Loading Preview
Sorry, preview is currently unavailable. You can download the paper by clicking the button above.
Arus Bolak Balik : Pengertian, Rangkaian, Jenis, Macam, Rumus, Contoh Soal dan Pembahasan Adalah arus yang arah dan besarnya setiap saat berubah-rubah. Arus bolak-balik dalam dunia kelistrikan banyak digunakan.
Baca Juga Artikel Yang Mungkin Berhubungan : Arus Listrik : Pengertian, Hambatan, Dan Rumus Beserta Contoh Soalnya Secara Lengkap
Pengertian Arus Bolak-Balik
Arus bolak-balik hanya pergerakan muatan listrik melalui media yang mengubah berubah arah secara berkala. Hal ini berbeda dengan arus searah [DC], di mana pergerakan muatan hanya dalam satu arah dan konstan. Arus [dalam ampere] adalah jumlah muatan listrik yang mengalir melewati suatu titik dalam waktu tertentu. Yang menggerakkan arus adalah gaya gerak listrik disebut tegangan [dalam volt]. Jika arusnya bolak balik, maka tegangan juga harus bolak balik, polaritasnya berubah pada siklus teratur. Jadi pengertian arus bolak balik adalah adalah arus yang polaritasnya berubah pada siklus yang teratur.
Arus bolak-balik merupakan arus yang arah dan besarnya setiap saat berubah-rubah. Arus bolak-balik dalam dunia kelistrikan banyak digunakan.
Arus bolak-balik selalu mempunyai nilai puncak gelombang atas dan puncak gelombang bawah. Dalam peristiwa mencapainya nilai puncak gelombang atas dan puncak gelombang bawah maka dikatakan telah mencapai satu [1] gelombang penuh. Nilai puncak gelombang atas dan puncak gelombang bawah sering pula disebut nilai dari puncak ke puncak [ nilai peak to peak ]. Gaambar di bawah ini menunjukkan gelombang tegangan bolak-balik sinusoidal.
Baca Juga Artikel Yang Mungkin Berhubungan : Listrik Arus Searah : Pengertian, Dan Sumber Beserta Contoh Soalnya Secara Lengkap
Jenis dan Macam Arus Bolak Balik
Sebelum menjelaskan pengertian arus bolak – balik, dan untuk mempermudah pengertian arus bolak – balik maka ada beberapa pengertian berikut yang harus dipahami:
- Radian adalah satuan sistem internasional [ SI ] untuk sudut bidang datar. Radian merupakan sudut antara 2 jari-jari lingkaran dengan panjang busur di depan sudut tersebut sama dengan jari-jari lingkaran.
- Kecepatan sudut dinyatakan dengan “ω” ][dibaca omega], yaitu sudut yang ditempuh suatu titik yang bergerak di tepi lingkaran setiap satuan waktu. Contoh nya, Sebuah penghantar [ konduktor ] yang berputar dalam medan magnit dengan kecepatan ω [rad/detik]θ, maka dalam waktu t detik menempuh sudut :
α = ω x t ……………….rad
Bila frekuensi yang dihasilkan adalah f Hertz, maka
ω.t =2.π.f.t………………..rad
- Derajat Listrik, pengertian derajat listrik bisa dijelaskan berdasarkan gambar 2 berikut. Menurut gambar 2, bila kumparan diputar satu putaran penuh [ 3600 putaran mekanik ], tegangan induksi yang dibangkitkan juga dihasilkan dalam satu putaran penuh dalam 3600. Bila kutub magnet nya di perbanyak 2 kali atau menjadi 4 kutub, dan kumparan diputar satu keliling, maka tegangan induksi yang terbangkit menjadi 2 kali nya yaitu 2 siklus [ 7200 ]. Dari dua contoh ini merupakan pengertian dari derajat Listrik. Secara matematis dapat dinyatakan sebagai berikut :
Pengertian arus bolak-balik telah dijelaskan pada bagian sebelumnya, yaitu arus yang besar dan arahnya berubah-rubah setiap waktu [ setiap saat ]. Berdasarkan pengertian tersebut, dapat diartikan bahwa arus bolak-balik berbentuk gelombang. Berdasarkan difinisi tersebut maka bentuk gelombang arus bolak-balik dapat dibedakan menjadi 3 macam bentuk gelombang yaitu :
- Gelombang Sinusoidal,
- Gelombang Kotak [ segi empat ], dan
- 3Gelombang segitiga
Dalam menyatakan harga tegangan AC ada beberapa besaran yang digunakan, yaitu :
- Tegangan sesaat : Yaitu tegangan pada suatu saat t yang dapat dihitung dari
persamaan E = Emax sin 2π ft jika kita tahu Emax, f dan t. - Amplitudo tegangan Emax : Yaitu harga maksimum tegangan. Dalam persamaan:
E = Emax sin 2πft, amplitudo tegangan adalah Emax. - Tegangan puncak-ke puncak [Peak-to-peak] yang dinyatakan dengan Epp ialah beda
antara tegangan minimum dan tegangan maksimum. Jadi Epp = 2 Emax. - Tegangan rata-rata [Average Value].
- Tegangan efektif atau tegangan rms [root-mean-square] yaitu harga tegangan yang
dapat diamati langsung dalam skala alat ukurnya.
Bila tegangan bolak-balik diukur dengan sebuah voltmeter DC atau arusnya diukur dengan galvanometer, maka alat-alat tersebut akan menunjukkan angka nol, karena kumparan koilnya terlalu lambat untuk mengikuti bentuk gelombang yang dihasilkan oleh sumber arus bolak-balik tersebut. Tetapi bila diukur dengan osiloskop kita dapat melihat nilai-nilai arus atau tegangan yang selalu berubah tehadap waktu secara periodik, sehingga memperlihatkan sebuah bentuk gelombang.
Jadi dengan mempergunakan alat ukur osiloskop kita dapat mengamati nilai dan bentuk gelombang yang dihasilkan oleh sumber arus bolak-balik. Tetapi dengan dengan mempergunakan Amperemeter AC dan Voltmeter AC kita juga dapat mengamati salah satu nilai yang ditunjukkan oleh arus bolak-balik, yaitu nilai arus dan tegangan efektif.
Baca Juga Artikel Yang Mungkin Berhubungan : Listrik Statis : Pengertian, Penerapan, Dan Proses Terjadinya Beserta Contohnya Secara Lengkap
Rangkaian dan Tegangan
Arus Dan Tegangan Sinusoidal
Dalam generator, kumparan persegi panjang yang diputar dalam medan magnetik akan
membangkitkan Gaya Gerak Listrik [GGL] sebesar :
E = Em sinω t
Dengan demikian bentuk arus dan tegangan bolak-balik seperti persamaan di atas yaitu :
i = Im sinω t
v = Vm sinω t
Im dan Vm adalah arus maksimum dan tegangan maksimum.
Bentuk kurva yang dihasilkan persamaan ini dapat kita lihat di layar Osiloskop. Bentuk kurva ini disebut bentuk sinusoidal
Harga Efektif Arus Bolak-Balik
Dalam rangkaian arus bolak-balik, baik tegangan maupun kuat arusnya berubah-ubah secara periodik. Oleh sebab itu untuk penggunaan yang praktis diperlukan besaran listrik bolak-balik yang tetap, yaitu harga efektif. Harga efektif arus bolak-balik ialah harga arus bolak-balik yang dapat menghasilkan panas yang sama dalam penghantar yang sama dan dalam waktu yang seperti arus searah.
Ternyata besar kuat arus dan tegangan efektifnya masing-masing :
Kuat arus dan tegangan yang terukur oleh alat ukur listrik menyatakan harga efektifnya.
Resistor Dalam Rangkaian Arus Bolak-Balik
Bila hambatan murni sebesar R berada dalam rangkaian arus bolak-balik, besar tegangan pada hambatan berubah-ubah secara sinusoidal, demikian juga kuat arusnya. Antara kuat arus dan tegangan tidak ada perbedaan fase, artinya pada saat tegangan maksimum, kuat arusnya mencapai harga maksimum pula.
Andaikan kuat arus yang melewati kumparan adalah I= Imax sint. Karena hambatan kumparan diabaikan I.R = 0
Capasitor Dalam Rangkaian Arus Bolak-Balik
Andaikan tegangan antara keping-keping capasitor pada suatu saat
V = Vmax sin W t, muatan capasitor saat itu :
Jadi antara tegangan dan kuat arus terdapat perbedaan fase dalam hal ini kuat arus lebih dahulu daripada tegangan.
Reaktansi
Disamping resistor, kumparan induktif dan capasitor merupakan hambatan bagi arus bolak-balik. Untuk membedakan hambatan kumparan induktif dan capasitor dari hambatan resistor, maka hambatan kumparan induktif disebut Reaktansi Induktif dan hambatan capasitor disebut Reaktansi Capasitif.
Impedanzi
Sebuah penghantar dalam rangkaian arus bolak-balik memiliki hambatan, reaktansi induktif, dan reaktansi capasitif. Untuk menyederhanakan permasalahan, kita tinjau rangkaian arus bolak-balik yang didalamnya tersusun resistor R, kumparan R, kumparan induktif L dan capasitor C.Menurut hukum ohm, tegangan antara ujung-ujung rangkaian :
Rangkaian RLC seri
Ada tiga kemungkinan yang bersangkutan dengan rangkaian RLC seri yaitu :
Bila XL>XC atau VL>VC, maka rangkaian bersifat induktif. Tg θ positif, demikian
juga θ positif. Ini berarti tegangan mendahului kuat arus.
Bila XL