Teori Induksi elektromagnetik untuk kelas XII IPA

Materi Elektromagnetik telah kita bahas pada pertemuan sebelumnya, untuk anda yang belum membacanya bisa membacanya pada artikelnya di wina lesson class dimana telah dijelaskan pembahasannya tersebut, karena semakin banyak ilmu dan pengertian yang didapat, tentu pemahaman kita akan elektromagnetik ini lebih sempurna. Untuk itu cobalah untuk kita membacanya guna memahami materi ini secara mendetail.
Induksi elektromagnetik atau imbas listrik adalah pembangkitan energi listrik dari suatu medan magnet.
Induksi elektromagnetik pertama kali ditemukan pada tahun 1831 oleh Michael Faraday.
Induksi elektromagnetik akan terjadi pada kumparan bila adanya suatu perubahan jumlah garis gaya magnet yang dilingkupi setiap saat.
Kita dapat membangkitkan GGL induksi dengan cara berikut.
Memutus-mutus arus listrik yang melalui kumparan.
Memutar magnet di dekat area kumparan.
Memutar kumparan dalam area magnet.
Menggerakkan magnet keluar masuk pada kumparan.

Teori Induksi elektromagnetik untuk kelas XII IPA

GALVANOMETER merupakan sebuah alat untuk menyelidiki arah dan besar induksi pada suatu rangkaian elektromagnetik.

Jika jumlah garis gaya yang dililiti kumparan bertambah, maka jarum galvanometer akan bergerak ke kanan.
Jika jumlah garis gaya yang dililiti kumparan berkurang, maka jarum galvanometer akan bergerak ke kiri. Jika GGL induksi lebih besar, maka kuat arus induksi yang ditimbulkan juga akan lebih besar.
Pergerakan jarum galvanometer ke arah kiri dan kearahkanan menerangan bahwa bahwa GGL induksi yang telah dihasilkan oleh kumparan berupa tegangan bolak-balik/AC (alternating current).
Menurut Faraday, besar GGL induksi terhadap kedua ujung kumparan adalah sebanding laju perubahan fluks magnetik yang dilitiliti kumparan.
Artinya, jika perubahan fluks magnetic semakin cepat, maka semakin besar juga GGL induksi yang dihasilkan.
Pengertian dari FLUKS adalah banyaknya garis gaya magnet yang menembus pada suatu bidang.
Beberapa faktor akan mempengaruhi suatu besar GGL induksi yang akan diketahui dari besarnya pergerakan pada jarum galvanometer.
Cobalah bagi anda untuk melakukan sebuah ujicoba ini dengan lebih mendetail dan terperinci dengan mencoba untuk mengubah-ubah jumlah lilitan, kekuatan magnet yang digunakan, dan kecepatan gerak magnet, maka kamu akan mendapatkan suatu kesimpulan bahwa besar GGL induksi elektromagnetik bergantung pada tiga faktor tersebut, adalah:
Banyaknya Jumlah lilitan pada kumparan
Tingkat Kekuatan magnet batang yang digunakan.
Tingkat Kecepatan gerak magnet keluar-masuk kumparan
Untuk manfaat dari Induksi elektromagnetik saat ini sudah banyak diterapkan pada keperluan hidup sehari-hari. Michael Faraday adalah Orang pertama yang menemunkan dan mempraktikannya dalam kehidupan

GENERATOR

Generator (dinamo) adalah alat yang memiliki prinsip kerja berdasarkan pada induksi elektromagnetik. Alat inilah yang pertama kali ditemukan oleh Michael Faraday pada ujicoba yang dilakukannya.
Generator adalah suatu alat yang mampu untuk merubah energi kinetik menjadi energi listrik. Energi kinetik yang tercipta pada generator dapat dihasilkan dari angin atau air terjun. Berdasarkan arus yang dihasilkan oleh generator, generator terbagi menjadi dua macam, yaitu generator AC (alternating current) dan generator DC (direct current). Generator AC (alternating current) akan menghasilkan arus bolak-balik sedangkan generator DC (direct current) akan menghasilkan arus yang searah. 2 arus ini baik arus bolak-balik maupun searah dapat dimanfaatkan bagi penerangan dan alat-alat pemanas dalam kehidupan sehari-hari.
   GENERATOR AC
Bagian utama dari generator AC yang meliputi beberapa bagian:
Bagian pertama kumparan (solenoida),
Bagian ke dua magnet permanen (tetap),
Bagian ke 3 cincin geser, dan
Bagian ke 4 adalah sikat.
Pada generator, untuk memperoleh adanya perubahan garis gaya magnet dapat dilakukan dengan cara memutar kumparan di dalam medan magnet permanen. Karena telah sambungkan dengan cincin geser tersebut, maka perputaran kumparan ini akan menghasilkan GGL induksi AC. Maka arus yang akan diperoleh adalah arus induksi yang berupa arus AC.
GGL induksi yang ditimbulkan oleh generator AC dapat diperbesar dengan cara:
Lalu bagaimana caranya untuk memperbesar GGl induksi ini yang dihasilkan oleh generator AC ini?
Untuk memperbesar GGL induksi ini dapat diperoleh dengan cara :
1. menggunakan sebuah magnet yang lebih kuat,
2. menambah jumlah lilitan kumparan lebih banyak,
3. menyisipkan inti besi lunak pada kumparan.
4. mempercepat putaran pada kumparan, dan
   GENERATOR DC
Prinsip kerja pada generator (dinamo) DC sama Generator DC. Namun pada Generator DC arah arus induksi tidak berubah. Mengapa Tidak Berubah karena hal ini disebabkan cincin yang digunakan pada generator DC berbentuk cincin belah (komutator).
   GGL INDUKSI
Pada artikel sebelumnya, kita telah membahas bahwa disekitar penghantar berarus kelistrikan dapat menghasilkan medan magnet. Dengan Kata Lain kelistrikan dapat menimbulkan medan magnet. Kemagnetan dan kelistrikan adalah dua gejala alam yang prosesnya dapat dibolak-balik. Pada saat H.C. Oersted mengatakan bahwa di sekitar kawat yang berarus listrik terdapat medan magnet (artinya listrik menghasilkan medan magnet), para ilmuwan mulai menganalisa dan menghubungkan antara pengaruh kelistrikan dan kemagnetan. Pada Tahun 1821 Michael Faraday menjelaskan bahwa perubahan yang terjadi pada medan magnet dapat ditimbulkan oleh arus listrik (artinya magnet dapat menghasilkan suatu arus listrik) melalui sebuah ujicoba yang sangat sederhana. Sebuah magnet yang bergerak keluar masuk pada kumparan akan menimbulkan arus listrik pada kumparan tersebut. Galvanometer adalah sebuah alat yang dimanfaat untuk digunakan bagaimana mengetahui ada tidaknya arus listrik yang mengalir. Pada saat sebuah magnet bergerak keluar masuk pada kumparan, jarum galvanometer tersebut akan bergerak ke kanan dan ke kiri. Pergerakan pada jarum galvanometer tersebut menyatakan bahwa magnet yang bergerak keluar masuk pada kumparan tersebut telah menghasilkan arus listrik. Arus listrik dapat tercipta apabila pada ujung-ujung kumparan tersebut terdapat GGL (gaya gerak listrik). GGL yangterdapat pada ujung-ujung kumparan dinamakan dengan GGL induksi. Arus listrik hanya diperoleh apabila medan magnet bergerak. Jika medan magnet diam di dalam kumparan, pada ujung kumparan tersebut tidak akan terdapat arus listrik.
1. Penjelasan Mengenai Terjadinya GGL Induksi
Terjadinya GGL induksi dapat dijelaskan seperti berikut Jika kutub utara magnet bergerak dan masuk ke dalam kumparan, semakin banyak jumlah garis gaya-gaya magnet yang dimiliki pada kumparan tersebut. Perubahan jumlah garis-garis gaya yang menyebabkan terjadinya pergerakan pada jarum galvanometer. GGL induksi yang dihasilkan inilah yang menyebabkan arus listrik mengalir dan menggerakkan jarum galvanometer. Kita dapat menentukan Arah arus induksi dengan cara memperhatikan arah medan magnet yang dihasilkan. Pada saat magnet dimasukan kedalam kumparan, garis gaya magnet yang ditimbulkan didalam kumparan akan bertambah. Akibatnya medan magnet hasil arus induksi akan mengurangi garis gaya tersebut. Maka dengan demikian, ujung kumparan itulah yang merupakan kutub utara.
Pada saat kutub utara magnet bergerak keluar dari kumparan tersebut, maka jumlah garis-garis gaya magnet yang terdapat pada kumparan tersebut akan berkurang. Berkurangnya jumlah garis-garis gaya ini juga dapat menghasilkan GGL induksi pada bagian ujung kumparan tersebut. GGL induksi yang dihasilkan akan menyebabkan arus listrik mengalir dan merubah pergerakan arah jarum galvanometer. Hal ini akan sama jika magnet masuk ke dalam kumparan. Saat magnet ini keluar maka garis gaya dalam kumparan tersebut akan berkurang. Akibatnya garis gaya ini akan bertambah karena medan magnet hasil arus induksi memiliki sifat menambah. Dengan demikian, pada ujung kumparan tersebut kita dapat menyimpulkan adalah kutub selatan. Pada saat kutub utara magnet batang berada di dalam kumparan tersebut dan diam tidak bergerak, jumlah garis-garis gaya magnet yang terdapat di dalam kumparan tidak akan mengalami perubahan atau tetap. Karena jumlah garis-garis gaya ini tidak mengalami perubahan atau tetap, maka pada bagian ujung-ujung kumparan ini tidak akan menghasilkan GGL induksi. Akibatnya, arus listrik dan jarum galvanometer tidak bergerak atau tetap. Jadi, GGL induksi dapat dihasilkan jika pada kedua ujung kumparan yang terletak di dalam kumparan mengalami perubahan pada jumlah garis-garis gaya magnet (fluks magnetik). GGL terjadi akibat adanya perubahan jumlah garis-garis gaya magnet didalam kumparan yang disebut dengan GGL induksi. Arus listrik yang terjadi pada GGL induksi dikenal dengan nama arus induksi. Induksi elektromagnetik merupakan Peristiwa terciptanya GGL induksi dan arus induksi karena terjadinya perubahan jumlah garis-garis gaya magnet. Bagaimanakah cara bekerjanya magnet dan kumparan agar dapat menghasilkan GGL induksi?
2. Faktor yang dapat memengaruhi Besar GGL Induksi.
Sebenarnya faktor besar dan kecilnya suatu GGL induksi dapat dilihat pada besar kecilnya pergerakan sudut pada jarum galvanometer. Jika perubahan sudut jarum galvanometer besar, GGL induksi dan arus induksi yang ditimbulkan tentu juga besar. Lalu bagaimanakah caranya untuk memperbesar GGL induksi? Ada tiga faktor yang memengaruhi GGL induksi, yaitu :
a. kecepatan suatu gerakan magnet atau perubahan kecepatan yang terjadu pada jumlah garis-garis gaya magnet (fluks magnetik),
b. jumlah banyaknya lilitan,
c. kekuatan medan magnet

B. PENERAPAN INDUKSI ELEKTROMAGNETIK

Pada induksi elektromagnetik dapat menghasilkan bentuk energi gerak menjadi energi listrik. Induksi elektromagnetik umumnya dimanfaatkan pada pembangkit energi listrik. Pembangkit energi listrik yang mengaplikasikan induksi elektromagnetik terjadi pada dinamo dan generator. Magnet dan kumparan terdapat didalam dinamo dan generator. Magnet dan kumparan yang berputar menimbulkan adanya perubahan jumlah garis-garis gaya magnet didalam kumparan. Perubahan inilah yang menyebabkan terjadinya GGL induksi pada kumparan. Energi mekanik yang terjadi pada generator dan dinamo diganti ke dalam bentuk energi gerak rotasi. Hal ini menghasilkan GGL induksi secara terus-menerus serta akan membentuk pola yang berulang secara periodik

1. Dinamo

Dinamo terbagi menjadi dua meliputi:
1. Dinamo arus searah (DC)
2. Dinamo arus bolak-balik (AC).
Contoh penerapan Alat pembangkit listrik arus bolak balik yang paling sederhana terdapat pada dinamo sepeda. Dengan menggunakan Tenaga roda sepeda untuk memutar rotor dinamo ini. Jika roda berputar, kumparan atau magnet akan memutar. Akibatnya, GGL induksi akan dihasilkan pada ujung-ujung kumparan dan arus listrik akan dapat mengalir. Bila gerakan roda sepeda makin cepat, makin cepat juga magnet atau kumparan ini akan memutar. Jadi besar pula GGL induksi dan arus listrik yang ditimbulkan. Untuk penerapannya tentu saja dengan lampu, nyala lampu akan semakin terang. Jika kita memutar laju roda dengan cepat, menambah jumlah lilitan, menggunakan medan magnet yang besar dan menggunakan inti besi lunak didalam kumparan, hal ini dapat memperbesar GGL Induksi pada dinamo.
Perbedaan antara dinamo DC dan dinamo AC adalah terdapat pada penggunaan cincinnya. Penggunaan satu cincin yang dibelah menjadi dua yang disebut cincin belah (komutator) pada dinamo arus searah. Cincin ini menghasilkan arus listrik yang ditimbulkan pada rangkaian luar Dinamo berupa arus searah walaupun di dalam dinamo sendiri terjadi arus bolak-balik. Adapun, pada dinamo arus bolak-balik penggunaanya dengan menggunakan cincin ganda (dua cincin). Sistem kerja pada dinamo ini sama dengan generator yaitu dengan berputarnya magnet di dalam kumparan atau berputarnya kumparan di dalam medan magnet. Pada bagian dinamo yang memutar ini disebut dengan rotor. Sedangkan stator adalah nama bagian dinamo yang tidak bergerak.

2. Generator

Generator terbagi menjadi dua, meliputi
1. Generator arus searah (DC) dan
2. Generator arus bolak-balik (AC).
Generator AC dan generator DC bekerja dengan memutar kumparan di dalam medan magnet tetap. Generator AC dikenal dengan istilah alternator. Arus listrik yang didapatkan oleh Generator AC ini adalah berupa arus bolak-balik, sedangkan Generator arus DC, arus listrik yang ditimbulkannya berupa arus searah. Generator AC penggunannya menggunakan cincin ganda sedangkan Generator DC penggunaannya menggunakan cincin belah (komutator). Mengganti cincin ganda dengan sebuah komutator, generator AC dapat berubah menjadi generator DC. Kumparan Sebuah Generator AC memutar di antara kutub- kutub yang tak sama utara selatan dari dua magnet yang saling berhadapan. Pada kedua kutub magnet ini akan menghasilkan medan magnet. Dengan sikat karbon yang terdapat pada setiap cincin kedua ujung kumparan akan dihubungkan. Kumparan adalah bagian generator yang bergerak atau berputar disebut juga dengan rotor. Magnet tetap adalah bagian generator yang tidak bergerak atau berputar disebut juga dengan stator. Bagaimanakah generator dapat bekerja? Pada saat kumparan yang terdapat dalam generator sejajar dengan arah medan magnet dengan membentuk sudut 0 derajat, maka ini belum menimbulkan arus listrik dan tidak menghasilkan GGL induksi. Namun ketika kumparan berputar secara perlahan-lahan, arus listrik dan GGL akan beranjak naik hingga terbentuk sudut 90 derajat pada kumparan. Saat itu kedudukan kumparan akan tegak lurus dengan arah medan magnet. Pada posisi ini kuat arus dan GGL induksi adalah nilai tertinggi. Dan putaran kumparan ini akan terus memutar, arus listrik dan GGL akan semakin berkurang. Tepat disaat kumparan membentuk sudut 180 derajat posisi kumparan akan sejajar dengan arah medan magnet, maka GGL induksi dan arus induksi ini menjadi nol.
Putaran kumparan Selanjutnhya arus dan tegangan mulai meningkat kembali dengan berlawanan arah. Ketika posisi sudut 270 derajat, akan terjadi kembali kumparan berarus tegak lurus dengan arah medan magnet. Pada posisi kuat arus dan GGL induksi menunjukkan nilai tertinggi kembali, namun dengan arah berbeda. Putaran kumparan berikutnya, arus dan tegangan turun secara perlahan-lahan hingga sampai pada nilai nol dan kumparan kembali pada kedudukan semula hingga menjadi berkedudukan pada posisi sudut 360 derajat.

C. TRANSFORMATOR

Saat anda disekolah ataupun Di rumah mungkin kamu pernah mendapati persoalan dengan tegangan listrik, ketika kamu ingin menyalakan radio yang membutuhkan tegangan 10 V atau 15 V. Padahal tegangan listrik yang telah disediakan dari PLN 220 V. Bahkan jika anda mengetahui bahwa mesin generator pembangkit listrik menghasilkan tegangan listrik yang sangat tinggi tegangan ini dapat menghasilkan hingga puluhan ribu volt. Namun pada kenyataannya ketika tegangan listrik ini sampai di rumah tegangan listrik hanya mencapai 220 V. Lalu bagaimanakah cara merubah tegangan listrik ini? Dengan menggunakan Transformator (trafo) alat inilah yang digunakan untuk menurunkan atau menaikkan tegangan listrik. Trafo mempunyai dua terminal, yaitu terminal output dan terminal input. Terminal output terletak pada kumparan sekunder sedangkan terminal input terletak pada kumparan primer. Kita dapat Merubah tegangan listrik dengan menghububgkan dengan terminal input. Untuk hasil perubahan tegangan ini dapat diperoleh pada terminal output trafo. Sistem kerja kerja transformator adalah bentuk pengaplikasian pada peristiwa induksi elektromagnetik. Jika pada kumparan primer diberikan arus AC, inti besi yang telah dililit dengan kumparan akan menjadi magnet (elektromagnet). Karena arus AC, pada elektromagnet selalu terjadi perubahan dalam membentuk garis gaya magnet. Perubahan yang terjadi pada garis gaya ini akan bergerak ke kumparan sekunder. Demikian juga pada kumparan sekunder akan mengalami perubahan garis gaya magnet. Hal inilah yang dapat menciptakan GGL induksi pada kumparan sekunder. untuk arus induksi yang diperoleh adalah arus AC yang besarnya sesuai dengan banyaknya jumlah lilitan sekunder.
Pada transformator terdapat 3 bagian :
1. Inti besi yang berlapis-lapis,
2. Kumparan primer, dan
3. Kumparan sekunder.
Kumparan primer inilah yang akan dihubungkan dengan PLN sebagai tegangan masukan (input) yang dinaikkan atau diturunkan.
Dan untuk Kumparan sekunder dihubungkan dengan beban sebagai tegangan keluaran (output).
1. Macam-Macam Transformator
Jika tegangan terminal output yang dihasilkan lebih besar daripada tegangan yang diubah, maka trafo yang digunakan fungsinya sebagai peningkat tegangan. Sebaliknya jika tegangan terminal output yang dihasilkan lebih kecil daripada tegangan yang diubah, trafo yang digunakan mempunyai fungsi sebagai penurun tegangan. Jadi, transformator (trafo) dapat dibedakan menjadi dua :
Trafo step up dan Trafo step down.

Trafo step up adalah transformator yang mempunyai fungsi untuk menaikkan suatu tegangan. Ciri-ciri Trafo ini adalah:
a. memiliki jumlah lilitan primer lebih sedikit dibandingkan dengan jumlah lilitan sekunder,
b. memiliki tegangan primer lebih kecil dibandingkan dengan tegangan sekunder,
c. memiliki kuat arus primer lebih besar dibandingkan dengan kuat arus sekunder.

Trafo step down adalah transformator memiliki fungsi sebagai penurun tegangan AC. Ciri-Ciri Trafo ini adalah :
a. memiliki jumlah lilitan primer lebih banyak dibandingkan dengan jumlah lilitan sekunder,
b. memiliki tegangan primer lebih besar dibandingkan dengan tegangan sekunder,
c. memiliki kuat arus primer lebih kecil dibandingkan dengan kuat arus sekunder.
2. Transformator Ideal
Jumlah banyaknya lilitan akan mempengaruhi besarnya tegangan dan kuat arus pada trafo. Tingginya tingkat tegangan sebanding dengan banyak jumlah lilitan. Semakin banyak jumlah lilitan semakin besar juga tegangan yang dihasilkan. Hal ini juga berlaku bagi lilitan sekunder dan pimer. Trafo disebut ideal jika tidak ada energi yang hilang dan berubah menjadi kalor, yaitu disaat jumlah energi yang keluar pada kumparan sekunder sama dengan jumlah energi yang masuk pada kumparan primer.
Secara matematis hubungan ini dapat dituliskan

Vp = tegangan primer (tegangan input = Vi ) dengan satuan volt (V)
Vs = tegangan sekunder (tegangan output = Vo) dengan satuan volt (V)
Np = jumlah lilitan primer
Ns = jumlah lilitan sekunder
Ip = kuat arus primer (kuat arus input = Ii) dengan satuan ampere (A)
Is = kuat arus sekunder (kuat arus output = Io) dengan satuan ampere (A)
Selanjutnya secara umum berdasarkan persamaan diatas dapat diperoleh hubungan tegangan, jumlah lilitan dan kuat arus pada kumparan sekunder. Hubungan itu dapat ditulis dengan rumus
Vp/Vs=Np/Ns=Is/Ip
3. Efisiensi Transformator
Pada artikel diatas kita sudah membahas mengenai transformator atau trafo yang ideal. Namun, pada prakteknya tidaklah demikian, trafo tidaklah pernah untuk menjadi ideal. Jika trafo sudah mulai digunakan, selalu saja trafo ini menghasilkan energi kalor. Timbulnua energy kalor ini tidak dapat dihindari. Energi listrik yang selalu masuk pada kumparan primer selalu lebih besar daripada energi yang keluar pada kumparan sekunder ini. Akibatnya, daya primer lebih besar daripada daya sekunder. Berkurangnya Energi listrik dan daya pada sebuah trafo didapatkan oleh besarnya efisiensi trafo. Perbandingan antara daya sekunder dengan daya primer atau hasil bagi antara energi sekunder dengan energi primer dapat kita nyatakan dengan persen disebut efisiensi trafo. Efisiensi trafo dilambangkan dengan η . Besar efisiensi trafo dapat dirumuskan sebagai berikut. :
η = Ws/Wp x 100 % atau η = Ps/Pp x 100 %

η = efisiensi
Ws = energy sekunder
Wp = energy primer
Ps = daya sekunder
Pp= daya primer

telah diketahui bahwa generator arus bolak-balik sebagai sumber tenaga listrik yang mempunyai GGL :
E = Emax sint
Persamaan di atas jelas-jelas menunjukkan bahwa GGL arus bolak-balik berubah secara sinusoidal. Suatu sifat yang menjadi ciri khas arus bolak-balik.
Dalam menyatakan harga tegangan AC ada beberapa besaran yang digunakan, yaitu :
1. Amplitudo tegangan E max : adalah nilai tertinggi suatu tegangan. Dalam persamaan : E = E max sin 2ft, amplitudo tegangannya adalah E max.
2. Tegangan sesaat : adalah tegangan pada saat nilai t yang dapat kita jumlah dari persamaan E = E max sin 2ft jika kita tahu E max, f dan t.
3. Tegangan rata-rata arus (Average Value).
4. Tegangan puncak-kepuncak (Peak-to-peak) yang dibentuk dengan Epp adalah beda antara tegangan terendah dan tegangan tertinggi. Jadi Epp = 2 Emax.
5. Tegangan efektif atau biasa disebut juga dengan tegangan rms (root-mean-square) merupakan nilai tegangan yang dapat diamati secara langsung dalam skala alat ukurnya.

Harga Efektif Arus Bolak-balik.

Dalam rangkaian arus listrik bolak-balik, baik tegangan maupun kuat arusnya akan selalu berubah-ubah secara periodik. karena itu untuk penggunaan yang lebih sederhana diperlukanlah sebuah besaran listrik bolak-balik yang tetap, yaitu yang disebut dengan harga efektif.
Harga efektif arus bolak-balik adalah harga arus bolak-balik yang dapat meimbulkan panas yang sama dalam penghantar yang sama dan didalam waktu seperti arus searah.
Ternyata tegangan efektif dan besar kuat arus adalah:
Ieff = [] ½
Ief = = 0,707 Imax
Vef = = 0,707 Vmax
Arus dan tegangan sinusoidal.
Dalam generator, kumparan yang berbentuk persegi panjang jika diputar pada sebuah medan magnetik tentu akan menghasilkan Gaya Gerak Listrik (GGL) sebesar :
E = Em sint
Maka dalam membentuk arus dan tegangan bolak-balik yang terdapat dalam persamaan di atas adalah :
i = Im sint
v = vm sint
im dan vm adalah arus maksimum (tertinggi) dan tegangan maksimum (tertinggi).

Teganhan dan kuat arus yang telah diukur oleh alat ukur listrik dinyatakn harga efektifnya.

Resistor dalam rangkaian arus bolak-balik.
Bila hambatan murni bernilai R terletak di dalam sebuah rangkaian arus bolak-balik, besar tegangan pada hambatan akan berganti secara sinusoidal, demikian juga pada nilai kuat arusnya. Antara kuat arus dan tegangan tidak ada perbedaan secarasinusoidal ini, kasudnya adalah pada saat tegangan maksimum tertinggi, dan kuat arusnya telai sampai pada harga maksimum.
Kumparan induktif dalam rangkaian arus bolak-balik.
Andaikan kuat arus yang melewati kumparan adalah I = Imax sint. Karena hambatan kumparan diabaikan I.R = 0
Besar GGL induksi yang terjadi pada kumparan E1 = -L
Bila tegangan antara AB adalah V, kuat arus akan mengalir bila :
V = L
V = L
V = L Imax. cost
Jadi antara tegangan pada kumparan dengan kuat arusnya terdapat perbedaan fase , dalam hal ini tegangan mendahului kuat arus.
Capasitor Dalam Rangkaian Arus Bolak-balik.
Apabila tegangan antara keping-keping capasitor oada suatu saat V = Vmax sint, muatan capasitor saat itu adalah:
Q = C.V
I = C.Vmax cos t
Jadi antara kuat arus dan tegangan terdapat perbedaan fase dalam hal tersebut kuat arus harus lebih dahulu daripada tegangan.
Reaktansi.
Selain resistor, caparitor dan kumparan induktif adalah hambatan bagi arus bolak-balik. Untuk dapat membedakan diantara hambatan kumparan induktif dan capasitor dari hambatan resistor, jadi hambatan capasitor dinamakan dengan Reaktansi Capasitif. Sedangkan hambatan kumparan induktif disebut dengan Reaktansi Induktif.
1. 1. Reaktansi Capasitif (XC)
XC = = =
XC =

Reaktansi Induktif (XL)
XL = =
XL =
XL dalam ohm, L dalam Henry.
XC dalam ohm, C dalam Farad.
Impedansi (Z)
Sebuah penghantar elekromgnetik dalam rangkaian arus bolak-balik tentu mempunyai hambatan, reaktansi capasitif dan reaktansi induktif. Agar permasalahan menjadi lebih sederhana, kita dapat menganalisa rangkaian arus bolak-balik yang didalamnya tersusun kumparan R, resistor R, capasitor C, kumparan induktif L.
Perhatikan rumus dibawah ini : pada hukum ohm, tegangan yang terdapat pada ujung-ujung rangkaian :
V = VR + VL + VC
Dengan penjumlahan vektor diperoleh :

Tg = =
IZ =
Z =
Z disebut Impedansi

Ada tiga tegangan yang berhubungan dengan rangkaian RLC seri ketiga ini adalah:
1. Bila VL>VC atau XL>XC, maka sebuah rangkaian akan bersifat induktif. tg positif, demikian juga positif. pengertian ini adalah bahwa tegangan mendahului kuat arus.
2. Bila XL
Demikian juga untuk harga V =
3. Bila VL=VC atau XL=XC, maka sebuah rangkaian bersifat resonansi. tg = 0 dan = 0, pengertiannya adalah bahwa tegangan dan kuat arus fasenya sama.
Resonansi
Jika telah mencapai keadaan yang demikian, maka nilai Z = R, amplitudo kuat arus memiliki nilai terbesar, frekuensi arusnya dinamakan frekuensi resonansi seri.
Besarnya sebuah frekuensi resonansi dapat dicari sebagai berikut :
XL = XC
wL =
w2 =
f = atau T =
f adalah frekuensi dalam cycles/det, L induktansi kumparan dalam Henry dan C kapasitas capasitor dalam Farad.
Getaran Listrik Dalam Rangkaian LC.
Getaran listrik merupakan arus bolak-balik dengan frekuensi tinggi.
Getaran listrik dapat dihasilkan didalam rangkaian LC.
Kapasitor C dimuati sampai tegangan mencapai batas maksimum. Bila saklar ditutup maka arus listrik akan mengalir sesuai arah jarum jam, tegangan C akan turun mencapai nilai nol. Bersamaan dengan aliran arus listrik timbul medan magnetik didalam kumparan L.
Sekilas Info Fisika : Michael faraday adalah warga berkebangsaan Inggris lahir pada tahun 1971 di Newington sebuah kota di Inggris. meskipun lahir dari keluar yang memiliki ekonomi dari kalangan menegah kebawah tetapi dia sangat memiliki semangat belajar yang sangat tinggi. pada saat usia 14 tahun dia telah bekerja sebagai penjaga buku dan percetakan, saat itulah ia banyak membaca buku. Dan hasilnya adalah dalam waktu beberapa tahun saja faraday telah membuat beberapa penemuan baru hasil eksperimennya sendiri. Meskipun Dia tidak memiliki latar belakang yang cukup pada bidang matematika, faraday cukup ahli dalam ilmu alam pada masanya terdahulu. motor listrik dan induksi elektromagnetik adalah penemuannya yang paling fenomenal dan menjadi alat yang sangat penting pada era masa depan ini.