Dalam dunia kelistrikan, ada istilah arus bolak balik. Arus ini sangat membantu kita dalam kehidupan sehari-hari, terutama dalam mengalirkan listrik untuk tempat yang jauh. Untuk lebih jelasnya, berikut informasi lengkap mengenai arus listrik ini mulai dari pengertian hingga contohnya.
Daftar ISI
Pengertian Arus Bolak Balik
Seperti namanya, arus bolak balik yang juga sering disebut sebagai alternating current (AC) merupakan arus yang memiliki arah arus berubah bolak balik. Sifat arus ini berbeda dari arus searah yang mana arah arusnya tidak berubah terhadap waktu.
Gelombang dalam arus ini berupa gelombang sinusoida, sehingga bisa mengalirkan energi yang efisien. Kondisi ini juga yang membuat arus ini dipilih untuk mengalirkan listrik jarak jauh.
Jenis Arus Bolak Balik
Adapun beberapa jenis arus bolak balik yang jarang orang ketahui yaitu:
1. Radian
Jenis arus yang pertama adalah radian. Singkatnya, radian merupakan satuan sudut bidang datar dalam sistem satuan internasional. Sudut yang dimaksud yaitu sudut yang terbentuk antara panjang busur dengan jari-jari lingkaran sama dengan sudut jari-jari lingkarannya.
2. Kecepatan Sudut
Besaran sudut yang ada pada titik di tepi lingkaran disebut dengan kecepatan sudut. Satuan dari kecepatan ini yaitu omega. Contohnya yaitu sebuah benda konduktor berputar dalam medan magnetnya dan mempunyai kecepatan tertentu dalam waktu tertentu maka ini yang dinamakan dengan kecepatan sudut.
3. Derajat Listrik
Jenis yang ketiga adalah derajat listrik. Jenis ini tergambarkan sebagai suatu kumparan yang berputar secara penuh, umumnya bisa mencapai hingga 3.600 putaran. Tegangan induksi yang bisa dihasilkannya sama dengan besaran dari putaran tersebut.
Bahkan, jika kutub magnet yang ada ditambah menjadi 2 kali lipat (4 kutub), maka kumparan dan tegangannya bisa lebih besar dan menjadi 7.200 putaran. Adapun kejadian ini dinamakan dengan derajat listrik.
Rangkaian Arus Bolak Balik
Sebelum membahas rumus arus AC, sebaiknya Anda ketahui dulu rangkaiannya. Adapun beberapa rangkaian arus AC ini antara lain:
1. Rangkaian Resistor
Rangkaian resistor merupakan bagian yang teraliri arus bolak balik ketika terhubung dengan sumber tegangan bolak balik. Fungsi utama dari resistor adalah untuk menurunkan potensial listrik dalam rangkaian arus listrik.
Selain itu, biasanya jika Anda menghubungkan sebuah resistor dengan sumber tegangan bolak balik. Maka besar tegangannya pada resistor akan sama dengan tegangan sumber.
2. Rangkaian Induktor
Jenis dari rangkaian arus AC induksi memiliki ciri khusus yaitu adanya hambatan bernama reaktansi induktif yang bergantung pada frekuensi sudut arus dan induktansi dari induktor ini. Adanya induktor sangat penting untuk membuat sebuah alat dengan arus AC bisa bekerja.
3. Rangkaian Kapasitor
Rangkaian ini bisa menyimpan energi dalam bentuk muatan listrik untuk kemudian nantinya bisa berubah menjadi suatu energi tertentu seperti energi gerak pada kipas angin. Tanpa adanya rangkaian ini, arus listrik AC tidak akan ada dan suatu peralatan elektronik tidak akan bisa berjalan.
Rumus Arus Bolak Balik
Ada beberapa rumus yang biasanya digunakan untuk menghitung arus AC ini antara lain:
1. Persamaan Umum
Adapun rumus yang digunakan untuk persamaan umum antara lain:
V = Vmax sin ωt
Keterangan:
V : volume
ω : frekuensi sudut
t : waktu
2. Daya Listrik
Adapun persamaan untuk mengukur daya listrik sebagai berikut:
P = V^2/R
Keterangan:
R = hambatan muatan
V = tegangan
3. Tegangan Melalui Resistor
Rumus untuk menghitung tegangan melalui resistor yaitu:
VR = Vm sin ωt
Keterangan :
V : Tegangan (V)
ω : frekuensi sudut
t : waktu
R = Resistor
4. Arus Melalui Induktor
Jika ingin menghitung arus melalui induktor bisa menggunakan rumus berikut:
IL = Vm sin (ωt-1/2 π) /ωL
IL = Im sin (ωt-1/2 π)
Keterangan:
V : Tegangan (V)
ω : frekuensi sudut
t : waktu
L = Induktor
I = Arus (A)
5. Tegangan Melalui Induktor
Rumus untuk menghitung tegangan yang melalui induktor yaitu:
VL = Vm sin ωt
Keterangan:
V : Tegangan (V)
ω : frekuensi sudut
t : waktu
6. Arus Melalui Kapasitor
Adapun rumus untuk mengetahui arus melalui kapasitor yaitu:
IC = ω C Vm sin (ωt+1/2 π)
IC = Im sin (ωt+1/2 π)
Keterangan:
V : Tegangan (V)
ω : frekuensi sudut
t : waktu
I = Arus (A)
C = Kapasitor
7. Tegangan Melalui Kapasitor
Adapun rumus untuk menghitung tegangan melalui kapasitor yaitu:
VC = Vm sin ωt
Keterangan:
V : Tegangan (V)
ω : frekuensi sudut
t : waktu
8. Arus Melalui Resistor
Rumus yang digunakan untuk menghitung arus yang mengalir melalui reseptor yaitu:
IR = VR/R
IR = Vm/R sin ωt
IR = Im sin ωt
Keterangan :
R : Resistor
I : Arus (A)
V : Tegangan (V)
ω : frekuensi sudut
t : waktu
Contoh Soal Arus Bolak Balik
Adapun beberapa contoh arus AC antara lain:
1. Contoh 1
Sebuah alat listrik menghasilkan tegangan berjenis sinusoidal dengan persamaan V = 200 sin 200t. Berapa nilai Vmax dan frekuensi tegangan?
Jawaban:
Diketahui: V = 200 sin 200t
Ditanyakan:
Vmax=….?
Penyelesaian:
Persamaan umum tegangan AC yaitu V = Vmax sin ωt
Berdasarkan hal tersebut, bisa diketahui bahwa tegangan maksimum atau Vmax bernilai 200V. Lebih lanjut ω = 200, 2 pi f = 200, f = 100/pi, dan f = 31.81 Hz. Sehingga frekuensi gelombang tersebut bernilai 31.81 Hz.
2. Contoh 2
Apabila jarum voltmeter berjenis arus bolak balik menunjukkan angka 215 volt, tentukan besarnya tegangan jika dalam persamaan √2 = 1,4.
Jawab:
Tegangan yang terukur dalam alat ukur voltmeter AC yaitu tegangan efektif sehingga nilai Vef adalah 215 volt. Adapun untuk tegangan bolak baliknya bisa dengan perhitungan berikut:
Vef = Vm / 2
Vm = 2 Vef = 1,4 x 215 = 301 volt
Jadi Besarnya tegangan bolak balik yang terukur adalah 301 volt.
3. Contoh 3
Jika diketahui nilai Vm = 200 volt, R = 40 ohm, dan frekuensi arus listrik adalah 50 Hz. Maka berapakah besarnya arus yang melalui R pada saat 1/60 sekon?
Jawaban:
Diketahui:
Im =Vm/R = 200/40 = 5 volt
ω = 2π x f = 2π x 50 = 100 π rad/s
Ditanyakan:
Nilai arus (I) = ….?
Penyelesaian:
I = Im sin ωt
= 5 sin (100 π x 1/60)
= 5 sin (5/3 π)
= 5 (½ 3)
= 5 x 0,866 = 4,33 ampere
Jadi, besarnya arus yang mengalir melalui R adalah 4,33 volt.
4. Contoh 4
Jika suatu benda yang bisa bergerak bisa menghasilkan tegangan maksimal sebesar 100 V. Benda tersebut membentuk suatu sudut yang besarnya mencapai 200 dalam waktu hanya 60 detik saja. Jika berdasarkan hal ini, maka berapakah tegangan sinusoidal yang terjadi pada benda tersebut?
Jawaban:
Diketahui:
Tegangan maksimal atau V max = 100 V
Sudut atau W = 200
Waktu atau t = 60 s
Ditanya:
Berapa tegangan sinusoidal benda atau V?
Penyelesaian:
V = V max x sin W x t
V = 100 x sin 200 x 60
V = 2052 V
Jadi, tegangan sinusoidal benda tersebut adalah 2052 Volt.
5. Contoh 5
Sebuah trafo step-up memiliki kumparan primer terdiri dari 50 lilitan dan kumparan sekundernya 100 lilitan. Apabila tegangan primernya 120 V, berapakah tegangan pada kumparan sekundernya?
Jawaban:
Diketahui:
Np = 50 lilitan
Ns= 100 lilitan
Vp = 120 V
Ditanyakan:
Vs =….?
Penyelesaian:
Vs/Vp = Ns/Np
Vs = Ns/Np x Vp
= 100/50 x 120
= 2×120 = 240 V
Jadi, tegangan pada kumparan sekundernya adalah 240 V.
Sudah Tahu Apa Itu Arus Bolak Balik?
Arus bolak balik sangat membantu dalam merangkai berbagai jenis alat elektronik saat ini seperti kipas angin, mesin cuci, dan AC. Untuk itulah, sangat penting sekali untuk kita mempelajari agar nantinya tidak hanya bisa menghasilkan alat elektronik bermanfaat lainnya tetapi juga bisa mengajarkannya pada orang lain.
