Arus Bolak-Balik (Alternating Current)

Pada postingan sebelumnya Mafia Online sudah membahas mengenai arus listrik secara umum. Arus listrik sanggup dibedakan menjadi dua jenis yaitu arus listrik searah atau DC (direct current) dan arus listrik bolak-balik atau AC (alternating current). Contoh dalam kehidupan sehari-hari yang merupakan rujukan arus DC yaitu arus listrik yang mengalir pada baterai. Apabila sebuah baterai dihubungkan pada suatu rangkaian, arus mengalir dengan tetap pada satu arah yang disebut arus searah atau DC (direct current).

Sumber gambar: group robot

Sedangkan rujukan arus bolak-balik dalam kehidupan sehari-hari yaitu generator listrik pada sentra penmbangkit listrik. Generator listrik pada sentra pembangkit tenaga listrik yang arus listriknya mengalir ke rumah Anda (lstrik PLN) menghasilkan arus bolak-balik atau AC (alternating current). Anda sanggup mebuktikan bahwa listrik yang mengalir pada rumah anda yaitu listrik dengan arus bolak-balik dengan cara melihat dengan secama cahaya lampu yang bersinar pada lampu pijar. Jika anda saksikan dengan secama maka pada lampu pijar akan terjadi perubahan jelas cahaya lampu pijar secara berlanjut. Secara periodik lampu pijar akan kelihatan meredup dan kembali terang, walaupun hanya sedikit.

Arus listrik bolak-balik arahnya selalu berubah secara periodik terhadap waktu, sehingga nilai arus dan tegangan bolak-balik selalu berubah-ubah berdasarkan waktu, dan mempunyai pola grafik simetris berupa fungsi sinusoida, menyerupai gambar b di bawah ini.

Arus listrik yang dipasok ke rumah-rumah dan kantor-kantor oleh perusahaan listrik sebetulnya yaitu arus listrik bolak-balik (AC). Tegangan yang dihasilkan oleh suatu generator listrik berbentuk sinusoida, sehingga arus yang dihasilkannya juga sinusoida. Tegangan sebagai fungsi waktu sanggup dinyatakan:

V = V₀.sin 2πf

Potensial listrik V berosilasi antara +V₀ dan -V₀, di mana V₀ disebut sebagai tegangan puncak. Frekuensi f yaitu jumlah osilasi lengkap yang terjadi tiap sekon. Pada sebagian besar tempat Amerika Serikat dan Kanada, frekuensi f sebesar 60 Hz, sedangkan di beberapa negara memakai frekuensi 50 Hz.

Berdasarkan Hukum Ohm, jikalau sepanjang tegangan V ada kendala R, maka arus I adalah:

I = V/R

I = (V₀.sin 2πf)/R

I = I₀.sin 2πf

Nilai I0 = V₀/R yaitu arus puncak. Arus dianggap positif ketika elektron-elektron mengalir ke satu arah dan negatif jikalau mengalir ke arah yang berlawanan. Besarnya daya yang diberikan pada kendala R pada setiap ketika adalah:

P = I².R

P = (I₀.sin 2πf )².R

P = I²₀.sin² 2πf.R

P = P₀.R

Karena arus dikuadratkan, berarti daya selalu bernilai positif, perhatikan Gambar di bawah ini.

Nilai sin² 2πft bervariasi antara 0 dan 1. Daya rata-rata yang dihasilkan, P , adalah:

P = ½ (V²_o/R)

Akar kuadrat dari arus atau tegangan merupakan nilai rms (root mean square atau akar-kuadrat-rata-rata), didapatkan

I_rms = I₀/√2

I_rms = 0,707.I₀

V_rms = V₀/√2

V_rms = 0,707.V0

Nilai Vrms dan Irms adakala disebut “nilai efektif ”. Keduanya sanggup disubstitusikan eksklusif ke dalam rumus daya, sehingga diperoleh persamaan daya rata-rata:

P = I²_rms.R

P = V²_rms/R

Dari persamaan P = I²_rms.R dan V²_rms/R, berarti daya yang sama sanggup dihasilkan pada arus searah yang nilai I dan Vnya sama dengan nilai rms I dan V pada arus bolik-balik.

Contoh Soal

Sebuah peralatan listrik mempunyai daya 450 W dan tegangan AC 220 V. Hitunglah arus maksimum dan hambatannya!

Penyelesaian:

Diketahui:

P = 450 W,

V_rms= 220 V

Ditanya: I_rms= ... ? R = ... ?

Jawab:

I_rms = P/V_rms

I_rms = 450 W/220 V

I_rms = 2,05 A

I_maks = I₀