Arus Bolak Balik: Pengertian, Rumus dan Contoh Soal

Pengertian materi arus bolak balik serta dilengkapi dengan berbagai jenis rangkaian, rumus, hingga contoh soal akan kami uraikan secara sederhana agar bisa dengan mudah Anda pahami. Untuk pembahasan lebih lanjut, silahkan simak penjelasannya di bawah ini.

Sebagian besar energi listrik yang kita gunakan sekarang dihasilkan oleh generator listrik dalam bentuk arus bolak-balik. Arus tersebut bisa dihasilkan dengan cara induksi magnetik dalam sebuah generator AC. 

Arus dan tegangan listrik akan selalu memiliki nilai tetap, tidak berubah terhadap waktu. Arus dan tegangan listrik semacam ini biasa disebut arus dan tegangan DC (Direct Current).  

Sedangkan arus dan tegangan listrik yang nilainya selalu berubah-ubah terhadap waktu secara periodik disebut arus dan tegangan bolak balik atau arus dan tegang AC (Alternating Current).

Rumus dari Arus ini banyak digunakan dalam dunia kelistrikan. Berdasarkan pengertian tersebut, dapat diartikan bahwa arus ini berbentuk seperti gelombang.

Dalam banyak kasus, tegangan listrik yang digunakan dihasilkan dari sumber dalam bentuk tegangan yang dengan waktu secara sinusoida. Demikian juga dalam rangkaian elektronika banyak digunakan tegangan semacam ini yang dihasilkan oleh isolator.

Dalam rangkaian arus ini, baik tegangan maupun kuat arusnya berubah-ubah secara periodik. Oleh karena itu untuk penggunaan yang praktis diperlukan besaran listrik bolak-balik yang tetap, yaitu harga efektif. Tegangan bolak-balik sinusoidal, tersedia dari bermacam-macam sumber.

Sumber dari arus ini pada umumnya dihasilkam oleh pembangkit tenaga listrik seperti Pembangkit Listrik Tenaga Air, Pembangkit Listrik Tenaga Uap, Pembangkit ListrikTenaga Gas, Pembangkit Listrik Tenaga Angin dan Pembangkit Listrik Tenaga Surya (Panas matahari).

Pengertian

Arus bolak balik merupakan arus listrik yang berbalik arah dengan frekuensi tetep sehingga disebut arus AC (Alternating Current). Pada listrik arus ini, GGl serta arusnya memiliki lebih dari satu arah atau arahnya akan berubah sebagai fungsi waktu. Sumber Arus ini adalah generator Arus  bolak balik.

Generator dari Arus ini terdiri atas sebuah kumpuran persigi yang diputar dalam medan magnet. Arus bolak balik dibedakan antara Arus bolak balik yang memiliki fungsi atau pola grafik sinusoida dan Arus yang non sinusoida.

Rangkaian

Rangkaian Resistor

Rangkaian resistor jika dihubungkan dengan arus bolak balik maka akan menghasilkan penurunan potensial listrik dalam rangkaian atau bisa disebut sebagai pembatas arus yang masuk.

Rangkaian Induktor

Sebuah induktor juga mempunyai nilai hambatan yang biasa disebut dengan reaktansi induktif ketika dialiri arus bolak balik. Nilai hambatan induktor ini bergantuk pada frekuensi sudut dari arus bolak balik.

Rangkaian Kapasitor

Rangkaian kapasitor adalah rangkaian yang unik dimana rangkaian ini bisa menyimpan energi listrik sementara. Kapasitor apabila dialiri arus bolak balik akan menimbulkan resistansi semu atau biasa disebut dengan reaktansi kapasitif.

Rumus

• Persamaan Umum
  V = Vmax sin ωt
• Rumus Arus Melalui Resistor
  I_R = V_R/R
  I_R = V_m/R sin ωt
  I_R = I_m sin ωt
• Rumus Tegangan Melalui Resistor
  V_R = Vm sin ωt
• Rumus Arus Melalui Induktor
  I_L = V_m sin (ωt-1/2 π) /ωL
  I_L = I_m sin (ωt-1/2 π)
• Rumus Tegangan Melalui Induktor
  V_L = Vm sin ωt

• Rumus Arus Melalui Kapasitor
  I_C = ω C V_m sin (ωt+1/2 π)
  I_C = I_m sin (ωt+1/2 π)

• Rumus Tegangan Melalui Kapasitor
  V_C = Vm sin ωt

Keterangan:

• C = kapasitor
• L = Induktor
• R = Resistor
• I = Arus (A)
• V = Tegangan (V)
• ω = frekuensi sudut
• t = waktu (s)

Contoh Soal

1. Perhatikan gambar di bawah ini!

Jika tegangan maksimum sumber = 220 V, maka besar kuat arus maksimum yang mengalir pada rangkaian di atas adalah…

Diketahui:
R = 60 Ω
XL = 240 Ω
XC = 40 Ω
Vmax = 220 V

Penyelesaian:

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 nilai arus yang mengalir pada rangkaian adalah 1.1 A

2. Jawablah pertanyaan di bawah ini dengan tepat!

Sebuah generator menghasilkan tegangan sinusoidal dengan persamaan V = 200 sin 200t. Berapakah nilai dari Vmax dan frekuensi tegangannya…

Diketahui:
V = 200 sin 200t

Penyelesaian:

Persamaan umum tegangan AC

V = Vmax sin ωt

Dari sini kita dapat menyimpulkan bahwa tegangan maksimum atau Vmax bernilai 200V

ω = 200

2 pi f = 200

f = 100/pi

f = 31.81 Hz

Jadi frekuensi gelombang tersebut bernilai 31.81 Hz