Anda penasaran mengapa beban induktif murni menyebabkan arus listrik harus terlambat 90° dari tegangan pada rangkaian listrik AC?

Mengapa arus terlambat 90° terhadap tegangan pada listrik AC dengan beban induktif murni

Pada Rangkaian Listrik AC dengan Beban Induktif Murni, Arus Listrik akan selalu terlambat 90° terhadap Tegangan Listrik

Fenomena ini memang membingungkan banyak orang. Termasuk saya tentu saja. Namun setelah saya pelajari sana-sini memang untuk menjelaskan hal ini tidak bisa melalui analogi mekanis atau penyederhanaan lainnya.

Untuk menjelaskan fenomena ini hanya bisa kita pahami melalui sederet penurunan persamaan dasar teori-teori listrik. Tidak usah panjang lebar mari kita bahas bersama.

Hukum Faraday menjelaskan bahwa Gaya Gerak Listrik akan terbentuk pada sebuah kumparan, ketika ada perubahan garis gaya magnet pada setiap perubahan waktu.

GGL=-\dfrac {dB}{dt}

Tanda negatif di atas menandakan bahwa nilai dari GGL akan selalu melawan sumber tegangan utama. Ini menandakan tegangan sumber akan selalu melawan GGL yang terbentuk pada kumparan sehingga supply arus listrik akan terus terjaga.

Dengan demikian, karena tegangan apit pada kumparan sama dengan negatif dari GGL.

V=-GGL

Maka tegangan akan sama dengan perubahan fluks magnet per perubahan waktu:

V=\dfrac {dB}{dt}

Jika fluks magnet sama dengan induktansi kumparan dikalikan arus listrik yang mengalir melewati kumparan, 

B=L\times i

Dan karena pada suatu rangkaian listrik AC nilai induktansi kumparan konstan, sedangkan nilai arus listrik berubah-ubah, maka tegangan jepit kumparan sama dengan induktansi kumparan dikalikan perubahan arus listrik per perubahan waktu.

V=L\times \dfrac {di}{dt}

Sekarang jika kita kembali ke grafik sinusoidal tegangan listrik, maka nilai tegangan di satu titik tertentu, adalah sama dengan nilai tegangan maksimum dikalikan sinus ωt. Dimana ω adalah frekuensi anguler yang nilainya sama dengan 2πƒ.

V=V_m \times \sin \omega t

Maka sekarang dapat kita tulis persamaan sebelumnya menjadi:

\dfrac {di}{dt}=\dfrac {V_m \sin \omega t}{L}

Lalu jika tujuan utama kita adalah mencari nilai arus listrik di suatu titik waktu, maka mari kita integralkan persamaan di atas sehingga menjadi seperti berikut ini:

i=\int \dfrac {V_m \sin \omega t}{L}dt

Dimana kita tahu bahwa 

\int \sin\omega t dt=- \dfrac {1}{\omega}\cos \omega t

sehingga,

i=\dfrac {-V_m\cos \omega t}{\omega L}

Selanjutnya jika:

-\cos\omega t=\sin (\omega t-\dfrac {π}{2})

dan juga jika:

V_m=i_m\times \omega L

maka:

i=i_m \sin(\omega t - \dfrac {π}{2})

Naaaaaahhhh,, sudah kelihatan kan sekarang darimana asal dari 90°? Karena tentu Anda semua sudah paham, bahwa π/2 sama dengan 90°. 

Sekarang mari kita sandingkan rumus arus listrik di atas dengan rumus tegangan listrik pada beban induktif. 

V=V_m \sin \omega t

i=i_m \sin(\omega t - 90^{\circ})

Sekarang sudah nampak jelas kan, bahwa pada rangkaian listrik AC yang hanya memiliki beban induktif murni, arus listrik akan tertinggal 90° dari tegangan. 

Categories: Electrical

1 Comment

Pengertian Beban Resistif, Induktif, dan Kapasitif Pada Jaringan Listrik AC | Artikel Teknologi Indonesia · November 9, 2019 at 6:15 am

[…] Mengapa arus listrik harus tertinggal sejauh 90° terhadap tegangan pada beban induktif murni? Simak pembahasannya di artikel berikut. […]

Leave a Reply

Your email address will not be published. Required fields are marked *