Resistor Untuk Arus AC

Pembahasan resistor untuk arus ac dan contoh perhitungannya. Penggunaan resistor lebih banyak ditemukan pada rangkaian dengan sumber arus dc. Namun tahukah anda jika resistor pun dapat digunakan pada sirkuit yang menggunakan sumber arus listrik ac ? Di artikel ini kita akan membahas penggunaan resistor untuk arus ac atau arus bolak balik.

Di dalam sirkuit arus ac, perhitungan tegangan, arus dan daya resistor dinyatakan dalam nilai rms atau root mean square. Arus ac merupakan bentuk lain arus listrik yang ada didunia dan masih digunakan hingga saat ini. Karena itu penting untuk memahami penggunaan dan perhitungan tegangan, arus dan daya resistor dalam rangkaian ac.

Resistor dalam rangkaian arus ac

Pergerakan aliran elektron di dalam arus ac terjadi secara bolak balik. Dimana selama satu siklus, terjadi pergerakan elektron ke arah negatif dan positif sehingga menghasilkan satu bentuk gelombang yang dikenal dengan nama gelombang sinusoidal atau gelombang sinus.

Besar tegangan yang ada pada arus ac dapat dinyatakan dalam rumus berikut ini :

V(t) = V_{max}Sinωt

Pada dasarnya kita masih dapat menggunakan resistor di dalam suatu rangkaian atau sirkuit dc. Bahkan kita pun bisa menerapkan kaidah hukum Ohm yang berkaitan dengan resistor ke dalam rangkaian resistor arus ac. Namun ada sedikit perbedaan terhadap nilai tegangan dan arus listrik pada rangkaian ac, dimana kedua besaran nilai tersebut dinyatakan dalam bentuk rms.

Nilai rms merupakan nilai efektif arus ac yang setara dengan arus dc untuk memindahkan muatan listrik dengan jumlah dan waktu yang sama.

Seperti yang sudah kita ketahui, resistor merupakan komponen pasif elektronika yang tidak mempunyai kemampuan untuk menghasilkan atau menguatkan sinyal. Resistor hanya bisa mengubah daya listrik yang diterimanya menjadi bentuk panas.

Di dalam rangkaian arus dc, nilai resistensi atau hambatan resistor dapat dihitung berdasarkan perbandingan tegangan dan arus listrik yang melintasi resistor tersebut. Artinya, kita bisa secara mudah mengetahui besar hambatan yang dimiliki oleh resistor ketika nilai tegangan dan arus listrik sudah diketahui. Anda bisa membaca artikel rangkaian resistor seri untuk memahami perhitungan hambatan, tegangan dan arus listrik pada resistor.

Nilai hambatan resistor untuk arus ac pada perbandingan tegangan dan arus akan dipengaruhi oleh frekuensi dan sudut fasa tegangan atau arus ac yang diterapkan padanya. Simbol hambatan atau resistensi resistor pada arus ac dinyatakan dalam bentuk huruf Z.

Rumus resistor untuk arus ac

Resistor di dalam rangkaian arus ac, besar aliran arus yang melintasinya tidak akan terpengaruh oleh perilaku resistor. Sehingga akan ikut naik dan turun ketika tegangan naik dan turun. Arus dan tegangan mencapai titik maksimum, kemudian turun melewati titik nol dan akhirnya mencapai titik minimum pada waktu yang bersamaan.

Pergerakan naik dan turun tegangan dan arah arus listrik ini disebut sebagai in-phase. Perhatikan gambar di bawa ini .

Kita lihat pada gambar diatas, titik manapun di dalam garis horisontal 0, tegangan dan arus listrik berada dalam fasa yang, karena arus dan tegangan mencapai titik maksimum yang sama di saat bersamaan, yaitu pada sudut fasa 0°.

Selanjutnya nilai tegangan dan arus ini dapat dibandingkan untuk menghitung nilai hambatan resistor berdasarkan rumus Ohm. Coba perhatikan gambar rangkaian di bawah ini :

Besar tegangan yang melintasi resistor R sama dengan tegangan supplai AC, sehingga dapat dituliskan dengan rumus :

V_R(t) = V_{max}Sinωt

Sementara arus listrik yang melintasi resistor adalah :

I_R = \frac{V_R}{R} = \frac{V_{max}}{R}Sinωt = I_{max}Sinωt
 

Karena di dalam hukum Ohm tegangan pada resistor dinyatakan dalam V = IR, maka tegangan yang melintasi resistor bisa juga dihitung dengan rumus :

V_R= I_{max}RSinωt

Di dalam rangkaian seri resistor arus ac, semua penurunan tegangan yang terjadi pada masing masing resistor dapat dijumlahkan untuk menghasilkan tegangan totoal yang mengalir pada rangkaian, karena semua tegangan tersebut berada dalam satu fasa.

Demikian juga, arus total di dalam rangkaian paralel resistor arus ac merupakan jumlah dari keseluruhan arus yang melintasi tiap resistor., karena semua arus pada cabang rangkaian berada dalam satu fasa yang sama.

Sementara itu, untuk menghitung daya yang digunakan oleh resistor dalam rangkaian ac adalah :

P = V_{rms}Icos Φ

Karena cos (Φ) = 1 di dalam rangkaian resistor muurni, maka daya yang dikonsumsi oleh resistor adalah :

P= V_{rms}I

Dengan demikian rumus daya resistor untuk rangkaian arus ac sama seperti pada resistor yang digunakan untuk rangkaian arus dc.

P= V_{R(rms)} \times I_{rms} =I_{rms}^2R=\frac{V_{rms}^2}{R}

Dimana :
P adalah daya resistor (watt)
V_rms adalah sumber tegangan (Volt)
I_rms adalah sumber arus (Ampere)
R adalah impedansi atau hambatan resistor (Ohm)

Efek panas yang dihasilkan oleh resistor dalam rangkaian arus ac tidak sama dengan yang timbul pada rangkaian arus dc. Karena itu harus menggunakan nilai rms untuk menghasilkan efek dari ac ke dc.

Contoh penggunaan bentuk resistor untuk arus ac adalah misalnya adalah elemen pemanas setrika listrik, mesin pemanggang atau sirkuit pemanas air.

Contoh soal

Agar lebiih mudah memahami, berikut ini merupakan contoh soal yang melibatkan penggunaan resistor dalam rangkaian ac.

Conroh soal 1

Sebuah elemen pemanas memiliki daya listrik sebesar 350 watt yang diberikan tegangan ac sebesar 220 Volt. Hitung impedansi atau hambatan ac elemen dan arus yang melintasi elemen tersebut ketika dalam kondisi panas maksimum ?

Jawab :

Besar arus listrik yang mengalir adalah :

I=\frac{P}{V}= \frac{350}{220} = 1,6 A

Sementara impedansinya adalah :

Z= \frac{V}{I} = \frac{220}{1,6}= 137,5 Ω

Contoh soal 2

Hitung berapa daya yang diserap oleh sebuah elemen resistor yang memiliki hambatan sebesar 120 Ohm yang diberikan tegangan sebesar 110 Volt ?

Jawab :

Arus listrik yang melintasi elemen resistor adalah :

I= \frac{V_R}{R} = \frac{110}{120} = 0,92A

Sehingga daya yang dikonsumsi adalah :

P = I^2R= 0,92^2\times 120 = 16,93 watt

Demikian pembahasan tentang resitor untuk arus ac dan contoh soal perhitungan rumusnya.