Arus dan Tegangan Bolak-Balik

Arus bolak–balik adalah arus listrik yang arah dan besarnya senantiasa berubah terhadap waktu dan dapat mengalir dalam dua arah. Arus bolak–balik diperoleh dari sumber tegangan bolak–balik seperti generator AC. Secara umum, arus dan tegangan bolak–balik yang dihasilkan generator listrik merupakan persamaan sinusoidal dengan frekuensif. Secara matematis, dirumuskan sebagai berikut.

 $I(t)=I_m\,sin \big( \omega t+\frac{ \pi }{2} \big)$

 $V(t)=I_m\,sin( \omega t)$

 $\omega =2 \pi f$

Keterangan :

$I$ : Kuat arus listrik (Ampere)

$I_m$ : Kuat arus listrik maksimum (Ampere)

V : Tegangan Listrik (Volt)

$V_m$ : Tegangan listrik maksimum (Volt)

t : Waktu (sekon)

f : Frekuensi (Hz)

ῳ : Frekuensi sudut (rad/s)

Berikut adalah gambar arus dan tegangan arus bolak balik

Contoh Soal

Pada output layar di osiloskop pada percobaan rangkaian listrik arus bolak–balik diperoleh gambar berikut

Hitung arus sesaat ketika sudut fase θ= 30º dari suatu arus AC berdasarkan gambar di atas!

Jawab :

$I=I_m\, sin\big( \omega _t + 0_0\big)$

$I=I_m\, sin\, \theta$

$I=60\,sin\,30^0$

$I=60 \times \frac{1}{2}$

$I=30\,mA$

$I=30{\times }{{10}^{-3}}Ampere$

Jadi Arus sesaaat yang mengalir pada rangkaian adalah $30{\times }{{10}^{-3}}$ Ampere

Nilai Efektif

Nilai efektif arus atau tegangan bolak-balik adalah nilai arus dan tegangan bolak-balik yang menghasilkan efek panas (kalor) yang sama dengan suatu nilai arus dan teganga searah. Nilai efektif ditunjukkan oleh alat ukur seperti voltmeter atau amperemeter, sedangkan nilai maksimum ditunjukkan oleh osiloskop. Harga efektif dari arus atau tegangan bolak-balik dengan gelombang sinusoidal adalah $\frac{1}{ \sqrt{2} } =0,707$ kali harga maksimumnya. Secara matematis, dirumuskan sebagai berikut.

 ${{V}_{ef}}={\frac {{V}_{m}} {\sqrt {2}}}$

 ${{I}_{ef}}={\frac {{I}_{m}} {\sqrt {2}}}$

Keterangan:

${{I}_{ef}}$ : Kuat arus listrik efektif (Ampere)

${{V}_{ef}}$ : Tegangan Listrik (Volt)

$I_m$ : Kuat arus listrik maksimum (Ampere)

$V_m$ : Tegangan listrik maksimum (Volt)