Pengertian Arus Listrik Ac/Dc

Arus bolak-balik

Diagram arus bolak-balik (garis hijau) dan arus searah (garis merah)

Lampu-lampu kota yang dilihat dari kamera yang bergerak. Listrik arus bolak-balik menyebabkan lampu berkelip-kelip yang membuat garis terlihat menjadi bintik-bintik.

3000 Watt 24 volt Inverter with built in charger and transfer switch.

Arus bolak-balik (AC/alternating current) adalah arus listrik di mana besarnya dan arahnya arus berubah-ubah secara bolak-balik. Berbeda dengan arus searah di mana arah arus yang mengalir tidak berubah-ubah dengan waktu. Bentuk gelombang dari listrik arus bolak-balik biasanya berbentuk gelombang sinusoida, karena ini yang memungkinkan pengaliran energi yang paling efisien. Namun dalam aplikasi-aplikasi spesifik yang lain, bentuk gelombang lain pun dapat digunakan, misalnya bentuk gelombang segitiga (triangular wave) atau bentuk gelombang segi empat (square wave).

Secara umum, listrik bolak-balik berarti penyaluran listrik dari sumbernya (misalnya PLN) ke kantor-kantor atau rumah-rumah penduduk. Namun ada pula contoh lain seperti sinyal-sinyal radio atau audio yang disalurkan melalui kabel, yang juga merupakan listrik arus bolak-balik. Di dalam aplikasi-aplikasi ini, tujuan utama yang paling penting adalah pengambilan informasi yang termodulasi atau terkode di dalam sinyal arus bolak-balik tersebut. 

Asal MulaSunting

Pada tahun 1835, Hippolyte Pixii membuat altenator pertama (pembangkit arus bolak balik). Pixii membuat alat tersebut dengan putaran magnit. Namun pada era ini semua orang berfokus pada pembuatan arus listrik satu arah (DC) jadi penemuan ini tidak begitu sukses pada jaman ini. Pengelolahan Arus bolak balik dimulai pada tahun 1882. Pada dekade ini banyak sekali penemuan yang bersangkutan dengan listrik dari penemu-penemu ternama seperti Thomas Alpha Edisson dan Nikola Tesla. Teknologi pembangkit arus listrik bolak balik (AC) mula-mula dibuat pertama kali oleh Sabastian Ferranti dengan Lord Kelvin. Ini termasuk dengan pembuatan transformer mula-mula.

Sistem arus listrik bolak balik di buat di Great Barrington, Massachusetts oleh William Stanley yang di support oleh Westinghouse. Nikola Tesla juga memulai penjualan sistem listrik bolak baliknya di New York, namun gagal karena new york telah mengadopsi sistem litrik satu arah. Pada tahun 1887 C.S. Bradley membuat generator bolak balik 3 fase. Ini adalah alat yang membuat arus listrik bolak balik lebih efisien dan bisa dipakai jaman sekarang. Pada tahun 1900 generator bolak balik 3 fase menjadi prinsip dasar sumber tenaga listrik di dunia.

FormulaSunting

A sine wave, over one cycle (360°). The dashed line represents the Root mean square (RMS) value at about 0.707

Adanya arus bolak balik berarti tekanan listrik tersebut juga bolak balik. tekanan listrik bolak balik bisa direpresentasikan dengan formula ini:

${\displaystyle v(t)=V_{\mathrm {peak} }\cdot \sin(\omega t)}$,

Dimana

• ${\displaystyle \displaystyle V_{\rm {peak}}}$ adalah puncak tekanan listrik (unit: volt),
• ${\displaystyle \displaystyle \omega }$ adalah frekuensi sudut (unit: radians per detik)

• Frequensi sudut bisa disambungkan dengan frekuensi biasa, ${\displaystyle \displaystyle f}$ (unit = hertz), yang direpresentasikan dengan putrana per detik, dengan menggunakan formula ${\displaystyle \displaystyle \omega =2\pi f}$.

• ${\displaystyle \displaystyle t}$ adalah waktu (unit: detik).

Jumlah puncak-ke-puncak tekanan bolak balik di representasikan dengan perbedaan antara puncak postif ke puncak negatif. tekanan puncak-ke-puncak bisa ditulis dengan hubungan ${\displaystyle V_{\rm {pp}}}$ or ${\displaystyle V_{\rm {P-P}}}$, yang bernilai ${\displaystyle V_{\rm {peak}}-(-V_{\rm {peak}})=2V_{\rm {peak}}}$.

PowerSunting

Artikel utama untuk bagian ini adalah: AC power

Hubungan antara tekanan dan tenaga listrik bolak balik bisa direpresentasikan dengan:

${\displaystyle p(t)={\frac {v^{2}(t)}{R}}}$ di mana ${\displaystyle R}$ adalah hambatan muatan.

Di bandingkan dengan menggunakan hunbungan, ${\displaystyle p(t)}$, Lebih effektif jika menggunakan hasil tengah-tengah (bila mana hasil tengah-tengah bisa didapatkan di manapun). Jadi, Tekanan bolak balik bisa direpresentasikan oleh hasil root mean square (RMS), ditulis dengan ${\displaystyle V_{\rm {rms}}}$, menjadi

${\displaystyle P_{\rm {time~averaged}}={\frac {{V^{2}}_{\rm {rms}}}{R}}.}$

Power oscillation

${\displaystyle v(t)=V_{\mathrm {peak} }\sin(\omega t)}$

${\displaystyle i(t)={\frac {v(t)}{R}}={\frac {V_{\mathrm {peak} }}{R}}\sin(\omega t)}$

${\displaystyle P(t)=v(t)\ i(t)={\frac {(V_{\mathrm {peak} })^{2}}{R}}\sin ^{2}(\omega t)}$

Menggunakan Identitas trigonometri, tenaga osilasi menjadi dua kali lipat frekuensi oleh tekanan listrik.

${\displaystyle \sin ^{2}x={\frac {1-\cos 2x}{2}}}$

Root mean squareSunting

• Untuk tekanan sinusoidal:

${\displaystyle {\begin{aligned}V_{\mathrm {rms} }&={\sqrt {{\frac {1}{T}}\int _{0}^{T}[{V_{pk}\sin(\omega t+\phi )]^{2}dt}}}\\&=V_{pk}{\sqrt {{\frac {1}{2T}}\int _{0}^{T}[{1-\cos(2\omega t+2\phi )]dt}}}\\&=V_{pk}{\sqrt {{\frac {1}{2T}}\int _{0}^{T}{dt}}}\\&={\frac {V_{pk}}{\sqrt {2}}}\end{aligned}}}$

Faktor ${\displaystyle {\sqrt {2}}}$ adalah faktor crest, yang berbeda di fungsi yang berbeda.

• Untuk triangle waveform:

${\displaystyle V_{\mathrm {rms} }={\frac {V_{\mathrm {peak} }}{\sqrt {3}}}.}$

• Untuk square waveform:

${\displaystyle \displaystyle V_{\mathrm {rms} }=V_{\mathrm {peak} }.}$

• Untuk waveform dasar ${\displaystyle v(t)}$ dengan period ${\displaystyle T}$:

${\displaystyle V_{\mathrm {rms} }={\sqrt {{\frac {1}{T}}\int _{0}^{T}{[v(t)]^{2}dt}}}.}$ 

FrekuensiSunting

Frekuensi sistem listrik berbeda-beda di negara yang berbeda, tetapi biasanya berkisar di antara 50-60 hertz. Beberapa negara seperti Jepang mempunyai dua frekuensi listrik yang berbed yaitu 50 Hz dan 60 Hz, tergantung dengan pembangkit listrik yang dipakai.

Frekuensi yang berkisar antara 50–60 Hz dipilih dengan alasan yang cukup masuk akal. Arus listrik dengan frekuensi rendah membuat pemakai listrik dengan motor elektrik lebih mudah. Telebih dengan aplikasi yang berhubungan dengan traksi dari kommutator, seperti di kasus rel kereta. Namun dengan memakai frekuensi yang rendah, akan terlihat kedipan di lampu yang sangat mengesalkan apalagi di lampu incadescent.