TUGAS MATA KULIAH RANGKAIAN LISTRIK 2 MA

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
2013

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

Penyusun

Makalah Arus Listrik AC
Page 2

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
Daftar Pustaka...................................................................................................................15

Makalah Arus Listrik AC
Page 3

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].
Secara umum, listrik bolak-balik berarti penyaluran listrik dari sumbernya
(misalnya PLN) ke kantor-kantor atau rumah-rumah penduduk. Namun ada pula
contoh lain seperti sinyal-sinyal radio atau audio yang disalurkan melalui kabel, yang
juga merupakan listrik arus bolak-balik. Di dalam aplikasi-aplikasi ini, tujuan utama
yang paling penting adalah pengambilan informasi yang termodulasi atau terkode di
dalam sinyal arus bolak-balik tersebut.
Makalah Arus Listrik AC
Page 4

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.
t

V =Vm sin ωt = Vm sin 2πft = Vmsin 2μ T
t
I =Im sin ωt = Im sin 2πft = Imsin 2μ 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),

ωt

= sudut fase (radian atau derajat).

Makalah Arus Listrik AC
Page 5

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).

Jika sumber tegangan sinus dihubungkan dengan sebuah rangkaian seri yang
terdiri dari resistor (R), kapasitor (C) dan induktor (L); maka semu tegangan dan arus
akan berbentuk sinus dengan frekuensi yang sama. Untuk proses penjumlahan dan
pengurangan tegangan dan arus dapat digunakan hukum Kirchhoff.

Makalah Arus Listrik AC
Page 6

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
f= Frekuensi (Hertz / Hz)
L= Induktansi (Henry / H)


Makalah Arus Listrik AC
Page 7

Reaktansi induktif berbanding lurus terhadap frekuensi, jika frekuensi meningkat
maka reaktansi induktif juga akan meningkat atau membesar dan begitu juga
sebaliknya.

Karakteristik disipasi daya induktor pada rangkaian AC diperlihatkan oleh kurva
hijau di atas. Tidak seperti pada resistor dimana resistor selalu ter-disipasi daya dan
kelebihan energi-nya dilepaskan dalam bentuk energi panas, induktor pada rangkaian
AC tidak ter-disipasi daya dengan kata lain disipasi daya induktor pada rangkaian AC
sama dengan ‘0’ (Nol). Mengapa demikian karena pada saat disipasi daya induktor
bernilai positif, daya ini diserap oleh induktor tetapi ketika daya disipasi induktor
bernilai negatif, daya disalurkan ke rangkaian. Karena disipasi daya yang diserap dan
disalurkan sama besar maka disipasi daya pada induktor sama dengan ‘0’ (Nol). Ini
berlaku hanya pada induktor ideal (R induktor = 0Ω).

Makalah Arus Listrik AC
Page 8

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).

Hambatan aliran elektron ketika melewati kapasitor pada rangkaian AC
disebut sebagai ‘Reaktansi Kapasitif’, reaktansi kapasitif dihitung dalam satuan Ohm
(Ω) sama hal-nya seperti resistansi dan reaktansi induktif. Simbol reaktansi induktif
adalah 'XC', pada rangkaian AC sederhana, reaktansi kapasitif dapat dihitung
menggunakan persamaan berikut.

Makalah Arus Listrik AC
Page 9

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.

Karakteristik disipasi daya kapasitor pada rangkaian AC sama seperti pada
karakteristik daya induktor yaitu sama dengan ‘0’ (Nol), karena daya yang diserap
dan disalurkan oleh kapasitor sama besar dan ini hanya berlaku untuk kapasitor ideal.

Makalah Arus Listrik AC
Page 10

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:

Lalu, bagaimana menghitung impedansi pada rangkaian AC dimana terdapat
R-L-C yang dirangkai secara paralel? Impedansi pada rangkaian R-L-C paralel sama
dengan tegangan total dibagi dengan arus total.

Makalah Arus Listrik AC
Page 11

Dimana:
ZT = Impedansi total (Ohm / Ω)
VT = Tegangan total (Volt / V)
IT = Arus total (Ampere / A)
Untuk mencari arus total (IT) pada R-C-L paralel digunakan persamaan
berikut ini.

Dimana:
IT = Arus total (Ampere / A)
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.
Rangkaian Penyearah Setengah Gelombang Rangkaian penyearah setengah
gelombang merupakan rangkaian penyearah sederhana yang hanya dibangun
menggunakan satu dioda saja, seperti diilustrasikan pada gambar berikut ini.

Makalah Arus Listrik AC
Page 12

Prinsip kerja dari rangkaian penyearah setengah gelombang ini adalah pada
saat setengah gelombang pertama (puncak) melewati dioda yang bernilai positif
menyebabkan dioda dalam keadaan ‘forward bias’ sehingga arus dari setengah
gelombang pertama ini bisa melewati dioda.

Makalah Arus Listrik AC
Page 13

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
Penyusun mengharapkan setelah para pembaca selesai membaca makalah
ini, Penyusun sangat mengharapkan sebuah saran yang mendukung dan membangun
agar makalah ini bisa lebih baik lagi.

Makalah Arus Listrik AC
Page 14

DAFTAR PUSTAKA
http://philinyolanda.blogspot.com/2012/11/v-behaviorurldefaultvmlo_4256.html (Diakses
pada tanggal 30 April 2014)
http://id.answers.yahoo.com/question/index?qid=20121211230909AAADqLC
pada tanggal 29 April 2014)

Makalah Arus Listrik AC
Page 15

(Diakses