Arus Bolak Balik (Dasar-dasar Elektronika: Owen Bishop)

Tegangan pada terminal positif sebuah baterai akan bertahan konstan hingga sel kehabisan muatannya. Apabila kita memplot sebuah grafik yang menggambarkan perubahan tegangan terhadap waktu, grafik untuk sebuah baterai yang masih baru adalah sebagai berikut:

Grafik ini berwujud sebuah garis lurus horisontal. Grafik memperlihatkan bahwa tegangan baterai akan bertahan konstan pada nilai 6 Volt.

Apabila kita menyambungkan baterai ke sebuah lampu, kita dapat menggunakan multimeter untuk mengukur arus yang mengalir melewatinya. Karena tegangan bernilai konstan, arus yang digerakkannya juga konstan. Grafik arus terhadap waktu juga merupakan sebuah garis lurus horisontal, sebagaimana halnya grafik di atas. Arus konstan semacam ini disebut sebagai arus searah (direct current). Sebutan ini seringkali disingkat menjadi DC.

DC selalu mengalir ke satu arah yang sama, dari positif ke negatif.

Arus yang kita dapatkan dari beberapa jenis generator (termasuk juga generator listrik PLN) berbeda dengan arus DC ini. Arus dari generator-generator ini secara terus-menerus berubah arahnya.

Arus semacam itu disebut sebagai arus bolak-balik (alternating current). Sebutan ini seringkali disingkat menjadi AC.

Tegangan bolak-balik

Tegangan pada salah satu terminal sebuah generator AC yang tipikal digambarkan pada grafik di bawah ini:

 

Pada satu titk waktu tertentu, tegangan pada terminal tersebut bernilai 1 V positif terhadap terminal lawannya. Selanjutnya, tegangan akan semakin berkurang hingga menjadi 1 V negatif terhadap
terminal lawannya. Berikutnya, tegangan akan berubah lagi hingga menjadi 1 V positif. Siklus ini akan berulang terus tanpa ada akhirnya. Pengaruh dari perubahan bolak-balik tegangan ini terhadap arus di dalam rangkaian diperlihatkan pada gambar berikut:

Seiring dengan berubah-ubahnya tegangan pada kedua terminal, dari positif ke negatif dan sebaliknya, arus secara terus-menerus juga akan mengalami perubahan arah aliran. Arus ini adalah arus bolak-balik.

Menjabarkan arus bolak-balik

Arus searah sangat mudah untuk dijabarkan. Kita hanya perlu menyebutkan besarnya, dalam satuan amp. Untuk menjabarkan arus bolak-balik kita harus menyatakan tiga hal:

·        Amplitudo: nilai maksimum arus, dalam satuan amp.

·        Perioda: waktu yang dibutuhkan gelombang arus untuk menyelesaikan satu siklus, dari positif kembali ke positif lagi.

Bentuk gelombang: bentuk grafik arus.

 

Tegangan AC yang diplot di atas memiliki amplituda A = 1 V. Tegangan ini memiliki periode P = 1 s.

Apabila kita memplot grafik sebuah gelombang sinus pada sudut dari 0^o hingga 360^o, gelombang ini memiliki bentuk yang sama persis dengan satu siklus gelombang AC. Grafik tegangan atau arus AC memiliki wujud semacam ini, namun bentuk ini adalah yang paling umum dijumpai. Gelombang AC dari sumber PLN dan trafo-trafo pembangkit listrik lainnya berbentuk gelombang sinus.

Fekuensi 

Satuan frekuensi adalah hertz. Simbol untuk satuan ini adalah Hz. Satu hertz didefinisikan sebagai frekuensi atau siklus (atau putaran) per detik. Gelombang AC yang diperlihatkan pada grafik di atas memiliki frekuensi 1 siklus per detik, atau 1 Hz.

Apabila perioda sebuah gelombang adalah p detik, akan terdapat 1/p siklus dalam satu detik. Oleh karena itu, frekuensi gelombang tersebut adalah i/p Hz:

Frekuensi = 1/perioda.