Pelajaran IPA Fisika Arus bolak-balik (AC)

Berikut adalah Soal Arus dan Tegangan Bolak-balik untuk kelas 12 berikut jawaban dan pembahasan

Soal Arus dan Tegangan Bolak-balik Kelas 12

Apa arus bolak-balik?

Arus bolak-balik dapat didefinisikan sebagai arus yang mengubah besarnya dan polaritas pada interval waktu reguler. Ini juga dapat didefinisikan sebagai arus listrik yang berulang kali mengubah atau membalikkan arahnya berlawanan dengan arus searah atau Arus searah (DC) yang selalu mengalir dalam satu arah.

Partikel bermuatan di Arus bolak-balik (AC) cenderung mulai bergerak dari nol. Ini meningkat secara maksimal dan kemudian berkurang kembali ke nol menyelesaikan satu siklus positif. Partikel-partikel kemudian membalikkan arah mereka dan mencapai maksimum dalam arah yang berlawanan setelah Arus bolak-balik (AC) kembali kembali ke nilai asli yang menyelesaikan siklus negatif. Siklus yang sama diulang berulang kali.

Arus bolak-balik juga disertai biasanya dengan tegangan bergantian. Selain itu, arus bolak-balik juga mudah diubah dari tingkat tegangan yang lebih tinggi ke tingkat tegangan yang lebih rendah.

Produksi Arus Bolak Balik saat ini

Arus bolak-balik dapat diproduksi atau dihasilkan dengan menggunakan perangkat yang dikenal sebagai alternator. Namun, arus bolak-balik juga dapat diproduksi dengan metode yang berbeda di mana banyak sirkuit digunakan. Salah satu cara yang paling umum atau sederhana untuk menghasilkan Arus bolak-balik (AC) adalah dengan menggunakan generator Arus bolak-balik (AC) koil tunggal dasar yang terdiri dari magnet dua kutub dan satu loop kawat yang memiliki bentuk persegi panjang.

Dalam pengaturan ini, generator Arus bolak-balik (AC)  mengikuti prinsip Faraday dari induksi elektromagnetik di mana ia mengubah energi mekanik menjadi energi listrik.

Sementara itu, Arus bolak-balik (AC) dipasok ke peralatan menggunakan 3 kabel. Mereka adalah sebagai berikut;

• Daya ditransmisikan oleh kawat panas.
• Kawat netral yang terhubung ke bumi menyediakan jalur pengembalian untuk arus di kawat panas.
• Kawat ketiga yang juga terhubung ke Bumi dikaitkan dengan bagian logam peralatan untuk terutama menghilangkan bahaya sengatan listrik.

Penerapan arus bolak-balik

Arus bolak-balik (AC) adalah bentuk arus yang sebagian besar digunakan dalam peralatan yang berbeda. Beberapa contoh arus bolak-balik termasuk sinyal audio, sinyal radio, dll. Arus bolak-balik memiliki keunggulan luas atas Arus searah (DC) karena Arus bolak-balik (AC) mampu mentransmisikan daya pada jarak yang besar tanpa kehilangan energi.

Arus bolak-balik (AC) sebagian besar digunakan di rumah dan kantor terutama karena pembangkit dan pengangkutan Arus bolak-balik (AC) di jarak jauh jauh lebih mudah. Sementara itu, Arus bolak-balik (AC) dapat dikonversi ke dan dari tegangan tinggi dengan mudah menggunakan transformer. Arus bolak-balik (AC) juga mampu menyalakan motor listrik yang lebih mengonversi energi listrik menjadi energi mekanis. Karena Arus bolak-balik (AC) ini juga menemukan penggunaannya di banyak peralatan besar seperti lemari es, mesin pencuci piring dan banyak peralatan lainnya.

Gelombang arus Bolak-balik

Sebelum kita mempelajari lebih lanjut tentang topik ini, mari kita cepat memahami beberapa istilah-istilah-istilah penting.

• Interval waktu antara nilai yang pasti dari dua siklus berturut-turut adalah periode.
• Jumlah siklus atau jumlah periode per detik adalah frekuensi.
• Nilai maksimum di kedua arah adalah amplitudo.

Bentuk gelombang normal Arus bolak-balik (AC) di sebagian besar sirkuit bersifat sinusoidal di mana periode setengah positif sesuai dengan arah positif arus dan sebaliknya. Selain itu, gelombang segitiga atau persegi juga dapat digunakan untuk mewakili bentuk gelombang arus bolak-balik.

Amplifier audio yang berurusan dengan suara analog atau sinyal musik menghasilkan gelombang Arus bolak-balik (AC) yang tidak teratur. Beberapa osilator elektronik menghasilkan ombak persegi atau gergaji.

Nilai rata-rata Arus bolak-balik (AC)

Nilai rata-rata biasanya didefinisikan sebagai rata-rata nilai instan arus bolak-balik selama siklus lengkap. Setengah siklus gelombang asimetris positif seperti tegangan sinusoid atau bentuk gelombang saat ini akan sama dengan setengah siklus negatif. Ini menyiratkan bahwa nilai rata-rata setelah penyelesaian siklus penuh sama dengan nol.

Sejak, kedua siklus melakukan beberapa pekerjaan dengan nilai rata-rata diperoleh dengan menghindari tanda-tanda. Oleh karena itu, nilai rata-rata jumlah gantian gelombang sinusoidal dapat dipertimbangkan dengan mengambil siklus positif saja.

Nilai RMS gelombang Arus bolak-balik (AC)

Nilai RMS didefinisikan sebagai akar kuadrat dari alat kuadrat dari nilai-nilai instan. Ini juga dapat digambarkan sebagai jumlah daya Arus bolak-balik (AC) yang menghasilkan efek pemanasan yang sama dengan daya Arus searah (DC) yang setara.

"RMS" adalah singkatan dari Root Mean Square, dan merupakan cara untuk menyatakan kuantitas tegangan atau Arus bolak-balik (AC) dalam istilah yang secara fungsional setara dengan Arus searah (DC). Misalnya, 10 volt AC RMS adalah jumlah tegangan yang akan menghasilkan jumlah pembuangan panas yang sama pada resistor dengan nilai yang diberikan sebagai catu daya Arus searah (DC) 10 volt.

Diagram phasor.

Diagram phasor digunakan untuk menentukan hubungan fase antara dua atau lebih gelombang sinus yang diperbanyak dengan frekuensi yang sama. Di sini, kami menggunakan istilah "lead", "lag" dan juga "dalam fase", "out-of-fase" untuk menunjukkan hubungan antara satu bentuk gelombang dengan yang lain.

Sirkuit Arus bolak-balik (AC) hanya mengandung resistensi

Sirkuit Arus bolak-balik (AC) resistif murni hanya mengandung resistensi murni R ohm. Tidak akan ada efek induktansi dan kapasitansi di sirkuit ini. Arus alternatif dan tegangan bergerak di sepanjang kedua arah sebagai mundur dan maju. Oleh karena itu, arus dan tegangan mengikuti bentuk sinus.

Dalam rangkaian resistif murni, daya dihamburkan oleh resistor dan fase tegangan dan arus tetap sama. Ini berarti bahwa tegangan dan arus mencapai nilai maksimum secara bersamaan.

Arus Bolak-balik (AC)

Arus bolak-balik menggambarkan aliran muatan yang berubah arah secara berkala. Akibatnya, level tegangan juga terbalik seiring dengan arus. Arus bolak-balik (AC) digunakan untuk mengalirkan listrik ke rumah, gedung perkantoran, dll.

Menghasilkan Arus bolak-balik (AC)

Arus bolak-balik (AC) dapat diproduksi menggunakan alat yang disebut alternator. Perangkat ini adalah jenis generator listrik khusus yang dirancang untuk menghasilkan arus bolak-balik.

Sebuah loop kawat berputar di dalam medan magnet, yang menginduksi arus di sepanjang kawat. Rotasi kawat dapat berasal dari berbagai cara: turbin angin, turbin uap, air yang mengalir, dan sebagainya. Karena kawat berputar dan memasuki polaritas magnet yang berbeda secara berkala, tegangan dan arus bergantian pada kawat. Berikut adalah animasi singkat yang menunjukkan prinsip ini:

Menghasilkan Arus bolak-balik (AC) dapat dibandingkan dengan analogi air kami sebelumnya:

Untuk menghasilkan Arus bolak-balik (AC) dalam satu set pipa air, kami menghubungkan engkol mekanis ke piston yang menggerakkan air di dalam pipa bolak-balik (arus "alternatif" kami). Perhatikan bahwa bagian pipa yang terjepit masih memberikan hambatan terhadap aliran air terlepas dari arah alirannya.

Bentuk gelombang

Arus bolak-balik (AC) bisa datang dalam beberapa bentuk, selama tegangan dan arusnya bolak-balik. Jika kita menghubungkan osiloskop ke sirkuit dengan Arus bolak-balik (AC) dan memplot tegangannya dari waktu ke waktu, kita mungkin melihat sejumlah bentuk gelombang yang berbeda. Jenis Arus bolak-balik (AC) yang paling umum adalah gelombang sinus. Arus bolak-balik (AC) di sebagian besar rumah dan kantor memiliki tegangan berosilasi yang menghasilkan gelombang sinus.

• Bentuk umum lainnya dari Arus bolak-balik (AC) termasuk gelombang persegi dan gelombang segitiga:
• Gelombang persegi sering digunakan dalam elektronik digital dan switching untuk menguji operasinya.
• Gelombang segitiga ditemukan dalam sintesis suara dan berguna untuk menguji elektronik linier seperti amplifier.

Arus Bolak-balik vs Arus Langsung

Meskipun Arus searah (DC) berguna dan mudah dipahami, ini bukan satu-satunya "jenis" listrik yang digunakan. Sumber listrik tertentu (terutama generator elektromekanis putar) secara alami menghasilkan tegangan bolak-balik dalam polaritas, membalikkan positif dan negatif dari waktu ke waktu.

Baik sebagai polaritas peralihan tegangan atau sebagai arus bolak-balik, "jenis" listrik ini dikenal sebagai Arus Bolak-balik (AC):

arus searah dan bolak-balik (AC dan Arus searah (DC))

Arus searah vs arus bolak-balik

Simbol umum baterai digunakan sebagai simbol umum untuk sumber tegangan Arus searah (DC) apa pun, sedangkan lingkaran dengan garis bergelombang di dalamnya adalah simbol umum untuk sumber tegangan Arus bolak-balik (AC) apa pun.

Orang mungkin bertanya-tanya mengapa ada orang yang mau repot dengan hal seperti Arus bolak-balik (AC). Memang benar bahwa dalam beberapa kasus Arus bolak-balik (AC) tidak memiliki keunggulan praktis dibandingkan Arus searah (DC).

Dalam aplikasi di mana listrik digunakan untuk menghilangkan energi dalam bentuk panas, polaritas atau arah arus tidak relevan, selama ada cukup tegangan dan arus ke beban untuk menghasilkan panas yang diinginkan (disipasi daya). Namun, dengan Arus bolak-balik (AC) dimungkinkan untuk membangun generator listrik, motor, dan sistem distribusi daya yang jauh lebih efisien daripada Arus searah (DC), sehingga kami menemukan Arus bolak-balik (AC) digunakan terutama di seluruh dunia dalam aplikasi daya tinggi.

Untuk menjelaskan secara detail mengapa demikian, diperlukan sedikit latar belakang pengetahuan tentang Arus bolak-balik (AC).

Alternator Arus bolak-balik (AC)

Jika sebuah mesin dibangun untuk memutar medan magnet di sekitar satu set gulungan kawat stasioner dengan memutar poros, tegangan Arus bolak-balik (AC) akan dihasilkan di seluruh gulungan kawat saat poros itu diputar, sesuai dengan Hukum Faraday tentang induksi elektromagnetik.

Terhubung ke beban, polaritas tegangan balik ini akan menciptakan arah arus balik di sirkuit. Semakin cepat poros alternator diputar, semakin cepat magnet berputar, menghasilkan tegangan dan arus bolak-balik yang lebih sering berganti arah dalam waktu tertentu.

Sementara generator Arus searah (DC) bekerja dengan prinsip umum induksi elektromagnetik yang sama, konstruksinya tidak sesederhana rekan-rekan Arus bolak-balik (AC)-nya.

Generator  Arus bolak-balik (AC)

Dengan generator Arus searah (DC), kumparan kawat dipasang di poros di mana magnet berada pada alternator Arus bolak-balik (AC), dan sambungan listrik dibuat ke kumparan berputar ini melalui "sikat" karbon stasioner yang menghubungi strip tembaga pada poros yang berputar.

Semua ini diperlukan untuk mengalihkan polaritas keluaran koil yang berubah ke sirkuit eksternal sehingga sirkuit eksternal melihat polaritas konstan:

Generator akan menghasilkan dua pulsa tegangan per putaran poros, kedua pulsa dalam arah yang sama (polaritas). Agar generator Arus searah (DC) menghasilkan tegangan konstan, daripada pulsa tegangan singkat sekali setiap 1/2 putaran, ada beberapa set kumparan yang membuat kontak terputus-putus dengan sikat.

Masalah yang terkait dengan membuat dan memutuskan kontak listrik dengan kumparan bergerak harus jelas (percikan dan panas), terutama jika poros generator berputar dengan kecepatan tinggi. Jika atmosfir di sekitar mesin mengandung uap yang mudah terbakar atau meledak, masalah praktis kontak sikat penghasil percikan menjadi lebih besar.

Generator Arus bolak-balik (AC) (alternator) tidak memerlukan sikat dan komutator untuk bekerja, sehingga kebal terhadap masalah yang dialami oleh generator Arus searah (DC) ini.

Motor Arus bolak-balik (AC)

Manfaat Arus bolak-balik (AC) di atas Arus searah (DC) berkaitan dengan desain generator juga tercermin dalam motor listrik.

Sementara motor Arus searah (DC) memerlukan penggunaan sikat untuk membuat kontak listrik dengan gulungan kawat yang bergerak, motor Arus bolak-balik (AC) tidak. Faktanya, desain motor Arus bolak-balik (AC) dan Arus searah (DC) sangat mirip dengan generatornya (identik untuk tutorial ini), motor Arus bolak-balik (AC) bergantung pada medan magnet balik yang dihasilkan oleh arus bolak-balik melalui gulungan kawat stasionernya untuk memutar magnet yang berputar. berputar pada porosnya, dan motor Arus searah (DC) bergantung pada kontak sikat yang membuat dan memutus koneksi untuk membalikkan arus melalui kumparan yang berputar setiap 1/2 putaran (180 derajat).

Transformer

Jadi kita tahu bahwa generator Arus bolak-balik (AC) dan motor Arus bolak-balik (AC) cenderung lebih sederhana daripada generator Arus searah (DC) dan motor Arus searah (DC). Kesederhanaan relatif ini diterjemahkan ke dalam keandalan yang lebih besar dan biaya produksi yang lebih rendah. Tapi apa lagi yang baik untuk Arus bolak-balik (AC)? Tentunya harus ada lebih dari detail desain generator dan motor! Memang ada.

Ada efek elektromagnetisme yang dikenal sebagai induksi timbal balik, di mana dua atau lebih gulungan kawat ditempatkan sehingga medan magnet yang berubah yang diciptakan oleh satu menginduksi tegangan pada yang lain. Jika kita memiliki dua kumparan induktif yang saling menguntungkan dan kita memberi energi pada satu kumparan dengan Arus bolak-balik (AC), kita akan menciptakan tegangan Arus bolak-balik (AC) pada kumparan lainnya. Ketika digunakan seperti itu, perangkat ini dikenal sebagai transformator:

Trafo “mengubah” tegangan dan arus Arus bolak-balik (AC).

Signifikansi mendasar dari sebuah transformator adalah kemampuannya untuk menaikkan atau menurunkan tegangan dari kumparan bertenaga ke kumparan tidak bertenaga. Tegangan Arus bolak-balik (AC) yang diinduksi pada kumparan tanpa daya ("sekunder") sama dengan tegangan Arus bolak-balik (AC) pada kumparan bertenaga ("primer") dikalikan dengan rasio putaran kumparan sekunder terhadap lilitan kumparan primer.

Jika kumparan sekunder memberi daya pada beban, arus yang melalui kumparan sekunder adalah kebalikannya: arus kumparan primer dikalikan dengan rasio lilitan primer dan sekunder. Hubungan ini memiliki analogi mekanik yang sangat dekat, menggunakan torsi dan kecepatan untuk mewakili tegangan dan arus, masing-masing:

Jika rasio belitan dibalik sehingga kumparan primer memiliki lilitan yang lebih sedikit daripada kumparan sekunder, transformator “menaikkan” tegangan dari tingkat sumber ke tingkat yang lebih tinggi pada beban:

Kemampuan transformator untuk menaikkan atau menurunkan tegangan Arus bolak-balik (AC) dengan mudah memberikan Arus bolak-balik (AC) keuntungan yang tidak tertandingi oleh Arus searah (DC) dalam bidang distribusi daya pada gambar di bawah ini.

Saat mentransmisikan daya listrik jarak jauh, jauh lebih efisien untuk melakukannya dengan tegangan yang dinaikkan dan arus yang diturunkan (kawat berdiameter lebih kecil dengan rugi daya resistif yang lebih kecil), kemudian turunkan tegangan dan arus kembali untuk industri, bisnis, atau penggunaan konsumen.

Transformator memungkinkan transmisi energi listrik tegangan tinggi jarak jauh yang efisien.

Teknologi transformator telah membuat distribusi tenaga listrik jarak jauh menjadi praktis. Tanpa kemampuan untuk menaikkan dan menurunkan tegangan secara efisien, akan sangat mahal untuk membangun sistem tenaga untuk apa pun kecuali penggunaan jarak dekat (paling banyak dalam beberapa mil).

Berguna seperti transformator, mereka hanya bekerja dengan Arus bolak-balik (AC), bukan Arus searah (DC). Karena fenomena induktansi timbal balik bergantung pada perubahan medan magnet, dan arus searah (Arus searah (DC)) hanya dapat menghasilkan medan magnet yang stabil, transformator tidak akan bekerja dengan arus searah.

Tentu saja, arus searah dapat diinterupsi (berdenyut) melalui belitan primer transformator untuk menciptakan medan magnet yang berubah (seperti yang dilakukan pada sistem pengapian otomotif untuk menghasilkan daya busi tegangan tinggi dari baterai Arus searah (DC) bertegangan rendah), tetapi Arus searah (DC) berdenyut tidak jauh berbeda dari Arus bolak-balik (AC).

Mungkin lebih dari alasan lain, inilah mengapa Arus bolak-balik (AC) menemukan aplikasi yang begitu luas dalam sistem tenaga.

Arus bolak-balik sangat penting dalam elektronik karena satu alasan sederhana: Arus listrik yang dapat Anda akses dengan mencolokkan sirkuit ke stopkontak di dinding adalah arus bolak-balik.

Arus listrik yang mengalir terus menerus dalam satu arah disebut arus searah, atau Arus searah (DC). Dalam rangkaian arus searah, arus disebabkan oleh elektron yang semuanya berbaris dan bergerak dalam satu arah.

Dalam kawat yang membawa arus searah, elektron melompat dari atom ke atom sambil bergerak dalam satu arah. Jadi, elektron tertentu yang memulai perjalanannya di salah satu ujung kawat pada akhirnya akan berakhir di ujung kawat yang lain.

Dalam arus bolak-balik, elektron tidak bergerak hanya dalam satu arah. Sebaliknya, mereka melompat dari atom ke atom dalam satu arah untuk sementara waktu, dan kemudian berbalik dan melompat dari atom ke atom dalam arah yang berlawanan. Seringkali, elektron berubah arah. Dalam arus bolak-balik, elektron tidak bergerak maju terus. Sebaliknya, mereka hanya bergerak maju mundur.

Ketika elektron dalam arus bolak-balik beralih arah, arah arus dan tegangan rangkaian terbalik dengan sendirinya. Dalam sistem distribusi tenaga publik di Amerika Serikat, (termasuk arus rumah tangga), tegangan membalik sendiri 60 kali per detik. Di beberapa negara, tegangan membalik sendiri 50 kali per detik.

Tingkat di mana arus bolak balik arah disebut frekuensi, dinyatakan dalam hertz. Jadi, arus rumah tangga standar di Amerika Serikat adalah 60 Hz.

Dalam rangkaian arus bolak-balik, tegangan, dan karena itu arus, selalu berubah. Namun, tegangan tidak langsung membalikkan polaritas. Sebaliknya, tegangan terus meningkat dari nol hingga mencapai tegangan maksimum, yang disebut tegangan puncak.

Kemudian, tegangan mulai menurun lagi kembali ke nol. Tegangan kemudian membalikkan polaritas dan turun di bawah nol, sekali lagi menuju tegangan puncak tetapi polaritas negatif. Ketika mencapai tegangan negatif puncak, ia mulai naik kembali hingga mencapai nol. Kemudian siklus berulang.

Perubahan tegangan yang berayun penting karena hubungan dasar antara medan magnet dan arus listrik. Ketika konduktor (seperti kawat) bergerak melalui medan magnet, medan magnet menginduksi arus dalam kawat. Tetapi jika konduktor itu stasioner relatif terhadap medan magnet, tidak ada arus yang diinduksi.

Gerakan fisik tidak diperlukan untuk menciptakan efek ini. Jika konduktor tetap pada posisi tetap tetapi kemudian intensitas medan magnet meningkat atau menurun (yaitu, jika medan magnet mengembang atau berkontraksi), arus diinduksi dalam konduktor sama seperti jika medan magnet tetap dan konduktor secara fisik bergerak melintasi lapangan.

Karena tegangan dalam arus bolak-balik selalu meningkat atau menurun ketika polaritas berayun dari positif ke negatif dan kembali lagi, medan magnet yang mengelilingi arus selalu runtuh atau berkembang. Jadi, jika Anda menempatkan konduktor di dalam medan magnet yang mengembang dan runtuh ini, arus bolak-balik akan diinduksi dalam konduktor.

Dengan arus bolak-balik, adalah mungkin untuk arus dalam satu kawat untuk menginduksi arus di kawat yang berdekatan, meskipun tidak ada kontak fisik antara kabel.

Intinya adalah ini: Arus bolak-balik dapat digunakan untuk membuat medan magnet yang berubah, dan mengubah medan magnet dapat digunakan untuk membuat arus bolak-balik. Hubungan antara arus bolak-balik dan medan magnet ini memungkinkan tiga perangkat penting:

Alternator: Perangkat yang menghasilkan arus bolak-balik dari sumber gerakan berputar, seperti turbin yang digerakkan oleh air atau uap yang mengalir atau kincir angin. Alternator bekerja dengan menggunakan gerakan memutar untuk memutar magnet yang ditempatkan di dalam gulungan kawat. Saat magnet berputar, medan magnetnya bergerak, yang menginduksi arus bolak-balik dalam kawat melingkar.

Motor: Kebalikan dari alternator. Ini mengubah arus bolak-balik menjadi gerakan berputar. Dalam bentuknya yang paling sederhana, motor hanyalah sebuah alternator yang terhubung ke belakang. Sebuah magnet dipasang pada poros yang dapat berputar; magnet ditempatkan di dalam lilitan kumparan kawat.

Ketika arus bolak-balik diterapkan pada kumparan, medan magnet naik dan turun yang diciptakan oleh arus menyebabkan magnet berputar, yang memutar poros.

Trafo: Terdiri dari dua gulungan kawat yang ditempatkan dalam jarak dekat. Jika arus bolak-balik ditempatkan pada salah satu kumparan, medan magnet yang runtuh dan meluas akan menginduksi arus bolak-balik pada kumparan lainnya.

Arus bolak-balik (Arus bolak-balik (AC)) adalah arus listrik yang secara berkala membalikkan arah dan mengubah besarannya terus menerus dengan waktu berbeda dengan arus searah (Arus searah (DC)) yang hanya mengalir dalam satu arah. Arus bolak-balik adalah bentuk di mana daya listrik dikirim ke bisnis dan tempat tinggal, dan itu adalah bentuk energi listrik yang biasanya digunakan konsumen ketika mereka pasang peralatan dapur, televisi, penggemar, dan lampu listrik ke dalam soket dinding. Sumber umum daya Arus searah (DC) adalah sel baterai dalam senter. Singkatan Arus bolak-balik (AC) dan Arus searah (DC) sering digunakan untuk berarti hanya bergantian dan mengarahkan, seperti ketika mereka memodifikasi arus atau tegangan.

Bentuk gelombang biasa dari arus bolak-balik di sebagian besar sirkuit listrik listrik adalah gelombang sinus, yang setengah periode positif sesuai dengan arah positif arus dan sebaliknya. Dalam aplikasi tertentu, seperti amplifier gitar, bentuk gelombang yang berbeda digunakan, seperti gelombang segitiga atau gelombang persegi. Sinyal audio dan radio yang dilakukan pada kabel listrik juga merupakan contoh arus bolak-balik. Jenis-jenis informasi arus bolak-balik ini seperti suara (audio) atau gambar (video) kadang-kadang dibawa dengan modulasi sinyal pembawa Arus bolak-balik (AC). Arus ini biasanya bergantian pada frekuensi yang lebih tinggi daripada yang digunakan dalam transmisi daya.

Arus bolak-balik, singkatan Arus bolak-balik (AC), aliran muatan listrik yang secara berkala membalikkan. Itu dimulai, katakanlah, dari nol, tumbuh menjadi maksimal, berkurang menjadi nol, membalikkan, mencapai maksimum di arah yang berlawanan, kembali lagi ke nilai asli, dan mengulangi siklus ini tanpa batas. Interval waktu antara pencapaian nilai yang pasti pada dua siklus berturut-turut disebut periode, jumlah siklus atau periode per detik adalah frekuensi, dan nilai maksimum di kedua arah adalah amplitudo arus bolak-balik. Frekuensi rendah, seperti 50 dan 60 siklus per detik (Hertz), digunakan untuk daya domestik dan komersial, tetapi arus frekuensi bergantian sekitar 100.000.000 siklus per detik (100 megahertz) digunakan di televisi dan dari beberapa ribu megahertz dalam radar atau komunikasi microwave. Telepon seluler beroperasi pada frekuensi sekitar 1.000 megahertz (1 gigahertz).

Baterai, bahan bakar dan Solarcell semua menghasilkan sesuatu yang disebut arus searah (Arus searah (DC)). Terminal positif dan negatif dari baterai selalu, positif dan negatif. Saat ini selalu mengalir ke arah yang sama di antara kedua terminal tersebut.

Kekuatan yang berasal dari pembangkit listrik, di sisi lain, disebut arus bolak-balik (Arus bolak-balik (AC)). Arah arus terbalik, atau bergantian, 60 kali per detik (di A.S.) atau 50 kali per detik (di Eropa, misalnya). Daya yang tersedia di soket dinding di Amerika Serikat adalah 120 volt, daya Arus bolak-balik (AC) 60-siklus.

Keuntungan besar yang diberikan arus bolak-balik untuk grid daya adalah fakta bahwa relatif mudah untuk mengubah tegangan daya, menggunakan perangkat yang disebut transformator. Perusahaan-perusahaan listrik menghemat banyak uang dengan cara ini, menggunakan tegangan yang sangat tinggi untuk mentransmisikan daya jarak jauh.

Bagaimana cara kerjanya? Nah, katakanlah Anda memiliki pembangkit listrik yang dapat menghasilkan daya 1 juta watt. Salah satu cara untuk mentransmisikan kekuatan itu akan mengirim 1 juta amp pada 1 volt. Cara lain untuk mentransmisikannya adalah mengirim 1 amp pada 1 juta volt. Mengirim 1 amp hanya membutuhkan kawat tipis, dan tidak banyak daya hilang untuk panas selama transmisi. Mengirim 1 juta amp akan membutuhkan kawat besar.

Jadi perusahaan-perusahaan listrik mengkonversi arus bolak-balik ke tegangan yang sangat tinggi untuk transmisi (seperti 1 juta volt), maka jatuhkan kembali ke tegangan yang lebih rendah untuk distribusi (seperti 1.000 volt), dan akhirnya turun ke 120 volt di dalam rumah untuk keselamatan. Seperti yang Anda bayangkan, jauh lebih sulit untuk membunuh seseorang dengan 120 volt daripada dengan 1 juta volt (dan sebagian besar kematian listrik dicegah sama sekali hari ini menggunakan outlet GFCI). Untuk mempelajari lebih lanjut, bArus bolak-balik (AC)a cara kerja grid daya.

Tesla, Topsy dan Edison

Persaingan pahit antara penemu yang cerdas listrik mungkin terdengar fiksi, tetapi ketegangan antara Thomas Edison dan Nikola Tesla nyata. Tesla memperjuangkan arus bolak-balik, sementara Edison bersikeras bahwa itu terlalu berbahaya. Satu-satunya korban dalam "perang arus" ini adalah hewan Edison secara terbuka disetrum dengan sistem tegangan tinggi Tesla untuk membuktikan maksudnya. Para korban awal adalah anjing dan kucing, tetapi Edison akhirnya menyetrum gajah bernama Topsy [Sumber: Ruddick].

Ketika subjek listrik muncul, Anda akan sering mendengar tentang landasan listrik, atau hanya tanah. Misalnya, generator listrik akan berkata, "Pastikan untuk menempel pada tanah bumi sebelum menggunakan," atau alat mungkin memperingatkan, "Jangan gunakan tanpa tempat yang tepat."

Ternyata perusahaan listrik menggunakan bumi sebagai salah satu kabel dalam sistem daya. Planet ini adalah konduktor yang baik, dan itu besar, jadi itu membuat jalur pengembalian yang praktis untuk elektron. "Ground" di grid distribusi daya benar-benar tanah yang ada di sekitar Anda ketika Anda berjalan di luar. Ini adalah kotoran, batu, air tanah dan sebagainya.

Jika Anda melihat tiang utilitas, Anda mungkin akan dapat melihat kawat telanjang yang mengalir di sisi tiang. Ini menghubungkan kawat tanah udara langsung ke tanah. Setiap tiang utilitas di planet ini memiliki kawat telanjang seperti ini. Jika Anda pernah menonton perusahaan listrik menginstal tiang baru, Anda akan melihat bahwa akhir dari kawat telanjang dijepit dalam koil ke pangkal tiang. Koil itu berhubungan langsung dengan bumi begitu kutub diinstal, dan dikuburkan di bawah tanah 6 hingga 10 meter (2 hingga 3 meter). Jika Anda memeriksa tiang dengan hati-hati, Anda akan melihat bahwa kawat tanah yang berjalan antara kutub melekat pada koneksi langsung ini ke tanah.

Demikian pula, dekat meteran listrik di rumah atau apartemen Anda ada batang tembaga panjang 6 kaki (2 meter) yang didorong ke tanah. Plug tanah dan semua colokan netral dari setiap outlet di rumah Anda terhubung ke batang ini.

Arus bolak-balik (Arus bolak-balik (AC)) adalah arus listrik yang membalikkan arah siklikal - tidak seperti arus langsung (Arus searah (DC)), yang selalu melakukan perjalanan dengan cara yang sama, seperti halnya dengan apa pun yang didukung oleh baterai, misalnya. Arus bolak-balik (AC) adalah arus berjalan melalui kabel listrik dan peralatan di rumah Anda. Besarnya arus Arus bolak-balik (AC) bervariasi, tumbuh dari nol ke maksimum positif dan kemudian mengurangi kembali ke nol sebelum pembalikan arus menyebabkan arus secara bertahap mencapai maksimum negatif dan kemudian kembali ke nol sekali lagi. Jumlah kali arus bolak-balik berulang siklus penuh per detik adalah frekuensi dan maksimum jangkauan arus di kedua arah adalah amplitudo. Bentuk gelombang dari sirkuit daya arus bolak-balik adalah gelombang sinus.

Menempatkan berbagai komponen dalam sirkuit yang didukung oleh sumber Arus bolak-balik (AC) dapat mempengaruhi gelombang sinus untuk arus dan tegangan melintasi sirkuit yang memicu aliran arus, seperti yang ditunjukkan dalam tutorial ini. Diilustrasikan di bawah ini adalah sirkuit sederhana dengan catu daya bolak-balik saat ini. Resistor ideal, kapasitor atau induktor dapat ditempatkan di sirkuit dengan membuat pilihan yang sesuai dari menu tarik-turun komponen. Tegangan (diukur dalam volt) dan arus (diukur dalam AMPS) di sirkuit berfluktuasi karena arus bolak-balik, seperti yang terlihat dalam bArus bolak-balik (AC)aan pada meter di sirkuit.

Hubungan antara tegangan dan arus lebih lanjut ditekankan oleh diagram phasor di sudut kiri bawah, yang menunjukkan osilasi mereka sebagai vektor yang berputar. Ketika vektor menunjukkan ke atas sepanjang sumbu Y, tegangan atau arus telah mencapai nilai maksimum yang positif, dan ketika itu menunjuk ke bawah sepanjang sumbu yang sama, maksimum negatif telah tercapai. Sumbu x horizontal menunjukkan nilai nol. Di sudut kanan bawah jendela tutorial, grafik menunjukkan amplitudo (sumbu y) dari kedua tegangan dan arus seiring waktu (sumbu x). Perhatikan perubahan diagram dan grafik ketika komponen yang berbeda ditempatkan di sirkuit.

Ketika sirkuit hanya mengandung resistor murni, arus dan tegangan secara terus menerus dalam fase satu sama lain. Namun, ketika kapasitor murni ada di sirkuit, arus ini berada pada puncak maksimum ketika tegangan berada pada nol; Dalam hal ini, arus dikatakan memimpin tegangan sebesar 90 derajat. Jika induktor murni dipilih, kebalikannya terjadi: tegangan memimpin arus hingga 90 derajat. Tentu saja, resistensi murni, kapasitansi dan induktansi umumnya tidak terjadi pada aplikasi dunia nyata. Akibatnya, perbedaan dalam hubungan fase antara arus dan tegangan dapat bervariasi secara signifikan dari korelasi ideal yang disajikan dalam tutorial.

Anda dapat menyesuaikan seberapa cepat animasi interaktif ini berjalan dengan slider kecepatan applet. Memperlambatnya untuk melihat hubungan yang baik di antara berbagai komponen tutorial. Percepat untuk pengertian yang sedikit lebih realistis mengenai seberapa cepat perubahan ini sebenarnya terjadi. Tutorial ini tidak dapat menggambarkan kecepatan sebenarnya fluktuasi dalam tegangan Arus bolak-balik (AC), yang melewati siklus penuh - berubah dari positif ke negatif dan kembali lagi - 60 kali per detik di AS, 50 kali per detik di Eropa.

Arus bolak-balik (Arus bolak-balik (AC)) adalah ketika muatan listrik mengubah arah secara berkala. Sebagai perbandingan, arus searah (Arus searah (DC)) adalah ketika muatan listrik hanya mengalir dalam satu arah. Di AS, arah arus membalik / bergantian pada 60 Hertz (siklus / detik). Bentuk gelombang yang paling umum dengan Arus bolak-balik (AC) adalah gelombang sinus; Meskipun, gelombang persegi dan segitiga adalah bentuk gelombang lain untuk Arus bolak-balik (AC).

Jenis khusus generator listrik, yang disebut alternator, dirancang untuk menghasilkan arus bolak-balik. Bagaimana karya alternator ada di sana adalah magnet berputar yang dikenal sebagai rotor dan luka konduktor dalam gulungan pada inti besi yang disebut stator. Ketika stator membuat rotasi lengkap, gaya elektromotif dalam bentuk arus diinduksi di stator, menghasilkan tegangan Arus bolak-balik (AC). Daya Arus bolak-balik (AC) digunakan untuk memberikan daya ke rumah, gedung perkantoran, dll. Daya Arus bolak-balik (AC) juga dapat digunakan untuk memberi daya pada motor listrik, seperti mesin pencuci piring dan lemari es.

Cara kerjanya Operasi alternator 

Membuat dan mengangkut Arus bolak-balik (AC) di jarak jauh relatif mudah. Perusahaan listrik mengirim voltase yang sangat tinggi untuk dapat mentransmisikan daya jarak jauh. Arus bolak-balik (AC) dapat dikonversi ke dan dari voltase tinggi dengan mudah melalui penggunaan transformer. Beberapa transformator digunakan untuk mendapatkan jumlah yang tepat dari daya Arus bolak-balik (AC) dari pembangkit listrik ke rumah.

Pertama, listrik dihasilkan dengan generator besar baik dengan angin, batu bara, gas alam, atau air. Selanjutnya, Arus bolak-balik (AC) melewati transformator untuk meningkatkan tegangan untuk memungkinkan daya untuk menempuh jarak jauh. Muatan listrik mengalir melalui saluran transmisi tegangan tinggi. Kemudian mencapai gardu, di mana tegangan diturunkan sehingga dapat dikirim pada saluran listrik yang lebih kecil. Biaya bepergian melalui garis distribusi ke lingkungan di mana transformator yang lebih kecil mengurangi tegangan lagi untuk membuat daya aman untuk digunakan di rumah. Kekuatan kemudian terhubung ke rumah di mana ia melewati satu meter yang mengukur seberapa besar daya yang digunakan rumah tangga. Saat ini melewati panel layanan, di mana pemutus / sekering melindungi kabel agar tidak kelebihan beban. Listrik kemudian bergerak melalui kabel ke outlet dan beralih di rumah.

Cara kerjanya Pengangkut Listrik

Beberapa perangkat akan memerlukan adaptor Arus bolak-balik (AC), yang akan menggunakan transformator lain untuk mengkonversi arus listrik yang diterima oleh outlet listrik ke dalam arus bolak-balik yang lebih rendah yang dapat digunakan perangkat elektronik. Jumlah transformator yang harus dilalui saat ini tergantung pada jumlah maksimum arus yang dapat ditangani oleh perangkat elektronik.

Tag:

contoh sumber arus listrik bolak-balik

materi arus bolak-balik

contoh soal arus bolak-balik

arus bolak-balik disebut juga

contoh arus bolak balik dalam kehidupan sehari hari

rumus arus bolak-balik

arus dc

materi arus bolak-balik kelas 12 pdf

contoh soal essay arus listrik bolak-balik

contoh soal arus bolak-balik (ac)

soal dan pembahasan arus bolak-balik pdf

soal arus bolak-balik dan pembahasan

contoh soal arus bolak-balik kelas 12

soal pilihan ganda arus bolak-balik kelas 12

arus dan tegangan sinusoidal

soal arus bolak balik sbmptn