Apa Itu Arus Bolak-balik (AC) Dan Arus Searah (DC) dan Aplikasinya

Apa Itu Arus Bolak-balik (AC) Dan Arus Searah (DC) dan Aplikasinya

Baik Arus Bolak-balik dan Arus Searah menggambarkan dua jenis aliran arus dalam suatu rangkaian. Pada arus searah, muatan atau arus listrik mengalir dalam satu arah. Pada arus bolak-balik, muatan listrik berubah arah secara berkala. Tegangan pada rangkaian AC juga terkadang berbalik karena arus berubah arah. Sebagian besar elektronik digital yang Anda buat dengan menggunakan DC. Namun, beberapa konsep AC mudah dipahami. Sebagian besar rumah memiliki kabel AC, jadi jika ide Anda untuk menghubungkan proyek kotak melodi Tardis Anda ke stopkontak, Anda harus melakukannya. mengubah AC ke DC . AC juga memiliki beberapa sifat yang berguna, seperti dapat mengubah level tegangan dengan satu komponen seperti trafo, oleh karena itu pada awalnya kita harus memilih alat AC untuk mengirimkan listrik dalam jarak jauh.



Apa itu Arus Bolak-balik (AC)

Arus bolak-balik berarti aliran muatan yang berubah arah secara berkala. Akibatnya, level tegangan juga ikut terbalik seiring dengan arus. AC digunakan untuk menyuplai daya ke rumah, gedung, kantor, dll.


Menghasilkan AC

AC dapat diproduksi dengan menggunakan alat yang disebut sebagai alternator. Perangkat ini adalah tipe khusus generator listrik dirancang untuk menghasilkan arus bolak-balik.





Menghasilkan Arus Bolak-balik

Menghasilkan AC

Sebuah loop kawat diputar di dalam medan magnet, yang menginduksi arus di sepanjang kabel. Rotasi kabel berasal dari sumber daya yang berbeda seperti turbin uap, turbin angin, air yang mengalir, dan sebagainya. Karena kabel berputar dan memasuki polaritas magnet yang berbeda secara berkala, tegangan dan arus pada kabel tersebut bergantian. Berikut adalah animasi kecil yang menunjukkan prinsip ini:



Untuk menghasilkan AC dalam satu set pipa air, kami menghubungkan karakteristik mekanis dari piston yang menggerakkan air dalam pipa bolak-balik (arus 'bolak-balik' kami).

Bentuk gelombang

AC bisa datang dalam beberapa bentuk gelombang, selama arus dan tegangannya bolak-balik. Jika kita menghubungkan osiloskop ke rangkaian dengan AC dan memplot tegangannya, dalam waktu lama kita mungkin melihat sejumlah bentuk gelombang yang berbeda. Gelombang sinus adalah jenis AC yang paling umum. AC di sebagian besar rumah dan kantor memiliki tegangan berosilasi yang menghasilkan gelombang sinus.


Gelombang sinus

Gelombang sinus

Bentuk lain dari AC termasuk gelombang persegi dan gelombang segitiga. Gelombang persegi sering digunakan dalam elektronik digital dan switching dan juga menguji operasinya.

Gelombang Persegi

Gelombang Persegi

Gelombang segitiga berguna untuk menguji elektronik linier seperti amplifier.

Gelombang Segitiga

Gelombang Segitiga

Menggambarkan Gelombang Sinus

Kita sering perlu mendeskripsikan bentuk gelombang AC dalam istilah matematika. Untuk contoh ini, kami akan menggunakan gelombang sinus umum. Ada tiga bagian gelombang sinus: frekuensi, amplitudo, dan fase.

Melihat tegangan saja, kita dapat menggambarkan persamaan matematika gelombang sinus:

V (t) = Vp sin (2πft + Ø)

V (t) adalah tegangan kita sebagai fungsi waktu, yang berarti tegangan kita berubah seiring perubahan waktu.

VP adalah amplitudo. Ini menggambarkan tegangan maksimum yang dapat dicapai gelombang sinus kita di kedua arah, artinya tegangan kita bisa + VP volt, -VP volt.

Fungsi sin () menunjukkan bahwa tegangan kita akan berbentuk gelombang sinus periodik, yang merupakan osilasi halus sekitar 0V.

2π adalah konstanta yang mengubah frekuensi dari siklus atau dalam hertz ke frekuensi sudut (radian per detik).

f menunjukkan frekuensi gelombang sinus. Ini diberikan dalam bentuk hertz atau unit per detik.

t adalah variabel dependen kami: waktu (diukur dalam detik). Karena waktu bervariasi, bentuk gelombang kami bervariasi.

φ menjelaskan fase gelombang sinus. Fase adalah ukuran seberapa bergeser bentuk gelombang terhadap waktu. Ini sering diberikan sebagai angka antara 0 dan 360 dan diukur dalam derajat. Karena sifat periodik gelombang sinus, jika bentuk gelombang digeser 360 ° menjadi bentuk gelombang yang sama lagi, seolah-olah digeser 0 °. Untuk kesederhanaan, kami masih mengasumsikan bahwa fase adalah 0 ° untuk sisa tutorial ini.

Kami dapat beralih ke outlet tepercaya kami untuk contoh yang baik tentang bagaimana bentuk gelombang AC bekerja. Di Amerika Serikat, daya yang disediakan untuk rumah kita adalah AC dengan sekitar 170V zero-to-peak (amplitudo) dan 60Hz (frekuensi). Kita bisa memasukkan angka-angka ini ke dalam rumus kita untuk mendapatkan persamaannya

V (t) = 170 sin (2π60t)

Kita dapat menggunakan kalkulator grafik praktis untuk membuat grafik persamaan ini. Jika tidak tersedia kalkulator grafik, kami dapat menggunakan program grafik online gratis seperti Desmos.

kalkulator grafik

Aplikasi

Outlet rumah dan kantor hampir selalu digunakan di AC. Ini karena menghasilkan dan mengangkut AC melintasi jarak yang jauh dan relatif mudah. Pada tegangan tinggi seperti lebih dari 110kV, lebih sedikit energi yang hilang dalam transmisi tenaga listrik. Tegangan yang lebih tinggi berarti arus yang lebih rendah, dan arus yang lebih rendah berarti lebih sedikit panas yang dihasilkan di saluran listrik karena adanya hambatan. AC dapat diubah dari tegangan tinggi dengan mudah menggunakan transformator.

AC juga mampu menyalakan motor listrik . Motor dan generator adalah perangkat yang sama persis, tetapi motor berubah energi listrik menjadi energi mekanik. Ini berguna untuk banyak peralatan besar seperti lemari es, mesin pencuci piring, dan sebagainya, yang beroperasi dengan AC.

Apa itu Arus Searah (DC)

Arus searah berarti aliran muatan listrik searah. Itu diproduksi dari sumber-sumber seperti baterai, catu daya, sel surya, termokopel atau dinamo. Arus searah dapat mengalir dalam konduktor seperti kabel, tetapi juga dapat mengalir melalui isolator, semikonduktor, atau vakum seperti pada berkas elektron atau ion.

Menghasilkan DC

DC dapat dihasilkan dengan berbagai cara

  • Generator AC yang disiapkan dengan alat yang disebut “komutator” dapat menghasilkan arus searah
  • Konversi AC ke DC dari perangkat yang disebut 'penyearah'
  • Baterai menyediakan DC, yang dihasilkan dari reaksi kimia di dalam baterai

Menggunakan analogi air kita lagi, DC mirip dengan tangki air dengan selang di ujungnya.

Menghasilkan Arus Searah (DC)

Menghasilkan DC

Tangki hanya dapat mendorong air dengan satu cara: keluar dari selang. Mirip dengan baterai penghasil DC kami, setelah tangki kosong, air tidak lagi mengalir melalui pipa.

Menjelaskan DC

DC didefinisikan sebagai aliran arus 'searah' dan arus hanya mengalir satu arah. Tegangan dan arus dapat berubah dalam waktu lama, sehingga arah aliran tidak berubah. Untuk menyederhanakannya, kami akan mengasumsikan bahwa tegangan adalah konstanta. Misalnya, baterai A menghasilkan 1.5V, yang dapat dijelaskan dalam persamaan matematika sebagai:

V (t) = 1.5V

Jika kita memplotnya dari waktu ke waktu, kita melihat tegangan konstan

Plot DC

Plot DC

Grafik di atas berarti bahwa kita dapat mengandalkan sebagian besar sumber DC untuk memberikan tegangan konstan dari waktu ke waktu. Sebenarnya baterai akan perlahan-lahan habis, artinya voltase akan turun saat baterai digunakan. Untuk sebagian besar tujuan, kita dapat mengasumsikan bahwa tegangan konstan.

Aplikasi

Semua proyek elektronik dan suku cadang untuk dijual di SparkFun dijalankan di DC. Segala sesuatu yang kehabisan baterai, dihubungkan ke dinding dengan adaptor AC, atau menggunakan kabel USB untuk daya bergantung pada DC. Contoh elektronik DC meliputi:

  • Handphone
  • Senter
  • D & Dice Gauntlet berbasis LilyPad
  • TV layar datar (AC masuk ke TV, yang diubah menjadi DC)
  • Kendaraan hibrida dan listrik

Jadi, ini semua tentang apa itu arus bolak-balik, arus searah dan aplikasinya. Kami berharap Anda lebih memahami konsep ini. Selanjutnya, keraguan tentang konsep ini atau apapun proyek listrik dan elektronik , tolong berikan saran berharga Anda dengan berkomentar di bagian komentar di bawah. Ini pertanyaan untukmu, Apa perbedaan antara arus bolak-balik dan arus searah ?

Kredit Foto: