Rangkaian Arus Bolak Balik – Pengertian, Contoh dan Penerapannya – Sebagian besar energi listrik yang digunakan sekarang dihasilkan oleh generator listrik dalam bentuk arus bolak-balik. Arus bolak-balik tersebut dapat dihasilkan dengan induksi magnetik dalam sebuah generator AC. Arus dan tegangan listrik selalu mempunyai nilai tetap, tidak berubah terhadap waktu. Arus dan tegangan listrik semacam ini disebut arus dan tegangan DC (Direct Current). Sedangkan arus dan tegangan listrik yang nilainya selalu berubah terhadap waktu secara periodik disebut arus dan tegangan bolak balik atau arus dan tegang AC (Alternating Current).
Arus bolak-balik dalam dunia kelistrikan banyak digunakan. Berdasarkan pengertian tersebut, dapat diartikan bahwa arus bolak-balik berbentuk gelombang. Dalam banyakpemakaian, tegangan listrik yang digunakan dihasilkan oleh 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 bolak-balik, baik tegangan maupun kuat arusnya berubah-ubah secara periodik. Oleh sebab 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 arus bolak-balik 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).
Simak Juga : Soal Rangkaian Arus Bolak Balik dan Jawaban [+Pembahasan]
A. Pengertian Arus Bolak Balik
Arus bolak balik adalah arus listrik yang berbalik arah dengan frekuensi tetep sehingga disebut arus AC (Alternating Current). Pada listrik arus bolak balik, GGl serta arusnya mempunyai lebih dari satu arah atau arahnya berubah sebagai fungsi waktu. Sumber Arus bolak balik adalah generator Arus bolak balik. Generator Arus bolak balik terdiri atas sebuah kumpuran persigi yang diputar dlam medan magnet. Arus bolak balik dibedakan antara Arus bolak balik yang mempunyai fungsi atau pola grafik sinusoida dan Arus bolak balik yang non sinusoida seperti pada gambar :
Sumber arus bolak balik adalah generator arus bolak alik, generator arus bolak balik terdiri atas sebuah kumparan persegi yang diputar dalam medan magnet. Gaya gerak listrik (GGL) yang dihasilkan oleh generator arus bolak balik berubah secara periodic menurut fungsi sinus atau cosinus. GGL sinusoida ini dihasilkan oleh sebuah kumparan yang berputar dengan laju sudut tetap.
C. Harga Efektif dan Harga Rata-rata
Pada listrik arus bolak ballik besarnya GGL (Ԑ), beda potensial (V) dan arus (I) selalu berubah sebagai fungsi wkatu. Untuk itu perlu suatu besaran yang bersifat tetap, tidak digunakan harga efektif dan harga rata-rata, baik untuk GGl, beda potensial maupun arus. Alat ukur amperemeter AC dan volt meter AC dapat mengukur nilai efektif dari arus dan tegangan bolak balik.nilai efektif arus dan tegangan bolak balik adalah kuat arus dan tegangan yang dianggap setara dengan arus dan tegangan searah yang menghasilkan jumlah energy yang sama ketika melalu suatu pengantar dalam waktu yang sama.
Harga Efektif (root-mean-square, rms)
Harga efektif arus (Ief = Irms) dari arus listrik bolak balik didefenisikan setara dengan besarnya arus rata-rata yang pada besar hambatan dan selang waktu yang sama,menghasilkan kerja listrik yang sama besar.
Harga rata-rata (average-value)
Harga rata-rata arus dari listrik arus bolak balik didefenisikan setara dengan besarnya arus rata yang dalam selang waktu sama memindahkan sejumlah muatan yang sama besarnya.
C. Daya dalam rangkaian
jika sebuah induktor dialiri arus listrik bolak balik, pada inductor akan timbul medan magnetic. Untuk menimbulkan medan magnetik ini dibutuhkan energi yang kemudian akan tersimpang didalam medan magnetic. Jika arus listriknya dihentikan, medan magnetic akan hilang. Bersamaan dengan itu, energy yang tersimpandidalam medan magnetik pun akan berubah kembali menjadi energy listrik. Oleh karena inductor dialiri arus bolak balik, akan terjadi perubahan energy berulang ulang secara periodic dari energy listrik ke medan magnetikdan sebaliknya dari medan magnetic ke energy listrik.
Peristiwa yang sama dapat terjadi pada kapasitor. Ketika kasitor dihubungkan dengan tegangan listrik,di dalam kapasitor timbul medan listrik. Untuk menimbulkan medan listrik ini dibutuhkan energy yang bersal dari tegangan listrik. Jika tegangan listriknya diputuskan, medan listrik di dalam kapasitor juga akan menghilang dan energy yang tersimpan didalamnya akan kembali ke rangkaian dalam bentuk arus listrik sesaat.
Oleh karena kapasitor dihubungkan dengan tegangan bolak balik, akan terjadi terjadi peristiwa perubahan energy secara periode.Jadi inductor murni dan kapasitor murni yang ada didalam rangkaian arus bolak balik tidak menghabiskan energy listrik karena yang sebenarnya terjadi adalah perubahan secara berulang energy listrik dari rangkaian kemedan magnet atau medan listrik.
D. Penerapan dalam Kehidupan sehari-hari
Tunning
Tuning adalah salah satu bagian dari sebuah radio yang berfungsi untuk memilih salah satu frekuensi pemancar yang ada di udara ini. Komponen utama pada bagian ini adalah Varco (variable condensator). Bagaimana cara tuning memilih salah satu frekuensi dari pemancar radio? Caranya adalah dengan menggunakan prinsipresonansi. Kalian tahukan apa itu resonansi? Resonansi adalah peristiwa bergetarnya benda lain akibat getaran sebuah benda walaupun kedua benda tidak bersentuhan. Kenapa bisa bergetar? Karena terdapat kesamaan frekuensi antara kedua benda tersebut.Berdasarkan prinsip resonansi itulah rangkaian tuning pada sebuah radio bekerja.
Ketika kita memutar varco, maka kita merubah nilai kapasitansi dan induktansi yang ada pada rangkaian tuning tersebut sehingga menghasilkan sebuah frekuensi yang sama dengan frekuensi pada salah satu pemancar radio yang ada. Sebagai contoh, apabila kita ingin mendengarkan siaran dari pemancar radio yang bekerja pada frekuensi 97,9 MHz maka kita akan memutar varco sehingga nilai kapasitansi serta nilai induktansinya diubah sehingga menghasilkan frekuensi sebesar 97,9 MHz juga. Dengan demikian maka kita bisa mendengarkan siaran dari pemancar radio tersebut. Hal ini jugalah yang menyebabkan kita mendengar suara yang tidak jernih (seperti suara desis karena terdapat dua pemancar yang frekuensinya tercampur) apabila tidak terjadi resonansi antara frekuensi pada rangkaian tuning dengan frekuensi dari pemancar radio yang kita dengar.
Untuk mengetahui besar frekuensi resonansi dapat kita gunakan rumus:
Keterangan:
- Fr adalah besar frekuensi resonansi
- L adalah nilai induktansi
Filter
Filter (Tapis) Dalam Penyearah Gelombang (Rectifier) berfungsi untuk mendapatkan tegangan output searah yang rata dari rangkaian rectifier. Tujuan dari penyearahan adalah memperoleh arus searah. Dalam penyearah, kita tidak memperoleh arus searah murni melainkan arus searah yang berubah secara periodik, jadi arus searah ini mengandung komponen arus bolak-balik. Variasi tegangan ini disebut riak tegangan. Riak tegangan pada penyearah gelombang penuh lebih kecil dari riak tegangan pada penyearah setengah gelombang. Untuk lebih memperkecil riak tegangan ini digunakan filter yang bertugas untuk meloloskan komponen searah dan mencegah komponen bolak-balik.
Filter Kapasitor. Dengan menambahkan kapasitor paralel dengan beban R pada rangkaian penyearah setengah gelombang, maka riak tegangan akan sangat ditekan. Sebagaimana kita ketahui, kapasitor dapat menyimpan energi. Pada saat tegangan sumber naik, kapasitor akan terisi sampai mencapai tegangan maksimum. Pada saat tegangan sumber menurun, kapasitor akan melepaskan energi yang disimpannnya melalui beban (karena pada saat ini dioda tidak konduksi). Dengan demikian beban akan tetap memperoleh aliran energi walaupun dioda tidak konduksi. Selanjutnya bila dioda konduksi lagi, kapasitor akan terisi dan energi yang tersimpan ini akan dilepaskan lagi pada waktu dioda tidak konduksi; dan demikian seterusnya. Filter semacam ini tentu saja dapat pula digunakan pada penyearah gelombang penuh. Rangkaian Filter Kapasitor
- low pass (tapis lolos rendah)
Rangkaian ini digunakan untuk melewati sinyal-sinyal frekunsi rendah dan melemahkan sinyal-sinyal frekuensi tinggi
- High pass (tapis lolos tinggi)
Rangkaian ini digunakan untuk melewati sinyal-sinyal frekunsi tinggi dan melemahkan sinyal-sinyal frekuensi rendah.
Transformator (trafo)
Transformator (trafo) adalah alat yang digunakan untuk menaikkan atau menurunkan tegangan bolak-balik (AC). Transformator terdiri dari 3 komponen pokok yaitu: kumparan pertama (primer) yang bertindak sebagai input, kumparan kedua (skunder) yang bertindak sebagai output, dan inti besi yang berfungsi untuk memperkuat medan magnet yang dihasilkan.Prinsip kerja dari sebuah transformator adalah sebagai berikut. Ketika Kumparan primer dihubungkan dengan sumber tegangan bolak-balik, perubahan arus listrik pada kumparan primer menimbulkan medan magnet yang berubah. Medan magnet yang berubah diperkuat oleh adanya inti besi dan dihantarkan inti besi ke kumparan sekunder, sehingga pada ujung-ujung kumparan sekunder akan timbul ggl induksi. Efek ini dinamakan induktansi timbal-balik (mutual inductance).
Sudah selesai membaca materi ini ? Ayo lihat dulu Daftar Materi Fisika
