Arus Dan Tegangan Bolak Balik Beserta Contoh Penyelesaian Uji Kompetensi Tegangan Dan Arus Arus Bolak-Bali

Table of Contents

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 listrik bolak-balik berbentuk sinusoida seperti yang ditunjukkan oleh Gambar 1.3 berikut.

 

Arus dan tegangan bolak-balik (AC) adalah dua aspek utama dari listrik bolak-balik. Berikut adalah penjelasan tentang keduanya:

1. Tegangan Bolak-Balik (AC):

   • Tegangan bolak-balik adalah tegangan listrik yang berubah secara periodik seiring dengan waktu. Ini berarti tegangan berubah arahnya secara berkala, naik dari nol ke maksimum positif, turun kembali ke nol, naik ke maksimum negatif, dan kembali lagi ke nol dalam satu siklus.
   • Tegangan AC umumnya direpresentasikan oleh gelombang sinusoidal di mana puncak positif tegangan sesuai dengan arus bergerak ke arah positif, dan puncak negatif tegangan sesuai dengan arus bergerak ke arah negatif.
   • Tegangan bolak-balik dapat dinyatakan dalam nilai puncak (Vpk), nilai efektif (RMS), nilai puncak-ke-puncak (Vpp), dan sebagainya.

2. Arus Bolak-Balik (AC):

   • Arus bolak-balik adalah arus listrik yang berubah secara periodik seiring dengan waktu. Mirip dengan tegangan, arus AC juga berubah arahnya secara berkala sesuai dengan perubahan arah tegangan.
   • Arus bolak-balik juga direpresentasikan oleh gelombang sinusoidal di mana arus mencapai nilai puncak positif saat arah arus bergerak ke arah positif, dan nilai puncak negatif saat arus bergerak ke arah negatif.
   • Arus AC memiliki nilai puncak (Ipk), nilai efektif (RMS), nilai puncak-ke-puncak (Ipp), dan lain-lain, yang mewakili karakteristik arus dalam satu siklus.

Perlu dicatat bahwa arus dan tegangan dalam sistem bolak-balik saling terkait secara matematis. Mereka memiliki hubungan yang ditentukan oleh impedansi sirkuit, yang menggambarkan resistansi, induktansi, dan kapasitansi dalam sirkuit. Ketika tegangan berubah, arus dalam sirkuit akan merespons sesuai dengan karakteristik impedansi sirkuit tersebut.

Dalam aplikasinya, listrik bolak-balik digunakan dalam sistem distribusi listrik di rumah, industri, dan komersial karena lebih efisien untuk ditransmisikan melalui jarak jauh dan dapat diubah-ubah menggunakan transformator.

 

 

Secara matematis, arus dan tegangan listrik bolak-balik tersebut dapat dinyatakan sebagai berikut:

Dimana:
V = tegangan sesaat (V)
I = arus sesaat (A)
Vm = tegangan maksimum (V)
Im = arus maksimum (A)
f = frekuensi (Hz)
T = periode (s)
t = waktu (s)
ωt = sudut fase (radian atau derajat)

Hubungan amplitudo tegangan atau arus bolak-balik dengan sudut fase dapat dinyatakan secara grafik dalam diagram fasor. Fasor adalah suatu vektor yang berputar berlawanan arah putaran jarum jam terhadap titik asal dengan kecepatan sudut ω. Fasor suatu besaran dilukiskan sebagai suatu vektor yang besar sudut putarnya terhadap sumbu horizontal (sumbu x) sama dengan sudut fasenya. Nilai maksimum besaran tersebut adalah sama dengan panjang fasor, sedangkan nilai sesaatnya adalah proyeksi fasor pada sumbu vertikal (sumbu y). Berikut adalah gambar diagram fasor untuk arus dan tegangan yang sudut fasenya sama (sefase) serta gambar fungsi waktu dari arus dan tegangan tersebut.

Sesungguhnya arus dan tegangan bolak-balik bukanlah besaran vektor, melainkan besaran skalar. Penggambaran arus dan tegangan bolak-balik sebagai fasor adalah untuk mempermudah analisis rangkaian arus bolak-balik yang lebih rumit.

 

Baca Juga:  Materi Kinematika Dengan Analisis Vektor dan Soal Kinematika Dengan Analisis Vektor

 

 SOAL DAN PENYELESAIAN UJI KOMPETENSI ARUS BOLAK-BALIK
Pilihan Ganda

---

Soal 1: Tegangan maksimum suatu rangkaian ketika diukur dengan osiloskop adalah 220√2 volt. Bila tegangan rangkaian tersebut diukur lagi dengan menggunakan voltmeter AC, maka angka yang ditunjukkannya adalah ….
A. 110V

B. 110√2V
C. 220V
D. 220√2V
E. 440V
Penyelesaian Fisika: C
Tegangan yang diukur osiloskop sesuai soal adalah tegangan maksimum, sedangkan tegangan yang diukur voltmeter adalah tegangan efektip.

 

 

Soal 2: Pada rangkaian arus bolak-balik yang hanya mengandung induktor murni, maka antara arus dan tegangan berlaku … .
A. V sefase dengan I
B. V mendahului I sebesar $\frac{2}{\pi }$
C. V mendahului I sebesar $\frac{\pi }{2}$
D. I mendahului V sebesar $\frac{2}{\pi }$
E. I mendahului V sebesar $\pi$
Penyelesaian Fisika: C
Pada rangkaian arus bolak-balik yang hanya mengandung induktor murni, arus listrik dengan tegangan listrik terjadi selisih sudut fase sebesar 90^o atau $\frac{\pi }{2}$ di mana kuat arus ketinggalan terhadap tegangan dengan selisih sudut fase 90^o.

 

Soal 3: Sebuah induktor 50 mH dihubungkan dengan sumber tegangan bolak-balik yang memiliki frekuensi sudut 300 rad/s. Besar reaktansi induktif adalah … .
A. 25 Ω
B. 20 Ω
C. 15 Ω
D. 1,5 Ω
E. 0,15 Ω
Penyelesaian Fisika: C

 

 

Soal 4: Sebuah hambatan murni dialiri arus bolak-balik I = I_m .sin ωt . Pada saat sudut fasenya 30^o menghasilkan tegangan 100 volt. Jika sudut fasenya 135^o, maka tegangan yang dihasilkan adalah ... .
A. 50 volt
B. 100 volt
C. 100√2 volt
D. 100√3 volt
E. 200 volt
Penyelesaian Fisika: C

 

 

Soal 5: Rangkaian seri RLC dengan R = 1.000 Ω ; L = 0,5 H; dan C = 2 μF , dihubungkan dengan sumber tegangan bolak-balik yang frekuensi angulernya 500 rad/s. Hasil impedansi rangkaian tersebut mendekati ... .
A. 1.000 Ω
B. 1.250 Ω
C. 1.600 Ω
D. 1.800 Ω
E. 2.600 Ω
Penyelesaian Fisika: BReaktansi Induktor: 

 

Soal 6: Sebuah kapasitor dengan kapasitas 100 μF dihubungkan dengan tegangan arus bolak-balik 110 V/ 50 Hz. Reaktansi kapasitif yang timbul pada kapasitor adalah ... .
A. 500/π Ω
D. 50/2π Ω
B. 100/π Ω
E. 5/π Ω
C. 50/π Ω
Penyelesaian Fisika: C
Reaktansi Kapasitor:

 

 Soal 7: Rangkaian seri R = 40 Ω ; L = 0,1 H; dan C = 100 μF dipasang pada sumber tegangan bolak-balik dengan frekuensi $\frac{100}{\pi }$ Hz. Impedansi rangkaian adalah ...
A. 20 Ω
B. 30 Ω
C. 40 Ω
D. 50 Ω
E. 110 Ω
Penyelesaian Fisika: D

 

 

 

 

 Baca Juga: Materi Hukum Archimedes - Fluida Statis dan Soal Penyelesaian Hukum Archimedes - Fluida Statis

 

Penelusuran yang terkait dengan ARUS DAN TEGANGAN BOLAK BALIK

• contoh soal arus dan tegangan bolak-balik
• rangkaian arus bolak-balik dan contohnya
• contoh arus bolak balik
• jelaskan bagaimana arus dan tegangan bolak-balik dapat ditimbulkan oleh generator ac
• rumus arus bolak-balik
• sumber arus bolak balik i = (0 5 sin 200
• materi arus bolak-balik kelas 12 pdf
• pengertian arus bolak balik