√ Rumus Arus Listrik : Rumus, Penjelasan dan Contohnya

Oleh Diposting pada
4/5 - (2 votes)

Arus dan Tegangan Bolak-Balik

Pada bab sebelumnya Anda pernah mempelajari listrik statis yang membahas arus dan tegangan yang selalu memiliki nilai tetap, tidak berubah terhadap waktu yang disebut arus dan tegangan DC (Direct Current). Adapun arus dan tegangan bolak-balik adalah arus dan tegangan yang nilainya selalu berubah terhadap waktu secara periodik.

Besaran seperti ini disebut arus dan tegangan bolak-balik atau AC (Alternating Current). Apabila pada arus searah Anda dapat mengetahui nilai dan tegangannya yang selalu tetap. Maka, pada arus bolak-balik Anda akan dapat mengetahui nilai maksimum yang dihasilkan dan frekuensi osilasi yang dihasilkan oleh sumbernya.

  • Arus dan Tegangan Sinusoidal

Sumber arus bolak-balik adalah generator arus bolak-balik. Generator arus bolak-balik terdiri dari sebuah kumparan persegipanjang yang diputar dalam medan magnetik homogen.

Gaya gerak listrik yang dihasilkan oleh generator berubah secara periodik menurut fungsi sinus atau cosinus. GGL sinusoidal ini dihasilkan oleh sebuah kumparan yang berputar dengan laju sudut tetap. Tegangan yang dihasilkan berupa tegangan sinusoidal dengan persamaan sebagai berikut.

Bentuk tegangan dan arus listrik yang dihasilkan oleh sebuah gaya generator listrik AC dapat ditunjukkan pada gambar berikut ini.

Grafik yang dihasilkan oleh sumber arus bolak-balik tersebut berbentuk sinusoidal atau dikenal sebagai fungsi sinus waktu. Oleh karena itu, tegangan dan arus bolak-balik yang dihasilkan dapat dituliskan sebagai berikut.

Arus dan tegangan listrik yang memiliki fase sama disebut sefase. Jika antara tegangan dan arus listrik terdapat beda sudut fase sebesar 0

Pada saat = 0, V sudah mencapai nilai maksimum, sedangkan i baru mulai beralih dari nol menuju nilai positif. Ini berarti, V telah mendahului i sebesar 90o . Selain menggunakan sudut fase,sumbu horizontal juga dapat dianggap sebagai sumbu waktu (t). Pada saat t = 0, V telah mencapai maksimum dan i akan mencapai maksimum pada saat t = T/4. V mendahului i dengan ¼ periode (T/4) karena satu periode sama dengan 360o atau sehingga beda sudut fasenya menjadi 360o /4 = 90o = /2.

  • Diagram Fasor

Untuk menganalisis tegangan atau arus bolak-balik digunakan diagram fasor. Kata ‘fasor’ berasal adri bahas Inggris “phasor” yang disingkat dari kata-kata “phase vektor” ayangartinya vektor fase. Fasor adalah sebuah gambar anak panah yang digunakan untuk menyatakan tegangan atau arus bolak-balik. Sebagai contoh,

Proyeksi nilai V atau i pada sumbu vertikal adalah untuk menentukan nilai tegangan atau arus listrik dan sumbu horizontal diukur dalam satuan derajat atau radian

  1. Alat Ukur Tegangan dan Arus BolakBalik

Tegangan lsitrik searah diukur dengan voltmeter DC dan arus searah diukur dengan amperemeter DC. Adapun tegangan dan arus listrik bolak-balik diukur dengan voltmeter C dan amperemeter AC . 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.

Untuk melihat bentuk tegangan atau arus sinusoidal yang dihasilkan oleh sumber bolak-balik dapat digunakan alat ukur osiloskop. Sumbu vertikal menunjukkan nilai tegangan atau arus yang dihasilkan oleh sumber bolakbalik dan sumbu horizontalnya menunjukkan waktu.

Dari monitor osiloskop dapat ditentukan nilai maksimum dari tegangan atau arus listriknya da dari sumbu horizontal dapat ditentukan periode atau frekuensi dari sumber bolakbaliknya. Monitor dari sebuah osiloskop terbagi-bagi menjadi baris-baris dan kolom-kolom sehingga membentuk sebuah kotak.

Perhatikan gambar berikut!

Jika sumbu vertikal diatur pada tegangan 2 V/cm, waktu dalam arah horizontal menunjukkan 10 ms/cm dan tiap kotak memiliki ukuran 1 cm × 1 cm. Tentukanlah:

  1. tegangan maksimum sumber AC;
  2. frekuensi sumber AC.

  1. Nilai Efektif

Tegangan arus listrik pada rangkaian tegangan bolak-balik selalu berubah secara periodik sehingga menimbulkan sebuah pertanyaan, nilai apa yang terujur apabila Anda mengukur arus bolak-balik memakai amperemeter AC. Ternyata alat ukur amperemeter dan voltmeter AC mengukur harga efektif dari arus listrik dan tegangan bolak-balik.

Oleh sebab dalam keperluan besaran listrik yang memiliki harga tetap maka dalam tegangan bolak-balik ditetapkan harga efektif. Karena harga efektif memiliki nilai tetap. Harga efektif arus dan tegangan bolak-balik adalah kuat arus dan tegangan bolak-balik yang dianggap setara dengan arus dan tegangan searah yang menghasilkan jumlah kalor yang sama ketika melalui suatu pengantar dalam waktu yang sama.

Dalam waktu 1/2T (setengah periode) energi berupa kalor yangdihasilkan oleh arus efektif adalah

Energi yang dihasilkan oleh arus bolak-balik yang harganya berubah secara periodik dalam waktu 1/2 T adalah

Pada tegangan arus searah yang terukur oleh amperemeter DC dan voltmeter DC adalah harga dari arus dan tegangan yang tetap. Akan tetapi, pada alat-alat ukur listrik tegangan bolak-balik seperti amperemeter AC dan voltmeter AC yang terukur adalah harga efektif dari arus dan tegangan bolak-balik tersebut. Harga efektif dari arus atau tegangan disebut juga rms. Sebab,

  1. Harga Rata-rata

Selain harga efektif dari tangkian arus bolak-balik dapat ditentukan nilai rata-ratanya. Nilai rata-rata arus bolak-balik adalah kuat arus bolakbalik yang harganya setara dengan kuat arus searah yang memindahkan sejumlah muatan listrik yang sama dalam waktu yang sama.

demikianlah artikel dari dosenmipa.com mengenai Rumus Arus Listrik, semoga artikel ini bermanfaat bagi anda semuanya.

Posting terkait: