Secara umum definisi atau pengertian Arus bolak balik (AC) adalah arus yang arah dan juga besarnya akan selalu berubah ubah setiap saat. Arus bolak balik pada dunia kelistrikan sangat banyak digunakan. Arus bolak balik hanyalah pergerakan muatan listrik lewat media yang berubah ubah arah secara berkala sehingga berbeda dengan arus searah atau DC dimana pergerakan muatan hanya pada satu arah dan terjadi secara konstan.
Arus pada ampere merupakan jumlah muatan listrik yang mengalir lewat sebuah titik pada waktu tertentu. Sedangkan yang menggerakkan arus adalah gaya gerak listrik yang dinamakan dengan tegangan yakni dalam volt. Apabila arusnya bolak balik, maka tegangan juga bolak balik dan polaritasnya akan berubah di siklus yang teratur. Untuk itu, bisa diartikan jika arus bolak balik merupakan arus yang polaritasnya berubah di siklus yang teratur.
A. Arus dan Tegangan Sinusoidal
Pada generator, kumparan persegi panjang yang diputar di dalam medan magnetik akan membangkitkan gaya gerak listrik [GGL] sebesar :
- E = Em sinω t
Untuk itu, bentuk arus dan juga tegangan bolak balik seperti persamaan di atas adalah:
- i = Im sinω t
- v = Vm sinω t
Im dan juga Vm merupakan arus maksimum serta tegangan maksimum. Bentuk kurva yang dihasilkan persamaan ini bisa anda lihat pada layar Osiloskop dan bentuk kurva tersebut dinamakan dengan bentuk sinusoidal.
B. Harga Efektif Arus Bolak Balik
Pada rangkaian arus bolak balik baik itu tegangan atau kuat arus, maka akan selalu berubah ubah secara periodik. Untuk itu, penggunaan yang praktis dibutuhkan besaran listrik bolak balik yang tetap yakni harga efektif. Harga efektif arus bolak balik tersebut adalah harga arus bolak balik yang bisa menghasilkan panas yang sama di dalam penghantar yang juga sama serta pada waktu seperti arus searah.
C. Resistor Pada Rangkaian Arus Bolak Balik
Jika hambatan murni adalah sebesar R ada di dalam rangkaian arus bolak balik, maka besar tegangan di hambatan juga akan berubah ubah secara sinusoidal sehingga arusnya juga akan kuat. Antara kuat arus dengan tegangan tidak ada perbedaan fase yang artinya ketika tegangan maksimum, maka kuat arusnya sampai ke harga yang maksimal juga.
Jika seandainya kuat arus yang melewati kumparan adalah I = Imax sint, maka hambatan kumparan akan diabaikan I.R = O.
D. Kapasitor Pada Rangkaian Arus Bolak Balik
Jika tegangan antara keping keping kapasitor di suatu kondisi adalah V = Vmax sin W t, maka muatan kapasitor ketika itu adalah:
Untuk itu, antara tegangan serta kuat arus ada perbedaan fase dalam hal ini adalah kuat arus lebih dulu dibandingkan dengan tegangan.
E. Reaktansi
Selain resistor, kumparan induktif serta kapasitor juga adalah hambatan untuk arus bolak balik. Agar bisa membedakan hambatan kumparan induktif dengan kapasitor dari hambatan resistor, maka hambatan kumparan induktif dinamakan dengan reaktansi induktif serta hambatan kapasitor dinamakan dengan reaktansi capasitif.
F. Impedansi
Sebuah penghantar pada rangkaian arus bolak balik mempunyai hambatan, reaktansi induktif dan juga reaktansi kapasitif. Agar permasalahan ini bisa lebih disederhanakan, maka anda bisa meninjau rangkaian arus bolak balik yang ada di dalamnya tersusun resistor R, kumparan R, kumparan induktif L serta kapasitor C. Sedangkan menurut hukum ohm, maka tegangan di antara ujung ujung rangkaian adalah:
G. Rangkaian RLC Seri
Ada 3 kemungkinan yang berhubungan dengan rangkaian RLC seri, yakni:
- Jika XL > XC atau VL > VC, maka rangkaian akan bersifat induktif, Tg θ positif, demikian juga θ positif. Ini menandakan tegangan mendahului dari kuat arus.
- Jika XL < XC atau VL < VC, maka rangkaian akan bersifat kapasitof, Tg θ negatif, nilai θ negatif. Ini menandakan kuat arus akan mendahului tegangan.
- Jika XL = XC atau VL = VC, maka rangkaian akan bersifat resonansi, tgθ = 0 dan θ = 0. Ini menandakan tegangan serta kuat arus fasenya adalah sama.
H. Resonansi
Apabila tercapai kondisi yang seperti ini, maka nilai Z = R amplitudo kuat arus memiliki nilai terbesar, frekuensi arusnya dinamakan dengan frekuensi resonansi seri.
I. Getaran Listrik Pada Rangkaian LC
Getaran listrik merupakan arus bolak balik dengan frekuensi tinggi. Getaran listrik ini dibangkitkan pada rangkaian LC. Kapasitor C dimuat hingga tegangan maksimum. Jika saklar ditutup mengalir arus sesuai arah jarum jam, maka tegangan C turun hingga nol. Bersamaan dengan aliran arus listrik, maka timbul medan magnetik di dalam kumparan L.
Medan magnetik akan lenyap seketika ketika tegangan C sama dengan nol. Bersamaan dengan ini, maka timbul GGL induksi sehingga mengakibatkan tegangan C akan naik kembali secara berlawanan. Itulah mengapa dalam rangkaian mengalir arus listrik yang arahnya berlawanan dengan arah putaran jarum jam.
J. Keuntungan Arus Bolak Balik
Kelebihan utama dari arus bolak balik adalah dalam urusan transmisi listrik. Sedangkan kelebihan lainnya adalah dari pembangkitannya dimana salah satu penemuan paling penting pad aakhir 1800-an yakni generator AC yakni desain sederhana yang dibuat Westinghouse. Sedangkan kelebihan terakhir dari arus bolak balik adalah pemakaiannya untuk berbagai jenis lampu modern seperti lampu CFL dan juga lampu neon.
