RANGKAIAN LISTRIK ARUS BOLAK-BALIK | FISIKA KELAS 12

A. Pengertian Arus Bolak-balik (Arus Bolak-balik)

Sebelum membahas rumus arus listrik bolak-balik, sebaiknya sahabat pintar tahu dulu nih, apa yang dimaksud dengan arus listrik bolak-balik. 

Jadi, berdasarkan pengertiannya, arus listrik bolak-balik atau arus bolak-balik (AC) adalah arus listrik yang berubah-ubah terhadap satu waktu. 

Maksudnya bagaimana? 

Jadi kalau sahabat pintar masih ingat materi tentang listrik searah atau arus searah (DC), tegangan listriknya itu membentuk garis lurus kan? 

Nah, kalau tegangan listrik arus AC itu beda nih, bentuknya dengan arus DC. Kalau pada arus AC, tegangan listriknya membentuk sinusoidal yang berarti tegangan berubah menurut fungsi sinus terhadap waktu.

Biar sahabat pintar lebih bisa memahami, mending kita lihat perbedaannya pada gambar di bawah ini!

Gimana? Sekarang sahabat pintar sudah paham kan, bedanya?

Nah, gambar tegangan arus AC di atas, bisa juga diganti dengan diagram fasor nih guys. 

Apa itu diagram fasor? 

Jadi, diagram fasor merupakan gabungan kata dari fase dan vektor. Fungsinya sendiri sebagai alat untuk menggambarkan sehingga memudahkan elo dalam menghitung. Berikut adalah contoh gambar diagram fasor. 

Ngomong-ngomong tentang listrik, sahabat pintar sudah tahu belum contoh arus listrik bolak-balik dalam kehidupan sehari-hari? 

Contoh penggunaan arus bolak-balik ada pada listrik PLN. Di mana, arus bolak-balik pada listrik PLN ini digunakan sebagai sumber energi untuk menyalakan perangkat elektronik yang ada di rumah sahabat pintar. Misalnya saja, untuk menyalakan kipas angin, televisi, lampu, dan lainnya.

Sumber arus listrik bolak-balik pada PLN sendiri berasal dari generator induksi elektromagnetik AC yang dioperasikan oleh PLN. 

Generator merupakan suatu alat yang dapat mengubah tenaga mekanik menjadi energi listrik. Tenaga mekanik yang dimaksud bisa berasal dari panas, udara, uap, dan lainnya.

Untuk lebih jelasnya mengenai cara kerja generator AC. Mari simak video berikut :

B. Rangkaian Seri RLC

Sahabat pintar masih ingat kan kalau jenis-jenis rangkaian AC itu ada resistor, induktor, dan kapasitor? Jadi, rangkaian seri RLC ini merupakan gabungan dari rangkaian resistor (R), induktor (L), dan kapasitor (C) yang disusun secara seri. 

Nah, ketika rangkaian RLC dihubungkan dengan sumber tegangan arus bolak-balik, maka besarnya arus yang melewati tiap komponen akan sama. Namun, besar tegangannya akan berbeda di setiap komponen. 

Berikut ini merupakan bentuk dari rangkaian seri RLC dan diagram arus fasor dan tegangan pada seri RLC. 

1. Tegangan Total pada Arus Bolak-balik

Untuk menghitung besarnya tegangan total pada rangkaian arus bolak-balik, sahabat pintar bisa menggunakan rumus tegangan total di bawah ini:

$V=\sqrt{{V_{R}}^{2}+(V_{L}-V_{C})^{2}}$

Keterangan: 

V = tegangan total susunan RLC (volt)

VR = tegangan pada hambatan (volt)

VL = tegangan pada induktor (volt)

VC = tegangan pada kapasitor (volt)

Kemudian, berdasarkan diagram fasor di atas maka perbedaan sudut fase antara kuat arus dengan tegangan memenuhi hubungan:

$Tan \theta = \frac{V_{L}-V_{C}}{V_{R}}=\frac{X_{L}-X_{C}}{R}$

2.  Impedansi

Jika pada arus searah, sahabat pintar hanya menemukan satu macam hambatan. Maka, berbeda dengan arus bolak-balik, di mana sahabat pintar akan menemukan resistor, induktor, dan kapasitor dalam satu rangkaian. 

Pada rangkaian seri RLC, hambatan totalnya disebut sebagai impedansi (Z). Untuk menentukan impedansi, sahabat pintar bisa menggunakan rumus impedansi di bawah ini:

$Z=\sqrt{R^{2}+(X_{L}-X_{C})^{2}}$

Keterangan:

Z = impedansi rangkaian seri RLC (Ω)

R = hambatan (Ω)

XL = reaktansi induktif (Ω)

XC = Reaktansi kapasitif (Ω)

3. Daya Arus Bolak-balik

Besarnya daya pada arus bolak-balik (AC) bisa dihitung menggunakan rumus: 

$Z=V_{ef}.I_{ef}.cos\phi$

Keterangan:

P = daya (watt)

V = tegangan (volt)

I = arus (ampere)

Adapun sifat rangkaian RLC yaitu: 

Jika XL > XC → Maka rangkaian bersifat induktif, yaitu tegangan (v) mendahului arus (i).

Jika XL < XC → Maka rangkaian bersifat kapasitif, yaitu arus (i) mendahului tegangan (V).

Jika XL = XC → Maka rangkaian bersifat resistif atau disebut juga dengan resonansi.

Nah, bagaimana nih yang masih bingung dengan rangkaian RLC ?

Terakhir kakak ada referensi nih terkait penjelasan dari setiap RLC buat sahabat pintar. Untuk lebih jelasnya bisa kunjungi halaman berikut ya.... 

Tap Link :  Rangkaian Arus Bolak-Balik: Resistor, Induktor, dan Kapasitor

Demikian penjelasan materi mengenai rangkaian listrik arus bolak-balik. Sampai jumpa di materi selanjutnya. Terima kasih !!!

Wassalamualaikum wr.wb.