Dalam materi listrik, ada dua jenis arus yang sering dibahas, yaitu arus searah atau yang lebih dikenal dengan istilah direct current (DC) dan arus bolak-balik atau alternating current (AC). Lalu, arus DC adalah apa? Apa bedanya dengan arus AC? Dalam artikel ini, kita akan membahas secara lengkap tentang pengertian arus listrik searah dan bagaimana perbedaannya dengan arus AC.
Pengertian Arus DC
Arus listrik searah, atau yang lebih dikenal dengan arus DC adalah aliran listrik yang mengalir dalam satu arah konstan dalam suatu rangkaian tertutup. Arus searah adalah arus yang berbeda jauh dengan arus bolak-balik (AC) yang kita kenal sehari-hari, di mana arusnya terus berubah arah secara berkala. Jadi, jika arus AC mengubah arah secara periodik, arus DC hanya mengalir dalam satu arah saja, baik itu dari kutub negatif ke kutub positif atau sebaliknya, sesuai dengan polaritas sumber listriknya.
Arus listrik dc adalah jenis arus yang memiliki polaritas tetap. Dengan kata lain, arah alirannya selalu sama sepanjang waktu. Hal ini membuat arus DC banyak digunakan dalam perangkat yang membutuhkan pasokan energi stabil, seperti baterai pada ponsel, laptop, dan berbagai alat elektronik lainnya. Rangkaian listrik yang menggunakan arus DC terdiri dari komponen-komponen seperti sumber arus searah (biasanya baterai atau sumber daya sejenis), resistor, saklar, dan komponen lainnya yang ditempatkan dalam rangkaian tertutup. Dengan arus listrik DC, energi listrik yang disalurkan selalu mengalir dalam satu arah, membuatnya lebih stabil dan terprediksi dibandingkan arus bolak-balik (AC) yang terus berubah-ubah. Sumber arus DC yang paling umum adalah baterai, yang mengubah energi kimia menjadi energi listrik.
Berikut adalah contoh kegunaan dari arus DC dalam kehidupan sehari-hari:
- Baterai: Digunakan dalam ponsel, remote TV, jam dinding, dan mainan elektronik.
- Laptop dan Komputer: Menggunakan adaptor untuk mengubah arus AC dari PLN menjadi arus DC yang dibutuhkan oleh perangkat.
- Lampu LED: Banyak digunakan dalam pencahayaan modern karena efisiensi dan umur panjangnya.
- Solar Cell: Panel surya menghasilkan arus DC yang kemudian bisa disimpan dalam baterai untuk digunakan pada perangkat elektronik.
Pengertian Arus AC
Sebaliknya, arus AC adalah singkatan dari Alternating Current atau arus bolak-balik. Arus AC mengalir dalam dua arah yang bergantian secara periodik, membentuk gelombang sinusoidal. Besar tegangan dan arus arus AC berubah-ubah mengikuti waktu. Arus AC ini umum digunakan dalam distribusi listrik untuk rumah tangga dan industri karena efisiensinya dalam transmisi daya jarak jauh.
Di bawah ini adalah beberapa contoh penerapan arus AC dalam kehidupan sehari-hari
- Listrik Rumah Tangga: Disalurkan oleh PLN dan digunakan untuk menyalakan lampu, mesin cuci, kulkas, dan peralatan rumah tangga lainnya.
- Generator AC: Digunakan untuk menghasilkan arus AC dalam pembangkit listrik.
- Kipas Angin dan Pendingin Ruangan (AC): Memanfaatkan arus AC untuk operasionalnya.
- Kompor Listrik dan Oven: Menggunakan arus AC untuk menghasilkan panas.
Anda bisa mulai belajar kesetimbangan dan dinamika rotasi benda tegar!
Perbedaan antara Arus AC dan DC
Arus listrik adalah aliran muatan listrik dari satu titik ke titik lain dalam rangkaian. Berdasarkan arah alirannya, arus listrik dibagi menjadi dua jenis: Arus Searah (DC) dan Arus Bolak-balik (AC). Berikut adalah penjelasan mendetail mengenai perbedaan antara arus AC dan DC.
- Arah Aliran Muatan
- Arus DC (Direct Current)
Arus DC adalah arus listrik yang mengalir dalam satu arah konstan. Muatan listrik mengalir dari kutub negatif ke kutub positif tanpa berubah arah. Sumber arus DC seperti baterai atau sel surya memberikan tegangan konstan yang membuat arus mengalir searah sepanjang waktu.
- Arus AC (Alternating Current)
Arus AC adalah arus listrik yang mengalir bolak-balik. Aliran muatan listrik dalam arus AC berubah arah secara periodik, biasanya dengan frekuensi 50 Hz atau 60 Hz, tergantung pada standar regional. Generator listrik yang menghasilkan arus AC membuat muatan listrik bergerak maju-mundur dalam konduktor.
- Nilai Tegangan
- Arus DC
Nilai tegangan pada arus DC konstan dan tidak berubah seiring waktu. Tegangan DC memiliki polaritas tetap, yaitu selalu ada perbedaan potensial tetap antara kutub positif dan negatif.
- Arus AC
Nilai tegangan pada arus AC berubah-ubah secara periodik sesuai dengan bentuk gelombang sinusoidal. Tegangan arus AC berosilasi antara nilai positif dan negatif, sehingga polaritasnya berubah seiring waktu.
- Frekuensi
- Arus DC
Frekuensi arus DC adalah 0 Hz karena alirannya tidak berubah arah. Arus DC mengalir dalam satu arah tanpa osilasi.
- Arus AC
Frekuensi arus AC lebih besar dari 0 Hz. Di kebanyakan negara, arus AC rumah tangga memiliki frekuensi 50 Hz (50 siklus per detik) atau 60 Hz (60 siklus per detik), yang berarti aliran muatan listrik berubah arah sebanyak 50 atau 60 kali per detik.
Perdalam pengetahuan fisika Anda dengan memahami definisi dan rumus dalam materi momentum dan impuls.
- Bentuk Gelombang
- Arus DC
Bentuk gelombang arus DC adalah garis lurus pada grafik tegangan terhadap waktu. Garis lurus ini menunjukkan bahwa tegangan dan arus DC tetap konstan dan tidak berosilasi.
- Arus AC
Bentuk gelombang arus AC adalah gelombang sinusoidal. Gelombang ini menunjukkan bahwa tegangan dan arus AC berosilasi secara periodik dengan nilai maksimum dan minimum yang berulang setiap siklus.
- Sumber Energi
- Arus DC
Sumber arus DC meliputi baterai, aki (accumulator), solar cell (sel surya), dan power supply DC. Perangkat-perangkat ini memberikan tegangan konstan yang membuat arus mengalir dalam satu arah.
- Arus AC
Sumber arus AC meliputi generator AC, listrik PLN, genset, dan pembangkit listrik lainnya seperti PLTA (Pembangkit Listrik Tenaga Air), PLTU (Pembangkit Listrik Tenaga Uap), dan PLTB (Pembangkit Listrik Tenaga Bayu/Angin). Perangkat-perangkat ini menghasilkan tegangan bolak-balik yang membuat arus berubah arah secara periodik.
- Efisiensi dalam Transmisi Daya
- Arus DC
Arus DC lebih efisien untuk transmisi jarak pendek dan digunakan dalam perangkat yang memerlukan daya stabil dan konsisten, seperti elektronik portabel dan kendaraan listrik.
- Arus AC
Arus AC lebih efisien untuk transmisi daya jarak jauh. Transformator dapat digunakan untuk menaikkan atau menurunkan tegangan AC, sehingga memungkinkan pengurangan kerugian daya selama transmisi. Ini menjadikan arus AC ideal untuk distribusi listrik oleh jaringan listrik PLN.
- Penggunaan dalam Perangkat Elektronik
- Arus DC
Banyak perangkat elektronik modern menggunakan arus DC. Contoh perangkat yang menggunakan arus DC adalah ponsel, laptop, komputer, kamera digital, dan lampu LED. Alasan utama penggunaan arus DC adalah karena kebanyakan komponen elektronik, seperti transistor dan IC (Integrated Circuit), membutuhkan tegangan konstan untuk beroperasi dengan benar.
- Arus AC
Arus AC digunakan untuk menggerakkan perangkat rumah tangga seperti mesin cuci, kulkas, oven, kompor listrik, dan pendingin ruangan (AC). Arus AC ini juga digunakan dalam berbagai alat industri dan mesin besar yang memerlukan daya tinggi.
Periksa di sini untuk mempelajari hukum termodinamika
Penerapan AC dan DC dalam Sistem Listrik Modern
Dalam sistem kelistrikan modern, AC DC listrik memiliki peran penting. Arus AC umumnya digunakan untuk distribusi listrik karena efisiensinya dalam transmisi daya jarak jauh. Di sisi lain, arus DC digunakan dalam perangkat elektronik dan aplikasi khusus yang memerlukan daya stabil dan konsisten.
- Distribusi Listrik: Sistem distribusi listrik yang digunakan oleh PLN adalah berbasis arus AC karena lebih efisien untuk transmisi jarak jauh dengan kerugian daya yang minimal. Transformator digunakan untuk menaikkan atau menurunkan tegangan arus AC, memungkinkan transmisi daya yang efisien.
- Perangkat Elektronik: Sebagian besar perangkat elektronik modern menggunakan arus DC. Meskipun sumber daya utama adalah arus AC, perangkat seperti komputer, televisi, dan charger ponsel memiliki adaptor atau penyearah yang mengubah arus AC menjadi arus DC.
- Mobil Listrik: Kendaraan listrik seperti mobil dan sepeda motor listrik menggunakan arus DC untuk menggerakkan motor listriknya. Baterai yang digunakan pada kendaraan ini adalah sumber listrik arus searah yang dapat diisi ulang.
- Industri: Dalam industri, arus AC digunakan untuk menggerakkan mesin-mesin besar yang memerlukan daya tinggi, sementara arus DC digunakan dalam sistem kontrol dan perangkat yang memerlukan presisi tinggi.
Pahami pengertian, rumus dan juga contoh soal momen gaya agar menambah ilmu fisika Anda!
Rangkaian Hambatan Listrik
Suatu rangkaian yang menghasilkan sebuah aliran listrik disebut dengan rangkaian hambatan listrik. Hukum Ohm, yang dirumuskan oleh ilmuwan asal Jerman George Simon Ohm, mengatur hubungan antara tegangan, kuat arus, dan hambatan dalam rangkaian Listrik ini.
Menurut hukum Ohm besar hambatan rangkaian listrik akan mempunyai nilai kuat arus yang berbanding lurus dengan besaran tegangan. Artinya, semakin besar tegangan pada rangkaian, semakin besar juga kuat arus yang mengalir melalui rangkaian tersebut. Secara matematis, hukum Ohm dapat dituliskan dengan persamaan:
Keterangan:
- I = kuat arus listrik (A)
- V = tegangan listrik (V)
- R = hambatan listrik (Ω)
Sebagai contoh, Jika ada sebuah rangkaian hambatan listrik terdiri dari tegangan sebesar 12 volt dan hambatan sebesar 6 ohm, maka kuat arus yang mengalir pada rangkaian tersebut dapat dihitung dengan rumus hukum Ohm:
Jadi, kuat arus yang mengalir adalah 2 ampere.
Hukum Kirchhoff
Selain hukum Ohm, dalam rangkaian arus searah, ada juga yang disebut hukum Kirchhoff, yang dirumuskan oleh ilmuwan asal Jerman, Gustav Kirchhoff. Hukum Kirchhoff terbagi menjadi dua bagian yang sangat penting dalam memahami aliran arus dan tegangan dalam rangkaian listrik.
Hukum Kirchhoff I
Hukum Kirchhoff I menyatakan bahwa jumlah kuat arus yang masuk ke dalam suatu titik percabangan pada rangkaian listrik adalah sama dengan jumlah kuat arus yang keluar dari titik percabangan tersebut.
Secara matematis, hukum ini dituliskan sebagai berikut:
Artinya, jika arus listrik masuk ke suatu titik percabangan dalam sebuah rangkaian, maka arus yang keluar dari titik tersebut haruslah sama besar dengan arus yang masuk.
Hukum Kirchhoff II
Hukum Kirchhoff II mengemukakan bahwa dalam suatu rangkaian tertutup, jumlah beda potensial (tegangan) dalam loop tersebut adalah nol. Dalam kata lain, tidak ada perubahan total tegangan dalam satu putaran rangkaian tertutup.
Secara matematis, hukum ini dapat ditulis sebagai:
Dengan kata lain, jumlah tegangan pada semua komponen dalam suatu loop akan saling meniadakan, yang berarti tegangan total dalam rangkaian tertutup tetap sama.
Arus DC adalah arus yang memiliki peranan penting dalam dunia kelistrikan, terutama untuk perangkat yang membutuhkan pasokan energi yang stabil. Dibandingkan dengan arus AC, yang lebih banyak digunakan dalam distribusi daya listrik di rumah dan industri, arus DC lebih tepat digunakan untuk perangkat portabel dan sistem elektronik yang membutuhkan energi konstan seperti handphone dan laptop kita.
Jika Anda merasa kesulitan memahami materi-materi fisika ini, jangan khawatir! Anda bisa mencari guru fisika di Superprof untuk membantu Anda memahami berbagai topik fisika yang tidak anda pahami. Selain itu, Superprof memiliki jaringan guru yang tersebar di seluruh Indonesia.
Jadi, jangan ragu untuk mencari guru fisika terdekat di daerah anda di Superprof sekarang juga!
Apa Anda menyukai artikel ini? Berikan penilaian Anda
Loading...
