Arus Bolak-balik

Arus bolak balik merupakan jenis arus listrik yang mempunyai arah aliran yang berubah-ubah secara tidak beraturan atau bolak-balik.

Sifat dari arus bolak balik adalah kebalikan dari arus listrik searah yang arahnya lurus atau maju, tidak berubah-ubah terhadap waktu.

Salah satu contoh mudah untuk melihat sumber dari arus bolak-balik adalah dari generator. Namun perlu Anda ketahui, bahwa arus ini terdiri dari beberapa jenis yakni, rangkaian resistor, induktor dan kapasitor.

Lantas bagaimana kondisi rangkaian-rangkaian tersebut apabila dialiri arus bolak balik? Biar tidak semakin penasaran, langsung saja simak penjelasan dibawah ini yak.

Pengertian Arus Bolak Balik

Gambar generator penghasil arus bolak balik

Seperti yang kita rasakan sekarang ini bahwa listrik merupakan sarana penunjang kebutuhan hidup manusia yang sangat penting. Ternyata listrik sendiri memiliki dua jenis, yakni listrik arus AC dan DC.

Pada kesempatan ini saya akan lebih memperdalam penjelasan tentang apa itu arus bolak balik. Nah, dalam hal ini jenis arus listrik bolak-balik bisa dikatakan sebagai arus dan tegangan listrik yang besarnya berubah terhadap waktu dan mengalir dalam dua arah.

Bentuk sinyal atau gelombang dari arus listrik jenis bolak balik secara ideal adalah sinusoidal. Yakni bentuk gelombang yang menjadikan pengaliran energi yang efesien, sebab pada dasarnya listrik arus bolak balik dihasilkan oleh generator listrik milik PLN ataupun mitranya.

Sumber listrik bolak-balik prinsip kerjanya yakni terjadinya perputaran kumparan dengan kecepatan sudut tertentu yang berada dalam medan magnetik.

Pelajari Juga! Apa Itu Transformator

Rangkaian Arus Bolak Balik

Gambar ilustrasi listrik bolak balik

Berbagai jenis rangkaian arus bolak balik terdiri dari rangkaian resistor, rangkaian induktor dan rangkaian kapasitor seperti yang telah sedikit saya singgung diatas. Untuk lebih jelasnya mari kita bahas satu per satu dibawah ini.

1. Rangkaian Resistor

Komponen resistor akan dialiri arus listrik bolak-balik pada saat dihubungkan dengan sumber tegangan bolak-balik. Suatu rangkaian resistor dalam arus bolak balik digunakan untuk menurunkan potensial listrik dalam rangkaian atau pembatas arus listrik yang masuk.

Sehingga arus dan tegangan dalam rangkaian resistor akan memiliki fase yang sama ketika terhubung dengan sumber tegangan bolak-balik. Coba deh amati contoh gambar grafis yang saya berikan dibawah ini”

Contoh gambar rangkaian resistor

Gambar contoh rangkaian resistor

Jika dilihat berdasarkan grafik diatas, nampak bahwa tegangan dan arus berada pada keadaan sefase, artinya mencapai nilai maksimum pada saat yang sama. Komponen resistor apabila dihubungkan dengan sumber tegangan bolak-balik, maka besar tegangan pada resistor akan sama dengan sumbernya.

2. Rangkaian Induktor

Suatu komponen induktor memiliki hambatan yang biasanya disebut dengan reaktansi induktif ketika dihubungkan dengan sumber tegangan arus bolak balik. Untuk hambatan atau reaktansi induktifnya sendiri bergantung pada frekuensi sudut arus dan induktansi diri induktor atau bisa dirumuskan dengan:

Contoh rangkaian arus induktor

Contoh rangkaian induktor arus bolakbalik

Jika dilihat berdasarkan grafik diatas, maka bisa dilihat bahwa besar tegangan pada induktor adalah nol ketika arus induktornya makasimum, begitupun sebaliknya.

Maksudnya adalah tegangan pada induktor mencapai nilai maksimum lebih cepat seperempat periode daripada ketika arus mencapai maksimumnya.

3. Rangkaian Kapasitor

Komponen kapasitor mempunyai karakteristik yang bisa menyimpan energi dalam bentuk muatan listrik pada saat dihubungkan dengan sumber tegangan bolak-balik maupun searah.

Kapasitor yang dialiri listrik arus bolak balik akan memunculkan resistansi semu atau biasa disebut dengan reaktansi kapasitif. Untuk besar nilai reaktansi kapasitif juga bergantung pada besarnya nilai kapasitansi kapasitor dan frekuensi sudut arus atau bisa dirumuskan seperti berikut ini:

Ilustrasi rangkaian bolak-balik kapasitor

Ilustrasi rangkaian bolak-balik

Jika dilihat pada grafik diatas, maka bisa dipastikan bawah arus di kapasitor maksimum ketika tegangan kapasitor bernilai nol, bergitupun sebaliknya.

Makdusnya adalah apabila arus sudah mencapai nilai maksimumnya seperempat periode lebih cepat dibanding ketika tegangan mencapai nilai maksimumnya.

Pelajari Juga! Arus AC dan DC

Rumus Arus Bolak Balik

Contoh rumus-rumus rangkaian bolak-balik

Terdapat beberapa persamaan matematis dan rumus di dalam arus bolak-balik, antara lain adalah:

  • Persamaan Umum

V = Vmax sin ωt

  • Rumus Arus Melalui Resistor

I= VR/R

I= Vm/R sin ωt

I= Im sin ωt

  • Rumus Tegangan Melalui Resistor

VR = Vm sin ωt

  • Rumus Arus Melalui Induktor

I= Vsin (ωt-1/2 π) /ωL

I= Isin (ωt-1/2 π)

  • Rumus Tegangan Melalui Induktor

VL = Vm sin ωt

  • Rumus Arus Melalui Kapasitor

I= ω C Vm sin (ωt+1/2 π)

I= Isin (ωt+1/2 π)

  • Rumus Tegangan Melalui Kapasitor

VC = Vm sin ωt

Keterangan:

  • C = Kapasitor.
  • L = Induktor.
  • R = Resistor.
  • I = Arus (A).
  • V = Tegangan (V).
  • ω = Frekuensi sudut.
  • t = Waktu (s)

Contoh Soal Arus Bolak Balik

Gambar contoh soal perhitungan arus

Untuk memudahkan pemahaman Anda, berikut ini saya sudah memberikan beberapa contoh soal untuk digunakan sebagai referensi:

1. Terdapat sebuah generator yang menghasilkan tegangan sinusoidal dengan persamaan V = 200 in 200 t. Maka hitunglah nilai dari:

  1. Vmax?
  2. Frekuensi tegangan?

Jawaban!

Diketahui:

V = 200 sin 200 t

Jawab:

Persamaan umu tegangan AC :

V = Vmax sin ωt

Maka dari sini bisa diambil kesimpulan bahwa tegangan maksimum atau Vmax bernilai 200V.

ω = 200

2 pi f = 200

f = 100/pi

f = 31.81 Hz

Jadi, frekuensi gelombang pada generator tersebut adalah 31.81 Hz.

2. Coba perhatikan gambar dibawah ini:

Contoh soal 2

Apabila tegangan maksimum sumber listrik arus bolak balik = 220V, maka besar kuat arus maksimum yang mebaliri rangkaian adalah?

Jawaban!

Diketahui:

R = 60 Ω

XL = 240 Ω

XC = 40 Ω

Vmax = 220 V

Jawab:

Z = sqrt (602+(240-40)2)

Z = sqrt (602+2002)

Z = 208.81 Ω

Im = Vm/Z

Im = 220 / 208.81

Im = 1.1 A

Jadi, untuk nilai arus yang mengaliri rangkaian tersebut adalah sebesar 1.1 A.

Pelajari Juga! Rumus Lenz

Akhir Kata

Nah, mungkin hanya itu saja penjelasan yang dapat saya berikan untuk Anda tentang apa yang dimaksud arus bolak balik. Semoga dengan adanya artikel ini bisa memberikan sedikit pemahaman dan pengetahuan tentang elektronika pada Anda.

Tinggalkan komentar