Daftar isi
Sebagian besar mahasiswa kelistrikan memulai studi mereka dengan apa yang dikenal sebagai arus searah (DC), yaitu listrik yang mengalir dalam arah yang konstan, dan/atau memiliki tegangan dengan polaritas konstan.
Apa itu Arus Bolak Balik?
Meskipun DC berguna dan mudah dipahami, ini bukan satu-satunya “jenis” listrik yang biasa digunakan. Sumber listrik tertentu (terutama generator elektromekanis putar) secara alami menghasilkan tegangan bolak-balik dalam polaritas, membalikkan positif dan negatif dari waktu ke waktu.
Baik sebagai polaritas peralihan tegangan atau sebagai arus bolak-balik, “jenis” listrik ini dikenal sebagai Arus Bolak-balik (AC):
Jad, arus bolak balik adalah sebuah arus listrik yang menghasilkan tegangan bolak balik atau berubah ubah. Kadang negatif dan kadang positif.
Sifat Arus Bolak Balik
Perhatikan gambar diatas dengan seksama, bagaimana polaritas tegangan melintasi kumparan kawat terbalik ketika kutub berlawanan dari magnet berputar melewatinya.
Terhubung ke beban, polaritas tegangan balik ini akan menciptakan arah arus balik di sirkuit. Semakin cepat poros alternator diputar, semakin cepat magnet akan berputar, menghasilkan tegangan dan arus bolak-balik yang lebih sering berganti arah dalam waktu tertentu.
Dengan generator DC, kumparan kawat dipasang di poros di mana magnet berada pada alternator AC, dan sambungan listrik dibuat ke kumparan berputar ini melalui “sikat” karbon stasioner yang menghubungi strip tembaga pada poros yang berputar.
Sumber Arus Bolak Balik
Sumber arus bolak balik,sesua dengan namanya, yang bisa menghasilkan arus negatif dan arus positif, yaitu misalnya dinamo sepeda, generator arus bolak balik, serta sumber arus bolak-balik seperti PLN.
Atau bisa kita lihat di dekat kita, sumber listrik AC adalah, setrika, kompor listrik, kipas angin, televisi dan lain sebagainya.
Rangkaian Arus Bolak Balik
Bentuk gelombang normal AC di sebagian besar rangkaian bersifat sinusoidal di mana setengah periode positif sesuai dengan arah positif arus dan sebaliknya. Selain itu, gelombang segitiga atau persegi juga dapat digunakan untuk mewakili bentuk gelombang arus bolak-balik.
Jenis Arus Bolak Balik
Sirkuit AC yang Mengandung Resistansi Saja
Rangkaian AC resistif murni hanya berisi resistansi murni R ohm. Tidak akan ada efek induktansi dan kapasitansi di sirkuit ini. Arus dan tegangan alternatif bergerak sepanjang kedua arah sebagai mundur dan maju. Oleh karena itu, arus dan tegangan mengikuti bentuk sinus.
Sirkuit AC yang Mengandung Induktansi Saja
Jenis rangkaian ini hanya berisi induktansi. Tidak akan ada efek resistansi dan kapasitansi di sirkuit ini. Di sini, arus akan tertinggal dari tegangan dengan sudut 90 0 .
Sirkuit AC yang Hanya Mengandung Kapasitor
Jenis rangkaian ini hanya mencakup kapasitor murni. Ini tidak akan mempengaruhi sifat resistansi dan induktansi. Kapasitor akan menyimpan daya listrik dalam medan listrik. Ini dikenal sebagai kapasitansi.
Contoh Arus Bolak Balik
Contoh paling dasar dari arus bolak-balik dihasilkan dalam loop kawat yang berputar dalam medan magnet. Pengaturan sederhana ini mewakili ide dasar generator AC.
Arus didorong melalui loop kawat dalam satu arah dan kemudian yang lain karena medan magnet berubah dari satu arah ke arah lainnya. Medan magnet yang berubah menginduksi arus listrik dalam konduktor.
Rumus Arus Bolak Balik
- Gaya gerak listrik arus bolak-balik
E : gaya gerak listrik
Ε_m : gaya gerak listrik maksimum -frekuensi sudut (siklik, radian)
t : waktu.
- Intensitas maksimum arus bolak-balik
I_m : intensitas arus maksimum
_m : gaya gerak listrik maksimum
R : resistansi.
- Nilai efektif intensitas arus bolak-balik
I_ef : nilai efektif intensitas arus
I_m : intensitas arus maksimum.
- Daya rata-rata arus bolak-balik
P_avg : daya rata-rata arus bolak-balik
I_m : intensitas arus maksimum
R : resistansi.
- Nilai efektif tegangan arus bolak-balik
U_ef : nilai tegangan efektif
U_m : tegangan maksimum.
- Tegangan arus bolak-balik
U : tegangan
U_m : tegangan maksimum frekuensi sudut (siklik, radian)
t : waktu.
- Intensitas maksimum arus bolak-balik
I_m : intensitas arus maksimum
U_m : tegangan maksimum
C : kapasitansi listrik frekuensi sudut (siklik, radian).
Keuntungan Arus Bolak Balik
AC lebih mudah diubah antara level tegangan, yang membuat transmisi tegangan tinggi lebih layak. DC, di sisi lain, ditemukan di hampir semua elektronik.
Contoh Soal Arus Bolak Balik
Contoh 1 :
Sebuah benda yang dapat bergerak mampu menghasilkan tegangan maksimal sebesar 200 V. Benda tersebut membentuk sudut yang besarnya 300 dalam periode waktu yang dibutuhkan yaitu 60 sekon. Dari benda tersebut, berapakah tegangan sinusoidal yang terjadi?
Diketahui:
Tegangan maksimal atau V maks = 200 V
Sudut atau W = 300
Waktu atau t = 60 s
Ditanyakan:
Berapa tegangan sinusoidal benda tersebut?
Jawab:
V = V mak x sin W x t
= 200 x sin 300 x 60
= 600 V
Maka, benda tersebut mampu menghasilkan tegangan sinusoidal sebesar 600 V.
Contoh 2 :
Arus dan tegangan sesaat dari rangkaian ac diberikan oleh i = 10 sin 300 t A dan V = 200 sin 300 t V. Berapa disipasi daya dalam rangkaian?
Jawaban:
Contoh 3 :
Arus dan tegangan sesaat dari rangkaian ac diberikan oleh i = 10 sin 314 t A dan v = 50 sin 314 t V. Berapa disipasi daya dalam rangkaian? (Seluruh India 2008)
Jawaban: