Di materi sebelumnya, elo pasti udah belajar banyak kan tentang arus searah? Nah, masih sama-sama ngomongin tentang listrik, kali ini gue mau mengajak elo untuk kenalan dengan listrik arus bolak-bolak.

Apa itu arus listrik bolak-balik? Yuk, simak pengertian arus listrik bolak-balik di bawah ini!

Daftar Isi

Pengertian Arus Bolak-balik (Alternating Current)

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

Jadi, kalau berdasarkan pengertiannya, listrik arus bolak-balik atau alternating current (AC) adalah arus listrik yang nilainya berubah-ubah terhadap satuan waktu.

Maksudnya gimana, tuh?

Well, kalau elo masih ingat materi tentang listrik searah atau direct current (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 elo paham, mending lihat perbedaannya pada gambar di bawah ini!

perbedaan tegangan arus bolak-balik dan searah — Tegangan arus AC dan DC. (Asip Zenius)

Gimana? Sekarang elo udah paham kan, perbedaannya?

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

Apa itu diagram fasor?

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

Diagram fasor listrik arus bolak-balik — Diagram fasor. (Arsip Zenius)

Ngomongin tentang listrik, elo udah 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 dimanfaatkan sebagai sumber energi untuk menyalakan perangkat elektronik yang ada di rumah elo. Misalnya saja, untuk menyalakan kipas angin, televisi, lampu, dan lainnya.

Sumber arus listrik bolak-balik pada PLN sendiri berasal dari induksi elektromagnetik generator 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, air, uap, dan lainnya.

sumber arus listrik bolak-balik berasal dari generator — Generator. (Dok. Wikimedia Commons)

Prinsip kerja generator arus listrik bolak-balik berkaitan dengan Hukum Faraday yang menyatakan jika sebatang kawat penghantar listrik berada pada medan magnet yang berubah-ubah, maka pada dalam kawat tersebut akan terbentuk gaya gerak listrik.

Pada generator listrik arus bolak-balik tegangan maksimumnya tergantung pada:

jumlah lilitan kumparan rotor.
besar induksi magnetik.
laju anguler putaran rotor.
diameter kumparan kawat.

Adapun kelebihan arus bolak-balik pada aliran listrik misalnya adalah sistem proteksi pada sistem distribusi AC lebih berkembang dibandingkan dengan sistem proteksi pada sistem distribusi DC. Selain itu, proses transformasi tegangan dari satu level ke level lainnya juga lebih mudah.

Nah, Sobat Zenius, elo pernah nggak dengar alat osiloskop? Jadi, osiloskop atau oscilloscope merupakan alat yang digunakan untuk mengukur besaran pada listrik arus bolak-balik nih, guys. Bentuknya seperti di bawah ini.

Osiloskop alat pengukur besaran arus bolak-balik. — Osiloskop (Dok. Wikimedia Commons)

Lantas, adakah perbedaan arus listrik searah dan bolak-balik? Ya, pastinya ada dong. Berikut ini merupakan beberapa perbedaan arus listrik searah dan bolak-balik.

Listrik arus bolak-balik dapat mengalir secara bolak-balik, sedangkan listrik searah hanya bisa searah.
Frekuensi arus bolak-balik adalah 50Hz atau 60Hz sedangkan frekuensi pada arus searah adalah nol.
Arus bolak-balik dihasilkan oleh generator AC, sedangkan arus searah dihasilkan dari baterai.
Nilai arus bolak-balik terhadap waktu selalu berubah-ubah, sedangkan nilai arus searah selalu konstan atau tetap.

Rangkaian Seri RLC

Elo 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 tiap komponen.

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

Rangkaian seri RLC dan diagram fasor arus dan tegangan pada rangkaian seri RLC. (Arsip Zenius)

Tegangan Total pada Arus Bolak-balik

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

Arus Bolak-balik - Pengertian, Rumus, dan Contoh Sehari-hari - Materi Fisika Kelas 12 65

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 beda sudut fase antara kuat arus dengan tegangan memenuhi hubungan:

$Arus Bolak-balik - Pengertian, Rumus, dan Contoh Sehari-hari - Materi Fisika Kelas 12 66$

Impedansi

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

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

$Arus Bolak-balik - Pengertian, Rumus, dan Contoh Sehari-hari - Materi Fisika Kelas 12 67$

Keterangan:

Z = impedansi rangkaian seri RLC (Ω)

R = hambatan (Ω)

XL = reaktansi induktif (Ω)

XC = reaktansi kapasitif (Ω)

Daya Arus Bolak-balik

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

$Arus Bolak-balik - Pengertian, Rumus, dan Contoh Sehari-hari - Materi Fisika Kelas 12 68$

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.

Resonansi pada Rangkaian RLC

Frekuensi resonansi akan terjadi apabila reaktansi induktif (XL) sama dengan reaktansi kapasitif (XC) dan rangkaian akan bersifat sebagai resistif murni. Sehingga persamaannya:

$Arus Bolak-balik - Pengertian, Rumus, dan Contoh Sehari-hari - Materi Fisika Kelas 12 69$

Frekuensi resonansi dapat ditentukan dengan menggunakan rumus frekuensi resonansi sebagai berikut:

$Arus Bolak-balik - Pengertian, Rumus, dan Contoh Sehari-hari - Materi Fisika Kelas 12 70$

Keterangan:

Fr = frekuensi resonansi (Hz)

Transformator

Apa itu transformator? Transformator atau trafo merupakan alat yang dapat mengubah energi listrik dari satu atau lebih rangkaian listrik ke rangkaian listrik lainnya berdasarkan prinsip induksi elektromagnetik.

Ya, sederhananya sih, transformator ini merupakan alat untuk mengubah-ubah tegangan arus bolak-balik (AC). Umumnya, transformator terletak pada gardu induk ataupun gardu distribusi.

Nah, di bawah ini merupakan bentuk dari transformator.

transformator arus bolak-balik — Transformator. (Dok. Wikimedia Commons)

Adapun persamaan yang menyatakan hubungan antara jumlah lilitan dengan besarnya tegangan yaitu:

$Arus Bolak-balik - Pengertian, Rumus, dan Contoh Sehari-hari - Materi Fisika Kelas 12 71$

Keterangan:

Vs = tegangan sekunder (volt)

Vp = tegangan primer (volt)

Ns = lilitan sekunder (lilitan)

Np = lilitan primer (lilitan)

Pada trafo, ada besaran yang disebut sebagai sebagai efisiensi nih, guys. Apa itu efisiensi? Efisiensi merupakan perbandingan daya keluaran dan daya masukan transformator. Rumus efisiensi yaitu:

$Arus Bolak-balik - Pengertian, Rumus, dan Contoh Sehari-hari - Materi Fisika Kelas 12 72$

Keterangan:

𝜂 = efisiensi (100%)

Pp = daya yang masuk (Watt)

Ps = daya yang keluar (Watt)

Contoh Soal Listrik Arus Bolak-balik (AC)

So, karena dari tadi elo udah menyimak penjelasan di atas, gimana kalau uji pemahaman elo dengan mengerjakan contoh soal listrik arus bolak-balik di bawah ini?

Proses perubahan energi listrik pada arus bolak-balik adalah ….

A. gerak-listrik

B. kimia-listrik

C. panas-listrik

D. kalor-listrik

E. tidak ada yang benar

Jawaban dan Pembahasan:

Perubahan energi listrik pada arus bolak-balik yaitu energi gerak menjadi energi listrik. Sehingga, jawaban yang tepat adalah A.

Komponen yang berfungsi sebagai penyearah arus listrik bolak-balik adalah ….

A. dioda

B. LED

C. kondensator

D. resistor

E. tidak ada yang benar

Jawaban dan Pembahasan:

Fungsi dioda yaitu sebagai penyearah arus bolak-balik (AC). Umumnya, dioda terbuat dari silikon. Sehingga, jawaban yang benar adalah A.

3. Syarat terjadinya resonansi pada rangkaian seri R−L−C adalah ….

A. R = XL

B. R = XC

C. XC = XL

D. Z = XL

E. Z =XC

Jawaban dan Pembahasan:

Syarat terjadinya resonansi adalah XL = XC. Maka, jawaban yang tepat adalah C.

Baca Juga: Daya Hantar Listrik dalam Larutan

Oke deh, segitu dulu ya guys, contoh soal listrik arus bolak-balik yang bisa gue bahas. Kalau elo masih mau ngerjain soal-soal try out UTBK bisa langsung kunjungi aplikasi Zenius, ya.

Nggak cuma ngerjain soal aja, elo juga bisa nonton ulang materi listrik arus bolak-balik di Zenius, lho. Caranya tinggal klik aja banner di bawah ini!