Arus bolak-balik
Arus bolak-balik (AC/
alternating current) adalah
arus listrik dimana besarnya dan arahnya arus berubah-ubah secara bolak-balik. Berbeda dengan
arus searah dimana arah arus yang mengalir tidak berubah-ubah dengan waktu. Bentuk gelombang dari listrik arus bolak-balik biasanya berbentuk gelombang sinusoida, karena ini yang memungkinkan pengaliran energi yang paling efisien. Namun dalam aplikasi-aplikasi spesifik yang lain, bentuk gelombang lain pun dapat digunakan, misalnya bentuk gelombang segitiga (triangular wave) atau bentuk gelombang segi empat (square wave).
Secara umum, listrik bolak-balik berarti penyaluran
listrik dari sumbernya (misalnya PLN) ke kantor-kantor atau rumah-rumah penduduk. Namun ada pula contoh lain seperti sinyal-sinyal
radio atau
audio yang disalurkan melalui kabel, yang juga merupakan listrik arus bolak-balik. Di dalam aplikasi-aplikasi ini, tujuan utama yang paling penting adalah pengambilan informasi yang termodulasi atau terkode di dalam sinyal arus bolak-balik tersebut. Arus bolak balik dapat berupa sinyal periodik maupun sinyal tak periodik. Sinyal periodik adalah suatu sinyal yang bersifat berulang untuk selang waktu tertentu yang sama (perioda) yang biasanya dinyatakan dalam fungsi sinusoidal.
telah diketahui bahwa generator arus bolak-balik sebagai sumber tenaga listrik yang mempunyai GGL :
E = E
max sin
t
Persamaan di atas jelas-jelas menunjukkan bahwa GGL arus bolak-balik berubah secara sinusoidal. Suatu sifat yang menjadi ciri khas arus bolak-balik.
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 2
ft jika kita tahu Emax, f dan t.
- Amplitudo tegangan Emax : Yaitu harga maksimum tegangan. Dalam persamaan : E = Emax sin 2
ft, amplitudo tegangan adalah Emax.
- Tegangan puncak-kepuncak (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.
Gambar arus dan tegangan bolak-balik.
Gambar arti arus dan tegangan yang dikuadratkan.
Arus dan tegangan sinusoidal.
Dalam generator, kumparan persegi panjang yang diputar dalam medan magnetik akan membangkitkan Gaya Gerak Listrik (GGL) sebesar :
E = E
m sin
t
Dengan demikian bentuk arus dan tegangan bolak-balik seperti persamaan di atas yaitu :
i = I
m sin
t
v = v
m sin
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 gambar.
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 :
I
eff = [
]
½ I
ef =
= 0,707 I
maxV
ef =
= 0,707 V
max
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.
Kumparan induktif dalam rangkaian arus bolak-balik.
Andaikan kuat arus yang melewati kumparan adalah I = I
max sin
t. Karena hambatan kumparan diabaikan I.R = 0
Besar GGL induksi yang terjadi pada kumparan E
1 = -L
Bila tegangan antara AB adalah V, kuat arus akan mengalir bila :
V = L
V = L
V =
L I
max. cos
t
Jadi antara tegangan pada kumparan dengan kuat arusnya terdapat perbedaan fase
, dalam hal ini tegangan mendahului kuat arus.
daftar pustaka
http://id.wikipedia.org/wiki/Arus_bolak-balik
http://staff.ui.ac.id/internal/131645339/material/02_RangkaianAC.pdf
http://basicsphysics.blogspot.com/2009/09/rangkaian-arus-bolak-balik.html
