Arus bolak-balik (AC) adalah arus listrik di mana arah dan besarnya berubah-ubah secara periodik. Arus AC diproduksi oleh generator AC, yang bekerja berdasarkan prinsip induksi Faraday.

1. Karakteristik Dasar Arus AC

• Bentuk Gelombang: Arus dan tegangan AC umumnya digambarkan dalam bentuk gelombang sinusoidal.
• Tegangan dan Arus Efektif ($\mathbf{V_{eff}, I_{eff}}$): Nilai yang terukur pada alat ukur AC (seperti voltmeter dan ampermeter). Nilai efektif setara dengan nilai DC yang menghasilkan daya panas yang sama.$$\mathbf{V_{eff}} = \frac{\mathbf{V_{max}}}{\sqrt{2}}$$$$\mathbf{I_{eff}} = \frac{\mathbf{I_{max}}}{\sqrt{2}}$$
• Tegangan dan Arus Maksimum ($\mathbf{V_{max}, I_{max}}$): Nilai puncak atau amplitudo tertinggi dari gelombang sinusoidal.

2. Komponen Rangkaian AC

Dalam rangkaian DC (Arus Searah), hambatan (resistor) adalah satu-satunya komponen yang membatasi arus. Namun, dalam rangkaian AC, muncul dua komponen pasif lain yang menunjukkan sifat unik terhadap frekuensi: Induktor dan Kapasitor.

A. Resistor (Hambatan)

• Fungsi: Menghambat aliran arus dan mengubah energi listrik menjadi panas.
• Sifat dalam AC: Arus dan tegangan pada resistor selalu sefase (mencapai puncak dan nol pada saat yang sama).

B. Induktor (Lilitan Kawat)

• Fungsi: Menghasilkan medan magnet ketika dialiri arus, dan menentang perubahan arus listrik (Induksi Diri).
• Reaktansi Induktif ($\mathbf{X_L}$): Hambatan yang ditimbulkan induktor terhadap arus AC. Nilainya bergantung pada frekuensi ($\mathbf{f}$).$$\mathbf{X_L} = 2\pi f L$$(di mana $L$ adalah induktansi diri).
• Sifat dalam AC: Tegangan ($\mathbf{V}$) pada induktor mendahului arus ($\mathbf{I}$) sebesar $90^{\circ}$ (atau $\pi/2 \text{ radian}$).

C. Kapasitor (Kondensator)

• Fungsi: Menyimpan muatan listrik dan energi dalam bentuk medan listrik.
• Reaktansi Kapasitif ($\mathbf{X_C}$): Hambatan yang ditimbulkan kapasitor terhadap arus AC. Nilainya berbanding terbalik dengan frekuensi ($\mathbf{f}$).$$\mathbf{X_C} = \frac{1}{2\pi f C}$$(di mana $C$ adalah kapasitansi).
• Sifat dalam AC: Arus ($\mathbf{I}$) pada kapasitor mendahului tegangan ($\mathbf{V}$) sebesar $90^{\circ}$ (atau $\pi/2 \text{ radian}$).

3. Rangkaian RLC (R-L-C Seri)

Ketika resistor, induktor, dan kapasitor dirangkai secara seri dan dihubungkan ke sumber AC, kita mendapatkan rangkaian RLC, yang merupakan inti dari banyak sirkuit penyaring (filter) dan tuner radio/TV.

• Impedansi ($\mathbf{Z}$): Hambatan total pada rangkaian AC. Ini adalah penjumlahan vektor dari $R$, $X_L$, dan $X_C$.$$\mathbf{Z} = \sqrt{R^2 + (\mathbf{X_L} – \mathbf{X_C})^2}$$
• Resonansi: Kondisi khusus di mana $\mathbf{X_L} = \mathbf{X_C}$. Pada titik resonansi, impedansi ($\mathbf{Z}$) menjadi minimum ($\mathbf{Z} = R$), dan arus yang mengalir menjadi maksimum.
  • Frekuensi resonansi: $$f_r = \frac{1}{2\pi \sqrt{LC}}$$

Pembahasan mengenai Rangkaian AC ini sangat penting karena mengaplikasikan seluruh konsep medan dan induksi ke dalam perangkat elektronik dan sistem tenaga.

Apakah Anda ingin membahas lebih detail tentang Transformator sebagai aplikasi utama induksi elektromagnetik, atau lebih fokus pada Analisis Rangkaian AC (diagram fasor dan daya)?