Rangkaian Seri Resistor dengan Induktor pada Sumber Arus Listrik Bolak-Balik 1 Fasa

Gambar rangkaian seri resistor dan induktor dengan sumber arus bolak-balik

Sumber tegangan atau arus listrik bolak-balik dengan nilai frekuensi (ƒ) tertentu, dirangkai dengan resistor (R) dan induktor (L) yang memiliki nilai reaktansi induktif (X_L). Ketika arus listrik sebesar I dialirkan melalui resistor dan induktor tersebut, maka akan terjadi drop tegangan pada resitor (V_W) dan drop tegangan pada induktor (V_BL), jika kedua tegangan tersebut di jumlahkan maka hasilnya akan sama dengan sumber tegangan (V).

Gambar segitiga tegangan resistor dirangkai secara seri dengan induktor pada arus bolak-balik

Drop tegangan resistor (V_W) digambarkan dengan garis horizontal (arus se fasa dengan tegangan pada resistor). Drop tegangan pada induktor (V_BL) berbeda sudut fasa sebesar 90^o posisi (leading) mendahului terhadap arus listrik dan drop tegangan pada resistor (V_W). Tegangan sumber (V) merupakan jumlah vektor tegangan  V_W dengan V_BL.

Pada rangkaian seri resistor dan induktor dengan sumber arus bolak balik dapat diketahui nilai impedansi (Z). Jika hanya diketahui nilai induktor (L) dan resistor (R) maka untuk dapat mengetahui nilai impedansi perlu juga untuk mengetahui nilai reaktansi induktif (X_L) pada induktor dengan menggunakan rumus berikut :

Keterangan :
ƒ = Frekuensi (Hz)
π = 22/7 atau 3,14
L = Nilai induktansi pada induktor (H)

Apabila nilai reaktansi induktif (X_L) telah diketahui maka selanjutnya dapat melanjutkan menghitung nilai impendansi (Z) resistor dan induktor yang dirangkai seri dengan menggunakan rumus berikut :

Keterangan :
Z = Impedansi (Ω)
R = Hambatan pada resistor (Ω)
X_L = Nilai raktansi induktif pada induktor (Ω)

Gambar bentuk gelombang tegangan pada rangkaian seri resistor dan induktor dengan sumber arus listrik bolak-balik

Rangkaian resistor dirangkai secara seri dengan induktor pada sumber arus listrik bolak-balik, pada komponen resistor akan terjadi tegangan drop V_W dan pada komponen induktor akan terjadi tegangan drop V_BL.

Diagram lingkaran memiliki tiga buah lingkaran yang masin-masing nilai jari-jarinya berbeda. Lingkaran paling luar (yang terbesar) menyatakan tegangan sumber (V), lingkaran tengah menyatakan tegangan drop tegangan V_W dan V_BL, dan lingkaran yang paling dalam (paling kecil) menyatakan besaran arus listrik (I). Bentuk gelombang arus I dan tegangan drop resistor dijadikan referensi, tegangan sumber V mendahului terhadap arus I sebesar φ.

Contoh soal :

Sebuah resistor dengan nilai hambatan 10 Ω dirangkai secara seri dengan induktor yang memiliki nilai induktansi sebesar 30 mH. Berapakah nilai impedansi rangkaian tersebut jika dihubungkan dengan sumber tegangan bolak-balik yang memiliki nilai frekuensi 50 Hz?

Gambar rangkaian

Diketahui : R = 10 Ω

                  L = 30 mH = 3x 10^-2 H
                  ƒ = 50Hz
Ditanya   : Z = ?
Jawab      :
Langkah pertama menghitung nilai reaktansi induktif  (X_L) pada rangkaian induktor :

Jika nilai X_L telah diketahui maka selanjutnya menghitung nilai impedansi (Z) :