Rangkaian arus bolak-balik: panduan belajar

Gagasan utama

Pada arus bolak-balik tegangan dan arus berosilasi secara sinusoidal. Induktor dan kapasitor melawan arus sebesar nilai yang bergantung pada frekuensi, dan perlawanan total adalah impedansi.

• Nilai efektif (rms) sinusoida adalah puncaknya dibagi √2. Tegangan listrik jala-jala dan bacaan multimeter adalah nilai rms.
• Reaktansi induktif X_L = 2πfL naik dengan frekuensi. Reaktansi kapasitif X_C = 1 ÷ (2πfC) turun dengan frekuensi.
• Pada rangkaian RLC seri impedansinya Z = √(R² + (X_L − X_C)²), dan arus rms adalah V_rms ÷ Z. Reaktansi saling berlawanan dan tidak dijumlahkan secara aritmetika dengan R.
• Pada resonansi, f₀ = 1 ÷ (2π√(LC)), X_L sama dengan X_C, impedansi hanya R, dan arus terbesar. Transformator ideal mengubah tegangan menurut perbandingan lilitan.

Persamaan penting

• V_rms = V_peak ÷ √2
• X_L = 2πfL
• X_C = 1 ÷ (2πfC)
• Z = √(R² + (X_L − X_C)²)
• f₀ = 1 ÷ (2π√(LC))
• V_s ÷ V_p = N_s ÷ N_p

Contoh soal

Rangkaian seri memiliki R = 30 Ω, X_L = 80 Ω, dan X_C = 40 Ω pada sumber 120 V rms. Reaktansi bersih 80 − 40 = 40 Ω, sehingga Z = √(30² + 40²) = 50 Ω. Arusnya 120 ÷ 50 = 2,4 A rms dan sudut fasenya arctan(40 ÷ 30) = 53°.

Kesalahan umum

• Menjumlahkan hambatan dan reaktansi secara langsung, bukan secara kuadratur.
• Mencampur nilai puncak dan rms dalam satu perhitungan.
• Lupa bahwa X_C turun ketika frekuensi naik, sedangkan X_L naik.

Latihan

Uji dirimu dengan soal latihan tentang topik ini: Rangkaian arus bolak-balik