Apa itu Sirkuit AC Murni Resistif?

Rangkaian AC Murni Resistif

Rangkaian yang hanya mengandung hambatan murni R (dalam ohm) dalam sistem AC didefinisikan sebagai Rangkaian AC Murni Resistif, tanpa induktansi dan kapasitansi. Arus bolak-balik dan tegangan dalam rangkaian tersebut berayun dua arah, menghasilkan gelombang sinus (bentuk gelombang sinusoidal). Dalam konfigurasi ini, daya dilepaskan oleh resistor, dengan tegangan dan arus yang sefase — keduanya mencapai nilai puncaknya secara bersamaan. Sebagai komponen pasif, resistor tidak menghasilkan atau mengonsumsi daya listrik; alih-alih, ia mengubah energi listrik menjadi panas.

Penjelasan Rangkaian Resistif

Dalam rangkaian AC, rasio tegangan terhadap arus dipengaruhi oleh frekuensi penyediaan, sudut fase, dan perbedaan fase. Perlu dicatat, dalam rangkaian resistif AC, nilai hambatan tetap konstan terlepas dari frekuensi penyediaan.

Pertimbangkan tegangan bolak-balik yang diterapkan pada rangkaian, yang dinyatakan oleh persamaan:

Maka nilai sesaat arus yang mengalir melalui resistor seperti ditunjukkan pada gambar di bawah ini akan menjadi:

Nilai arus akan maksimum ketika ωt= 90° atau sinωt = 1. Dengan memasukkan nilai sinωt ke dalam persamaan (2), kita akan mendapatkan

Sudut Fase dan Bentuk Gelombang dalam Rangkaian Resistif

Dari Persamaan (1) dan (3), jelas bahwa tidak ada perbedaan fase antara tegangan yang diterapkan dan arus dalam rangkaian resistif murni — sudut fase antara tegangan dan arus adalah nol. Akibatnya, dalam rangkaian AC dengan hambatan murni, arus bersefase sempurna dengan tegangan, seperti yang digambarkan dalam diagram bentuk gelombang di bawah ini:

Daya dalam Rangkaian Resistif Murni

Bentuk gelombang kurva daya menggunakan tiga warna — merah, biru, dan merah muda — untuk mewakili kurva arus, tegangan, dan daya, masing-masing. Diagram fasor mengkonfirmasi bahwa arus dan tegangan bersefase, artinya puncaknya terjadi secara bersamaan. Akibatnya, kurva daya tetap positif untuk semua nilai tegangan dan arus.

Dalam rangkaian DC, daya didefinisikan sebagai hasil kali tegangan dan arus. Demikian pula, dalam rangkaian AC, daya dihitung menggunakan prinsip yang sama, meskipun mempertimbangkan nilai sesaat tegangan dan arus. Oleh karena itu, daya sesaat dalam rangkaian resistif murni dinyatakan oleh:

Daya sesaat: p = vi

 Daya rata-rata yang dikonsumsi dalam rangkaian selama satu siklus lengkap diberikan oleh

Karena nilai cosωt adalah nol. Jadi, dengan memasukkan nilai cosωt ke dalam persamaan (4), nilai daya akan diberikan oleh

Dimana,

• P – daya rata-rata

• V_r.m.s – nilai rata-rata kuadrat akar tegangan penyediaan

• I_r.m.s – nilai rata-rata kuadrat akar arus

Oleh karena itu, daya dalam rangkaian resistif murni diberikan oleh:

Dalam rangkaian resistif murni, tegangan dan arus bersefase sempurna dengan sudut fase nol, artinya tidak ada perbedaan fase antara keduanya. Kuantitas bolak-balik mencapai nilai puncaknya pada interval waktu yang sama, dan kenaikan dan penurunan tegangan dan arus terjadi secara bersamaan.