohm + 8 kohm = 20 kohm

Kedua : Gunakan Hukum Ohm untuk menentukan tegangan baterai

V = I . R

V = (0,5 mA) (20 kohm)

Ingat konversi satuan dari mA ke A dan dari kohm ke ohm

V = (0,5 . 10^-3 A) (20 . 10^3 Ohm) = 10 Volt

Jadi, tegangan baterai tersebut adalah 10 Volt

Contoh Soal 2 Kapasitor

Tiga kapasitor terangkai seri-paralel jika C1 = 2 μF, C2 = 4 μF, C3 = 4 μF, maka kapasitas penggantinya adalah…

Pembahasan
Diketahui :
Kapasitor C1 = 2 μF
Kapasitor C2 = 4 μF
Kapasitor C3 = 4 μF

Ditanya : Kapasitas pengganti (C)

Jawab :
Kapasitor C2 dan C3 terangkai paralel. Kapasitas penggantinya adalah :
CP = C2 + C3 = 4 + 4 = 8 μF
Kapasitor C1 dan CP terangkai seri. Kapasitas penggantinya adalah :
1/C = 1/C1 + 1/CP = 1/2 + 1/8 = 4/8 + 1/8 = 5/8
C = 8/5 μF

μF = mikro Farad (satuan kapasitansi listrik). 1 μF = 10-6 Farad

Jangan lupa Download Juga : Materi Siap Kelas 12 PATERON