TUGAS MATA KULIAH RANGKAIAN LISTRIK 2
MAKALAH
Tentang
ARUS LISTRIK AC
DISUSUN OLEH :
NAMA : INDRO
NIM : 13050514003
KELAS : PTE-A
UNIVERSITAS NEGERI SURABAYA
FAKULTAS TEKNIK
JURUSAN TEKNIK ELEKTRO
KATA PENGANTAR
Puji syukur kehadirat Tuhan Yang Maha Kuasa atas segala limpahan Rahmat, Inayah, Taufik dan Hinayahnya sehingga saya dapat menyelesaikan penyusunan makalah ini dalam bentuk maupun isinya yang sangat sederhana. Dimana makalah ini disusun untuk memenuhi tugas Mata Kuliah Rangkaian Listrik 2. Semoga makalah ini dapat dipergunakan sebagai salah satu acuan, petunjuk maupun pedoman bagi pembaca.
Harapan saya semoga makalah ini membantu menambah pengetahuan dan pengalaman bagi para pembaca, sehingga saya dapat memperbaiki bentuk maupun isi makalah ini sehingga kedepannya dapat lebih baik.
Makalah ini saya akui masih banyak kekurangan karena pengalaman yang saya miliki sangat kurang. Oleh kerena itu saya harapkan kepada para pembaca untuk memberikan masukan-masukan yang bersifat membangun untuk kesempurnaan makalah ini.
Surabaya, 30 April 2014
DAFTAR ISI
Halaman Sampul
Kata Pengantar...2
Daftar Isi...3
Bab I Pendahuluan...4
1.1. Latar Belakang...4
Bab II Pembahasan Rangkaian Listrik AC...6
2.1. Isyarat AC...6
2.2. Reaktansi Induktif...7
2.3. Reaktansi Kapasitif...9
2.4. Impedansi...11
Bab III Penutup...14
3.1. Kesimpulan...14
3.2. Saran...14
BAB I PENDAHULUAN
1.1. Latar Belakang
A. Asal mula arus listrik AC
Akhir abad 19, Nicola Tesla dan George Westinghouse memenangkan proposal pendistribusian daya dengan menggunakan arus bolak-balik (ac) di Amerika Serikat mengalahkan Thomas Edison yang mengusulkan arus searah (dc) untuk pendistribusian. Arus ac memiliki keunggulan efisiensi energy pada saat dihantarkan sementara pada arus DC Daya berubah menjadi kalor (panas) yang sangat besar.
Diagram arus bolak-balik (garis hijau) dan arus searah (garis merah)
Arus bolak-balik (AC/alternating current) adalah arus listrik dimana besarnya dan arahnya arus berubah-ubah secara bolak-balik. Berbeda dengan arus searah dimana arah arus yang mengalir tidak berubah-ubah dengan waktu. Bentuk gelombang dari listrik arus bolak-balik biasanya berbentuk gelombang sinusoida[1], 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)[2] atau bentuk gelombang segi empat (square wave)[3].
Sumber arus bolak-balik adalah generator arus bolak-balik. Prinsip dasar generator arus bolak-balik adalah sebuah kumparan berputar dengan kecepatan sudut ω yang berada didalam medan megnetik. Generator ini menghasilkan gaya listrik induksi yang berbentuk sinusoida, dapat dinyatakan secara matematik.
(a) Tegangan bolak-balik dan (b) arus bolak-balik.
V =Vm sin ωt = Vm sin 2πft = Vmsin 2μT
t
I =Im sin ωt = Im sin 2πft = Imsin 2μT
t
Dengan :
V,I = tegangan sesat (V), arus sesaat (A)
Vm,Im = tegangan maksimum (V), arus maksimum (A),
f = Frekwensi (Hz),
T = periode (s),
T = waktu (s),
BAB II PEMBAHASAN RANGKAIAN LISTRIK AC
2.1 Isyarat AC
Isyarat AC merupakan bentuk gelombang yang sangat penting dalam bidang elektronika. Isyarat AC biasa ditulis sebagai :
A sin (w t +q )
dimana A merupakan amplitudo (harga puncak), q adalah fase awal dan w adalah frekuensi.
Perlu dipertegas di sini bahwa w biasa disebut frekuensi anguler dengan satuan radian per detik (rad s-1), sedangkan f biasa digunakan untuk menunjukkan frekuensi dari sumber tegangan dengan satuan hertz (Hz).
Dalam satu periode, fase dari gelombang sinus berubah dengan 1 putaran (cycle), atau 2p radian, karenanya kedua frekuensi mempunyai hubungan w = 2pf
dimana biasanya berharga f = 50 atau 60 Hz.
Alasan utama penggunaan tegangan AC adalah karena kemudahannya untuk ditransmisikan pada tegangan tinggi dan dengan arus yang rendah, kemudian dengan mudah tegangannya dapat diturunkan dengan menggunakan transformator. Beberapa tipe isyarat yang penting untuk interval frekuensi antara lain:
50 HZ : sumber daya ac
20 - 20000 Hz : isyarat audio 0,5 - 1.5 MHz : radio AM
I - 1000 MHz : komunikasi radio (termasuk TV dan radio FM).
2.2 Reaktansi Induktif
Berbeda dengan rangkaian AC resitif dimana arus dan tegangan se-phasa, pada rangkaian AC induktif phasa tegangan mendahului 90° terhadap arus. Jika digambarkan diagram phasor-nya maka arus mengarah ke sumbu ‘X’ positif (kanan) dan tegangan mengarah ke sumbu ‘Y’ positif (atas) seperti yang diilustrasikan oleh gambar.
Hambatan aliran elektron ketika melewati induktor pada rangkaian AC disebut sebagai ‘Reaktansi Induktif’, reaktansi dihitung dalam satuan Ohm (Ω) sama hal-nya seperti resistansi. Simbol reaktansi induktif adalah 'XL', pada rangkaian AC sederhana, reaktansi induktif dapat dihitung menggunakan persamaan berikut.
XL = 2 ∙ π ∙ f ∙ L
Dimana :
XL = Reaktansi induktif (Ohm / Ω) π= Pi ≈ 3,14
Reaktansi induktif berbanding lurus terhadap frekuensi, jika frekuensi meningkat maka reaktansi induktif juga akan meningkat atau membesar dan begitu juga sebaliknya.
2.3 Reaktansi kapasitif
Ketika arus dan tegangan melewati kapasitor pada rangkaian AC, phasa arus mendahului 90° phasa tegangan. Jika digambarkan diagram phasor-nya maka arus (I) ke arah sumbu 'X' positif (kanan) dan tegangan ke arah sumbu 'Y' negatif (bawah).
Dimana : XC = Reaktansi kapasitif (Ohm / Ω)
π = Pi ≈ 3,14
f = Frekuensi (Hertz / Hz) C = Kapasitansi (Farad / F)
Reaktansi kapasitif berbanding terbalik terhadap frekuensi, jika frekuensi meningkat maka reaktansi kapasitif akan menurun dan begitu juga sebaliknya.
2.4 Impedansi
Impedansi merupakan total dari resistansi dan reaktansi komponen pada suatu rangkaian AC. Impedansi disimbolkan oleh huruf kapital ‘Z’ dan dihitung dalam satuan Ohm (Ω). Dalam matematika impedansi rangkaian R, L, C yang dirangkai seri dituliskan dalam bentuk persamaan:
Dimana :
Z = Impedansi (Ohm / Ω) R = Resistansi (Ohm / Ω)
XL = Reaktansi induktif (Ohm / Ω) XC = Reaktansi kapasitif (Ohm / Ω)
Jika pada suatu rangkaian AC hanya terdiri dari R dan L yang dirangkai seri digunakan persamaan:
Sedangkan jika pada suatu rangkaian AC hanya terdiri dari R dan C yang dirangkai seri digunakan persamaan:
Dimana:
IR = Arus yang melewati resistor (Ampere / A) IC = Arus yang melewati kapasitor (Ampere / A) IL = Arus yang melewati induktor (Ampere / A)
Rangkaian penyearah gelombang merupakan rangkaian yang berfungsi untuk merubah arus bolak-balik (Alternating Current / AC) menjadi arus searah (Direct Current / DC). Komponen elektronika yang berfungsi sebagai penyearah adalah dioda, karena dioda memiliki sifat hany\a memperbolehkan arus listrik melewati-nya dalam satu arah saja.
BAB III
PENUTUP
3.1. Kesimpulan
Arus AC (bolak-balik) adalah arus listrik yang nilainya berubah-berubah terhadap satuan waktu. Sedangkan arus DC (searah) adalah arus listrik yang nilainya tetap terhadap satuan waktu. Perbedaan listrik arus AC dan DC dapat dilihat melalui bentuk gelombang dan metode penggunaannya. Listrik arus AC lebih berbahaya dari pada arus DC. Namun, pendapat ini tidak berlaku jika nilai tegangan aliran listrik yang terjadi kecil.
3.2. Saran
DAFTAR PUSTAKA
http://philinyolanda.blogspot.com/2012/11/v-behaviorurldefaultvmlo_4256.html (Diakses pada tanggal 30 April 2014)
