Arus Listrik dan tegangan bolak balik
BAB I
PENDAHULUAN
A.
Latar Belakang
Listrik
zaman kini telah menjadi salah satu kebutuhan hidup manusia yang paling
penting. Listrik dapat dihasilkan dari sumber energi yang ada seperti air/PLTA
(pembangkit listrik tenaga air), panas matahari/PLTS (pembangkit listrik tenaga
surya), uap air/PLTU (pembangkit listrik tenaga uap), angin/PLTB (pembangkit
listrik tenaga bayu),dll.
Manfaat yang
diperoleh dari listrik, tidak hanya sebagai pembangkit listrik. Listrik
digunakan dalam berbagai aspek kehidupan dan di berbagai kalangan usia, di
setiap waktunya. Oleh karena itu, listrik telah menjadi kebutuhan yang paling
banyak digunakan di dunia yang sudah tak terhitung banyaknya.
Dalam
kesehariannya, kita telah menggunakan listrik untuk menunjang segala aktivitas
kita. Istilah listrik pun akhirnya akrab di telinga kita. Bahkan, listrik
sesungguhnya telah ada sejak zaman mesir kuno. Pada zaman itu, mereka
menciptakan listrik dengan sangat sederhana, yaitu dengan pot aneh kedap air
yang diisi silinder tembaga, kemudian dilem di dalam lubang dengan aspal, dan
di tengah silinder terdapat batang besi. Ini seperti baterai primitif.
Pertanyaannya adalah, bagaimana mungkin manusia di zaman kuno bisa menciptakan
listrik walaupun dengan sangat sederhana. Sebenarnya listrik itu apa. Kita
memang sering mendengar bahkan mengungkapkan kata listrik, tetapi sebenarnya
kita belum memahami secara benar maksud dari kata listrik itu sendiri dan
bagaimana proses untuk menghasilkan listrik.
Selain itu,
ada beberapa istilah yang juga sering kita dengar, misalnya arus, tegangan dan
daya. Beberapa istilah ini juga selalu dikaitkan dengan listrik. Jika kita
mendengar kata arus, tegangan, sudah pasti kita teringat akan listrik. Memang
banyak istilah-istilah lain yang sering digumamkan di masyarakat maupun dalam
literatur dan berbagai media masa, tetapi lagi-lagi kita hanya memahami
istilah-istilah tersebut dari sudut pandang masyarakat dan bukan dari sudut
pandang ilmiah.
BAB
II
PEMBAHASAN
A.
Arus dan Tegangan Listrik
Bolak-Balik
Arus dan tegangan listrik bolak-balik atau alternating
current (AC) yaitu arus dan tegangan listrik yang arahnya selalu
berubah-ubah secara kontinu/periodik terhadap waktu dan dapat mengalir dalam
dua arah. Arus bolak-balik (AC) digunakan secara luas untuk
penerangan maupun peralatan elektronik. Dalam zaman modern sekarang ini
kebutuhan akan energi listrik merupakan kebutuhan yang sangat pokok. Pada saat
ini hampir semua perkantoran dan industri menggunakan energi listrik yang
jumlahnya semakin lama semakin besar.
Pemerintah
pun berusaha untuk memenuhi kebutuhan energi listrik dengan membangun
pembangkit tenaga listrik. Dewasa ini telah banyak dibangun proyek-proyek untuk
Pembangkit Tenaga Listrik Negara dengan berbagai sumber tenaga yang digunakan
untuk menjalankannya, misalnya PLTU (Pembangkit Listrik Tenaga Uap), PLTD
(Pembangkit Listrik Tenaga Disel), PLTG (Pembangkit Listrik Tenaga Gas/Panas
Bumi), PLTA (Pembangkit Listrik Tenaga Air), dan sebagainya.
B.
Sumber Arus Dan Tegangan Listrik
Bolak-Balik
Dalam
kehidupan sehari-hari kita jumpai alat-alat seperti dinamo sepeda dan
generator. Kedua alat tersebut merupakan sumber arus dan tegangan listrik
bolak-balik. Arus bolak-balik atau alternating current (AC)
adalah arus dan tegangan listrik yang besarnya berubah terhadap waktu dan dapat
mengalir dalam dua arah. Arus bolak-balik (AC) digunakan secara luas untuk
penerangan maupun peralatan elektronik.
Pada umumnya
semua tenaga listrik yang dihasilkan oleh berbagai sumber pembangkit tenaga
listrik tersebut adalah berupa arus listrik bolak-balik dan tegangan listrik
bolak-balik yang dihasilkan oleh generator yang digerakkan dengan energi yang
berasal dari sumber daya alam.
Arus dan
tegangan listrik bolak-balik yaitu arus dan tegangan listrik yang arahnya
selalu berubah-ubah secara kontinu/periodik. Seperti telah dijelaskan pada bab
terdahulu dalam hukum Faraday bahwa adanya perubahan fluks magnetik yang
dilingkupi oleh kumparan akan menyebabkan timbulnya ggl induksi pada
ujung-ujung kumparan dan jika antara ujungujung kumparan tersebut dihubungkan
dengan sebuah kawat penghantar akan mengalir arus listrik melalui penghantar
tersebut. Berdasarkan prinsip hukum Faraday inilah dibuat sebuah generator atau
dinamo, yaitu suatu alat yang digunakan untuk mengubah energi mekanik (energi
gerak) menjadi energi listrik.
Tegangan
listrik dan arus listrik yang dihasilkan generator berbentuk tegangan dan arus
listrik sinus soidal, yang berarti besarnya nilai tegangan dan kuat arus
listriknya sebagai fungsi sinus yang sering dinyatakan dalam diagram fasor
(fase vektor). Diagram fasor adalah menyatakan suatu besaran yang
nilainya berubah secara kontinu, fasor dinyatakan dengan suatu vektor yang
nilainya tetap berputar berlawanan dengan putaran jarum jam.
C.
Rangkaian Arus Dan Tegangan Listrik
Bolak-Balik
Sumber arus bolak-balik adalah generator
arus bolak-balik yang
prinsip kerjanya pada perputaran kumparan dengan kecepatan sudut ω yang
berada di dalam medan magnetik. Sumber ggl bolak-balik tersebut akan
menghasilkan tegangan sinusoida
berfrekuensi f. Apabila generator tersebut dihubungkan dengan suatu
penghantar R dan menghasilkan tegangan maksimum sebesar Vmax, maka
tegangan dan arus listrik yang melewati penghantar.
Tegangan
sinusoida dapat dituliskan dalam bentuk persamaan tegangan
sebagai fungsi waktu, yaitu :
Tegangan
yang dihasilkan oleh suatu generator listrik berbentuk sinusoida. Dengan
demikian, arus yang dihasilkan juga sinusoida yang mengikuti persamaan :
Dengan :
V = Tegangan
Listrik AC
I = Arus
Listrik AC
Vmax = Tegangan
maksimum
Imax = Arus
maksimum
ω = Kecepatan
sudut (2πf)
D.
Pengertian Sudut Fase dan Beda Fase
Dalam Arus Bolak-Balik
Arus dan
tegangan bolak-balik (AC) dapat dilukiskan sebagai gelombang sinussoidal, jika
besarnya arus dan tegangan dinyatakan dalam persamaan :
V = Vmax
sin ωt
I = Imax
sin (ωt + 90o)
Di mana ωt
atau (ωt + 90o) disebut sudut fase yang sering ditulis dengan
lambang θ. Sedangkan besarnya selisih sudut fse antara kedua gelombang tersebut
disebut beda fase.
Berdasarkan persamaan antara tegangan dan kuat arus listrik tersebut dapat
dikatakan bahwa antara tegangan dan kuat arus listrik terdapat beda fase sebesar 90o dan
dikatakan arus mendahului tegangan dengan beda fase sebesar 90o. Apabila
dilukiskan dalam diagram fasor dapat digambarkan sebagai berikut :
Grafik arus
dan tegangan sebagai fungsi waktu dengan beda fase 90o
E.
Nilai Efektif Arus dan Tegangan
Listrik Bolak-Balik
Nilai
tegangan dan arus bolak-balik selalu
berubah secara periodik sehingga menyebabkan, kesulitan dalam mengadakan
pengukurannya secara langsung. Oleh karena itu, untuk mengukur besarnya
tegangan dan kuat arus listrik bolak balik (AC = Alternating Current)
digunakan nilai efektif. Yang dimaksud dengan nilai efektif arus dan
tegangan bolak balik yaitu nilai arus dan tegangan bolak-balik yang setara
dengan arus searah yang dalam waktu yang sama jika mengalir dalam hambatan yang
sama akan menghasilkan kalor yang sama. Semua alat-alat ukur listrik arus
bolak-balik menunjukkan nilai efektifnya. Hubungan antara nilai efektif dan
nilai maksimum dapat dinyatakan dalam persamaan :
dan
F.
Nilai Rata-Rata Arus Listrik
Bolak-Balik
Nilai
rata-rata arus bolak-balik yaitu nilai arus bolak-balik yang setara dengan arus
searah untuk memindahkan sejumlah muatan listrik yang sama dalam waktu yang
sama pada sebuah penghantar yang sama. Hubungan antara nilai arus dan tegangan listrik bolak-balik dengan
nilai arus dan tegangan maksimumnya dinyatakan dalam persamaan :
di mana :
Ir = kuat arus
rata-rata
Imax = kuat arus maksimum
Imax = kuat arus maksimum
G.
Alat Ukur Tegangan dan Arus Bolak-Balik
Tegangan dan arus listrik bolak-balik diukur dengan
voltmeter AC dan amperemeter AC (seperti terlihat pada gambar 1.5). Dengan
menggunakan alat ukur voltmeter atau amperemeter AC besaran yang terukur adalah
nilai rms (root mean squere) = akar rata-rata kuadrat arus = ; = rata-rata dari
atau nilai efektif dari tegangan atau arus. Secara umum hasil pengukuran
tegangn (V) dan arus (I) dapat ditulis sebagai berikut:
I=
(Penunjukan jarum)/(Skala maksimum)×Batas ukur maksimum
V=(Penunjukan
jarum)/(Skala maksimum)×Batas ukur maksimum
BAB
III
PENUTUP
A.
KESIMPULAN
Arus dan tegangan listrik bolak-balik atau alternating current (AC) yaitu
arus dan tegangan listrik yang arahnya selalu berubah-ubah secara
kontinu/periodik terhadap waktu dan dapat mengalir dalam dua arah.
Arus bolak-balik (AC) digunakan secara luas untuk
penerangan maupun peralatan elektronik. Dalam zaman modern sekarang ini
kebutuhan akan energi listrik merupakan kebutuhan yang sangat pokok. Pada saat
ini hampir semua perkantoran dan industri menggunakan energi listrik yang
jumlahnya semakin lama semakin besar.
B.
SARAN
Penulis
menyadari bahwa makalah ini masih jauh dari sempurna. Maka penulis mohon kritik
dan saran guna perbaikan untuk masa yang akan datang.
DAFTAR PUSTAKA
Husin, Abdul (terj). 2000. Kamus
Fisika Bergambar. Jakarta : Erlangga.
Sunaryono. Taufic, Ahmad. 2010. Super
Tips & Trik Fisika SMA. Jakarta: Wahyumedia.
Tim penyusun. 2005. Kamus Besar
Bahasa Indonesia (edisi ketiga). Jakarta : Balai Pustaka.
http://mediabelajaronline.blogspot.co.id/2010/11/arus-dan-tegangan-listrik-bolak-balik.html
Post a Comment for "Arus Listrik dan tegangan bolak balik"