Blogdope.com – Apakah yang dimaksud dengan arus listrik bolak balik? Bagaimana contohnya yang tepat? Listrik sudah hampir menjadi kebutuhan pokok bagi kehidupan manusia. Hampir seluruh peralatan penunjang aktivitas sehari-hari menggunakan listrik sebagai sumber daya utama.
Kita mengenal dua jenis arus listrik, yaitu arus listrik searah (DC) dan arus listrik bolak balik (AC).
Pembahasan kali ini kita titik beratkan pada arus listrik bolak balik saja. Apakah yang dimaksud dengan arus listrik bolak balik?
Simak penjelasan selengkapnya di bawah ini.
Baca Juga:
Energi Listrik: Penjelasan Pengertian, Sumber, Rumus, dan Contoh Soal yang Benar
Pengertian Arus Listrik Bolak Balik
Arus listrik bolak balik adalah arus dan tegangan listrik yang besarnya berubah terhadap waktu dan mengalir secara dua arah.
Jenis arus listrik AC inilah yang didistribusikan oleh penyedia layanan listrik kepada pelanggannya.
Besarnya tegangan listrik bolak balik bervariasi. Di negara kita tegangan listrik berkisar antara 110 Volt sampai dengan 220 Volt.
Sedangkan satuan yang digunakan untuk menyatakan besaran tegangan listrik adalah Volt.
Tahukah kalian mengapa nama Volt menjadi satuan tegangan listrik?
Hal ini erat kaitannya dengan nama ilmuwan penemu listrik bernama Alexandre Volta. Silahkan baca artikel Biografi Alessandro Volta.
Kembali pada pokok bahasan arus listrik bolak balik.
Idealnya, bentuk sinyal atau gelombang listrik dua arah ialah sinusoidal. Gelombang sinusoidal adalah fungsi matematika yang berbentuk osilasi halus berulang. (Wikipedia)
Gelombang listrik dua arah berbentuk sinusoidal ini membuat aliran energi listrik menjadi efisien.
Pada umumnya arus listrik bolak balik dihasilkan oleh generator pembangkit listrik PLN atau mitra usahanya.
Apakah arus listrik bolak balik memiliki rangkaian? Tentu saja.
Sebagaimana arus listrik searah, listrik bolak balik juga memiliki skema rangkaian khusus. Simak selengkapnya berikut ini.
Rangkaian Arus Listrik Bolak Balik
1. Rangkaian Resistor
Sebuah rangkaian resistor jika kita hubungkan dengan arus listrik bolak balik akan menghasilkan penurunan potensial listrik.
Dengan kata lain, resistor berfungsi sebagai pembatas arus yang masuk.
Perhatikan gambar di bawah ini.
Pada ilustrasi di atas, gambar (A) menunjukkan sebuah rangkaian resistor pada arus listrik bolak-balik. Sedangkan gambar (B) menunjukkan gelombang listrik arus bolak balik.
2. Rangkaian Induktor
Induktor adalah skema reaktansi yang memiliki hambatan terhadap aliran arus listrik bolak balik. Kita juga mengenalnya dengan istilah reaktansi induktif.
Hambatan pada arus listrik bolak balik yang dihasilkan oleh rangkaian induktor bergantung pada frekuensi sudut arus bolak balik.
Perhatikan gambar di bawah ini.
Gambar Rangkaian Induktor (Reaktansi Induktif)
Pada gambar (A) menunjukkan ilustrasi rangkaian induktor pada arus listrik bolak balik. Sedangkan gambar (B) menunjukkan gelombang listrik bolak balik berbentuk sinusoidal.
3. Rangkaian Kapasitor
Kapasitor memiliki sifat unik yang tidak dimiliki oleh resistor maupun induktor. Komponen listrik berupa kapasitor mampu menyimpan energi listrik meski hanya sementara.
Jika arus listrik bolak balik mengalir pada sebuah resistor maka akan menimbulkan resistansi semu. Efek resistansi semu ini disebut reaktansi kapasitif.
Sedangkan besarnya nilai reaktansi kapasitif tergantung pada kapasitas kapasitor dan frekuensi sudut.
Perhatikan gambar di bawah ini.
Gambar Rangkaian Kapasitor
Dalam kehidupan sehari-hari, seringkali kita berhadapan dengan masalah perhitungan listrik. Termasuk di dalamnya menghitung berapa besaran arus listrik.
Rumus Arus Listrik Bolak Balik
Terdapat beberapa persamaan matematika untuk menghitung besaran arus listrik bolak balik. Persamaan matematika ini kemudian diwujudkan dalam rumus arus listrik bolak balik.
Simak selengkapnya di bawah ini.
1. Persamaan Umum Arus Listrik Bolak balik
Persamaan umum arus listrik bolak balik dinyatakan sebagia berikut:
V = Vmax sin ωt
Keterangan
V = Tegangan (Volt)
ω = Frekuensi Sudut
t = Waktu (sekon)
2. Rumus Rangkaian Resistor
Untuk arus listrik bolak balik yang melalui komponen resistor pada sebuah rangkaian, memiliki rumus perhitungan sebagai berikut.
a. Rumus Arus
1. IR = VR/R
2. IR = Vm/R sin ωt
3. IR = Im sin ωt
b. Rumus Tegangan
VR = Vm sin ωt
Keterangan:
I = Arus (ampere)
R = Resistor
ω = Frekuensi Sudut
t = Waktu (sekon)
3. Rumus Rangkaian Induktor
Sedangkan pada rangkaian induktor, arus listrik bolak balik diperhitungkan menggunakan rumus di bawah ini.
a. Rumus Arus
IL = Vm sin (ωt-1/2 π) /ωL
IL = Im sin (ωt-1/2 π)
b. Rumus Tegangan
VL = Vm sin ωt
Keterangan:
V = Tegangan (Volt)
I = Arus (ampere)
L = Induktor
ω = Frekuensi Sudut
t = Waktu (sekon)
4. Rumus Rangkaian Kapasitor
Terkait sifatnya yang unik, maka untuk memperhitungkan besaran arus dan tegangan listrik bolak balik pada rangkaian kapasitor digunakan rumus berikut.
a. Rumus Arus
IC = ω C Vm sin (ωt+1/2 π)
IC = Im sin (ωt+1/2 π)
b. Rumus Tegangan
VC = Vm sin ωt
Keterangan:
V = Tegangan (Volt)
I = Arus (ampere)
C = Kapasitor
ω = Frekuensi Sudut
t = Waktu (sekon)
Nah, agar lebih mudah dalam memahami penggunaan rumus arus listrik bolak balik, berikut admin sajikan contoh soal perhitungan arus bolak balik.
Baca Juga: Seri Biografi Ilmuwan: Andre Marie Ampere Penemu Hukum Ampere
Contoh Soal Arus Listrik Bolak balik
Soal 1
Sebuah generator menghasilkan tegangan dengan persamaan V = 200 sin 200t. Tentukan berapa nilai Vmax dan Frekuensi Tegangannya!
Untuk menyelesaikan permasalahan di atas, langkah-langkahnya sebagai berikut.
Diketahui : V = 200 sin 200t
Ditanya: a. Vmax…?
b. f(V)…?
Jawab:
a. Persamaan umum tegangan listrik dengan arus bolak balik (AC) adalah
V = Vmax sin ωt
Sehingga dari persamaan tersebut kita dapat menarik simpulan bahwa tegangan maksimum atau Vmax nilainya 200 V.
b. Menghitung frekuensi tegangan
ω = 200
2 pi f = 200
F = 100/pi
F = 31.81 Hz
Jadi frekuensi tegangan arus listrik bolak balik pada rangkaian kapasitor tersebut adalah 31.81 Hz.
Soal 2
Perhatikan gambar rangkaian arus listrik AC di bawah ini.
Dari gambar di atas tentukan besar kuat arus maksimum yang mengalir pada rangkaian tersebut jika tegangan maksimumnya sebesar 220 V!
Untuk menyelesaikan permasalahan perhitungan di atas, langkah-langkahnya sebagai berikut.
Diketahui :
R = 60 Ω
XL = 240 Ω
XC = 40 Ω
Vmax = 220 V
Sehingga kita dapat peroleh persamaan:
Z = sqrt (602+(240-40)2)
= sqrt (602+2002)
= 208.81 Ω
Im = Vm/Z
= 220 / 208.81
= 1.1 A
Jadi, kuat arus listrik bolak balik yang mengalir pada rangkaian tersebut sebesar 1.1 Ampere.
Bagaimana, mudah bukan memahami arus listrik bolak balik?
Tautan Lain yang Penting :
- Download Modul Pembelajaran Berbasis Aktivitas Fisika SMA MA. Lengkap!
- Modul Pembelajaran Berbasis Aktivitas Fisika Kelas 10 SMA MA
- Seri Modul Pembelajaran Berbasis Aktivitas Fisika Kelas 11 SMA MA
- Modul Pembelajaran Berbasis Aktivitas Fisika Kelas 12 SMA MA
Akhirnya, cukup sampai di sini dulu pembahasan mengenai arus listrik bolak balik pada kesempatan kali ini.
Admin berharap semoga paparan tersebut dapat menambah luas khasanah pengetahuan dan wawasan Anda, terutama dalam hal arus listrik.
Terima kasih dan semoga bermanfaat.