Riverspace.org – 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
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 penyaluran energi yang efisien, 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
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”
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:
Jika dilihat berdasarkan grafik diatas, maka bisa dilihat bahwa besar tegangan pada induktor adalah nol ketika arus induktornya maksimum, begitupun sebaliknya.
Maksudnya adalah tegangan pada induktor mencapai nilai maksimum lebih cepat seperempat periode daripada ketika arus mencapai maksimumnya.
Pelajari Juga! Arus AC dan DC
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:
Jika dilihat pada grafik diatas, maka bisa dipastikan bawah arus di kapasitor maksimum ketika tegangan kapasitor bernilai nol, begitupun sebaliknya.
Maksudnya 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
Terdapat beberapa persamaan matematis dan rumus di dalam arus bolak-balik, antara lain adalah:
V = Vmax sin ωt
- Rumus Arus Melalui Resistor
IR = VR/R
IR = Vm/R sin ωt
IR = Im sin ωt
- Rumus Tegangan Melalui Resistor
VR = Vm sin ωt
- Rumus Arus Melalui Induktor
IL = Vm sin (ωt-1/2 π) /ωL
IL = Im sin (ωt-1/2 π)
- Rumus Tegangan Melalui Induktor
VL = Vm sin ωt
- Rumus Arus Melalui Kapasitor
IC = ω C Vm sin (ωt+1/2 π)
IC = Im sin (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
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:
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:
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 mengalir pada rangkaian tersebut adalah sebesar 1.1 A.
Pelajari Juga! Hukum 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.