Rangkaian arus searah dan Bolak balik

makalah

LISTRIK MAGET

“ RANGKAIAN ARUS SEARAH DAN ARUS BOLAK BALIK “

Kelompok I

ANDI IKHFAN IKHTIAR

                                                ANNISWATI NURUL ISLAMI

                                                AYU LESTARI

                                                FAHRI ANSARI

                                                FADLY

JURUSAN PENDIDIKAN FISIKA

FAKULTAS TARBIYAH DAN KEGURUAN

UNIVERSITAS ISLAM NEGERI ALAUDDIN  MAKASSAR

2013

KATA PENGANTAR

Segala puji atas kebesaran Sang Khalik yang telah menciptakan alam semesta dalam suatu keteraturan hingga dari lisan terpetik  berjuta rasa syukur kehadirat ALLAH SWT. Karena atas limpahan Rahmat dan Karunia-Nyalah sehingga kami diberikan kesempatan dan kesehatan untuk dapat menyelesaikan makalah Listrik Magnet ini dengan judul “RANGKAIAN ARUS SEARAH DAN ARUS BOLAK BALIK” yang merupakan tugas kami dalam mata kuliah listrik Magnet di semester v ini. Shalawat dan salam senantiasa tercurah kepada baginda Nabi Muhammad SAW, yang diutus ke permukaan bumi ini menuntun manusia dari lembah kebiadaban menuju ke puncak peradaban seperti sekarang ini.

Kami menyadari sepenuhnya,dalam penyusunan makalah ini tidak lepas dari tantangan dan hambatan. Namun berkat usaha dan motivasi dari pihak-pihak langsung maupun tidak langsung yang memperlancar jalannya penyusunan makalah ini sehingga makalah ini dapat kami susun seperti sekarang ini. Olehnya itu, secara mendalam kami ucapkan banyak terima kasih atas bantuan dan motivasi yang diberikan sehingga Penyusun dapat menyelesaikan makalah ini.

              Akhirnya dengan segala kerendahan hati kami menyadari bahwa hanya kepada ALLAH SWT jugalah kita menyerahkan segalanya. Semoga makalah ini dapat menjadi referensi dan tambahan materi pembelajaran bagi kita semua, Aamiin Yaa Robb.

                                                                                    Makassar, 27 november 2013

Penyusun

BAB I

PENDAHULUAN

A.    Latar Belakang

Listrik merupakan energi yang dapat disalurkan melalui penghantar berupa kabel, adanya arus listrik dikarenakan muatan listrik mengalir dari saluran positif ke saluran negatif. Dalam kehidupan manusia listrik memiliki peran yang sangat penting. Selain digunakan sebagai penerangan listrik juga digunakan sebagai sumber energi untuk tenaga dan hiburan, contohnya saja pemanfaatan energi listrik dalam bidang tenaga adalah motor listrik. Keberadaan listrik yang sangat penting dan fital akhirnya saat ini listrik dikuasai oleh negara melalui perusahaan yang bernama PLN.

Listrik sendiri dibagi menjadi dua jenis yaitu arus listrik AC dan DC. Dalam makalah ini kita akan membahas mengenai apa yang dimaksud dengan arus listrik AC dan DC beserta contoh pemanfaatan keduanya. Untuk memudahkan pembaca artikel ini akan saya bagi menjadi beberapa bagian, yang pertama saya akan menjelaskan apa yang dimaksud dengan arus listrik AC dan contoh penggunaannya, kemudian yang kedua kami akan membahas pengertian listrik DC dan contoh penggunaannya

Arus listrik dapat dibedakan menjadi dua, yaitu arus searah dan arus bolak-balik. Rangkaian arus searah atau direct current (DC) adalah aliran elektron dari suatu titik yang energi potensialnya tinggi ke titik lain yang energi potensialnya lebih rendah. Sedangkan arus listrik bolak balik atau AC (Alternating Current) adalah arus yang arahnya dalam rangkaian berubah-ubah (sinusoidal) dalam selang waktu yang teratur.

Berdasaskan penjalasan tersebut, maka kami menyusun makalah listrik magnet ini dengan tujuan agar mengetahui dan memahami Rangkaian arus serah dan Rngkaian arus bolak balik

A.       Rumusan masalah

Rumusan masalah yang kami angkat dalam makalah ini adalah sebagai berikut :

1.      Bagaimana mengetahui dan memahami rangkaian arus  searah (DC) ?

2. Bgaimana mengetahui dan memeahami rangkaian arus  bolak balik (AC)?

B.           Tujuan penyusunan  makalah

1.   Untuk mengeyahui dan memahami rangkaian arus  searah (DC)

2. Untuk mengeyahui dan memahami rangkaian arus bolak balik (AC)

BAB II

PEMBAHASAN

A.    Arus searah

1.         Pengertian

Definisi arus searah (DC) adalah arus listrik yang arahnya selalu tetap terhadap waktu. Arus listrik ini bergerak dari kutub yang selalu sama, yaitu dari kutub positif ke kutub negative.

Polaritas arus ini selalu tetap. Sumber arus searah misalnya aki, baterai, beberapa jenis elemen dan generator searah.
Sumber arus ini biasanya ditandai adanya kutub positif dan kutub negative. Arus searah ini dalam bahasa Inggris nya adalah Dirrect Current (DC) atau biasa disebut arus DC.  Baterai yang gunakan untuk / sumber tegangan menghasilkan tegangan langsung , yang berarti bahwa hanya mengalir dalam satu arah merupakan salah satu sumder tegangan DC.

2.         Rangkaian arus searah

misalkan kita membahas baterai yang dihubungkan bola lampu, jumlah elektron yang mengalir ditentukan oleh jenis dan ukuran baterai serta ukuran dan jenis bola lampu. Kita dapat membalik polaritas pada baterai dengan beralih kontak (kabel), dan pada saat ini akan mengalir ke arah dan bohlam masih terang

Gambar 2.1 : rangkaian arus searah dan grafik

Selama baterai terhubung ke sirkuit, saat ini hanya dapat mengalir dalam satu arah. (DC) juga dapat dihasilkan dengan cara lain selain baterai, Solar sel, sel bahan bakar, dan bahkan beberapa jenis DC generator dapat.memberikan.itu.sekarang.
Arus searah biasanya mengalir pada sebuah konduktor, walaupun mungkin saja arus searah mengalir pada semi-konduktor, isolator, dan ruang hampa udara
Arus searah dulu dianggap sebagai arus positif yang mengalir dari ujung positif sumber arus listrik ke ujung negatifnya. Pengamatan-pengamatan yang lebih baru menemukan bahwa sebenarnya arus searah merupakan arus negatif (elektron) yang mengalir dari kutub negatif ke kutub positif. Aliran elektron ini menyebabkan terjadinya lubang-lubang bermuatan positif, yang "tampak" mengalir dari kutub positif ke kutub negatif. Yang dimaksud dengan sumber listrik arus searah (DC) adalah alat/benda yang menjadi sumber listrik arus searah (DC) dan menghasilkan arus DC secara permanent. Sumber listrik arus searah (DC) yang paling banyak dikenal adalah sumber listrik DC yang membangkitkan listrik secara kimia. Elemen Elektro Kimia Menurut Neinst, batang logam yang dimasukan dalam larutan asam sulfat akan melepaskan ion-ion positif ke dalam larutan itu, oleh karena itu, logam tersebut menjadi bermuatan negative. Sedangkan larutan tersebut menjadi muatan positif. Beda potensial tersebut dinamakan tegangan larutan elektrolit.

3.      sumber-sumber arus searah

beberapa jenis sumber-sumber arus searah (DC) yaitu:
1. Elemen Elektrokimia
2. Generator Arus Searah
3. Termoelemen
4. Sel Surya (Solar Cell)

Dengan perkembangan teknologi elektronika saat ini, listrik arus searah (DC) dapat dihasilkan dengan cara merubah Arus bolak-balik (AC) menjadi Arus Searah (DC) dengan menggunakan suatu alat yang disebut Power Supply atau Adaptor.

Sebagai dasar dari rangkaian Power Supply adalah sebuah komponen diode yang dapat berfungsi sebagai penyearah, artinya adalah dapat merubah dan menyearahkan arus bolak-balik (AC) menjadi Arus Searah (DC)

Untuk mendapatkan tegangan (GGL) yang besar, harus menggunakan plat timbel yaitu dengan dihubungkan seri. Accumulator Alkali Sel ini disebut alkali karena menggunakan lindikali (kaliloog) sebagai larutan elektrolitnya.  Kemudian kedua kutub tersebut disambungkan dengan sebuah bola lampu atau alat ukur sehingga terlihat adanya beda potensial pada kedua kutub tersebut. Pada ujung-ujung kawat penghubung terdapat beda potensial yang disebut tegangan jepit lampu yang dihubungkan dengan elemen basah volta.

Ada dua hukum yang berlaku bagi rangkaian yang memiliki arus tetap, yakni hukum kirchoff.

1. Pada setiap rangkaian tertutup, jumlah aljabar dari beda potensialnya harus sama dengan nol.

2. Pada setiap titik percabangan jumlah arus yang masuk melalui titik tersebut sama dengan jumlah arus yang keluar dari titik tersebut.

           Hukum pertama kirchoff disebut juga hukum simpal, karena beda potensial di antara dua titik dalam suatu rangkaian pada keadaan tunak selalu konstan.

            Hukum kedua kichoff dikenal dengan hukum percabangan, karena hukum ini memenuhi hukum keekkalah muatan. Hukum ini diperlukan untuk rangkaian multisimpal yang mengandung titik-titik percabangan ketika arus mulai terbagi. Pada keadaan tunak, tidak ada akumulasi muatan listrik pada setiap rangkaian, dengan demikian jumlah muatan yang masuk di setiap titik akan meninggalkan titik tersebut dengan jumlah yang sama.

4.      Generator Arus Searah

                Generator arus searah adalah alat yang digunakan untuk mengubah energi gerak (mekanis) menjadi energi listrik dengan arus searah. Generator DC dibedakan menjadi beberapa jenis berdasarkan dari rangkaian belitan magnet atau penguat eksitasinya terhadap jangkar (anker), jenis generator DC yaitu :

1). Generator penguat terpisah

2). Generator shunt

3). Generator kompon

Generator DC terdiri dua bagian, yang pertama stator, yaitu bagian mesin DC yang diam, dan yang kedua, bagian rotor, yaitu bagian mesin DC yang berputar. Bagian stator terdiri dari: rangka motor, belitan stator, sikat arang, bearing dan terminal box.

Sedangkan bagian rotor terdiri dari: komutator, belitan rotor, kipas rotor dan poros rotor.

Prinsip kerja generator ini adalah induksi elektro magnetik (perubahan medan magnet yang terjadi pada kumparan kawat sehingga terjadi arus listrik).

Gambar 2.2 :medan magnet pada kumparan

Pembangkitan tegangan induksi oleh sebuah generator diperoleh melalui dua cara:

• dengan menggunakan cincin-seret, menghasilkan tegangan induksi bolak-balik.

• dengan menggunakan komutator, menghasilkan tegangan DC

5.      Termoelemen

                 Termoelemen adalah sumber arus listrik searah dari proses yang terjadi karena adanya perbedaan suhu. Termoelemen mengubah energi panas menjadi energi listrik.Peristiwa ini dikemukakan oleh Thomas John Seebach pada tahun 1826.

Arus yang ditimbulkan dari kejadian ini disebut termoelemen. Semakin besar perbedaan suhu antara Adan B, semakin besar arus yang mengalir. Tetapi, karena arus yang dihasilkan relatif kecil, termoelemen belum dapat dimanfaatkan dalam kehidupan sehari-hari.

6.      Pemanfaatan arus listrik DC

Listrik DC (direct current) biasanya digunakan oleh perangkat lektronika. Meskipun ada sebagian beban selain perangkat elektronika yang menggunakan arus DC (contohnya; Motor listrik DC) namun kebanyakan arus DC digunakan untuk keperluan beban elektronika. Beberapa beban elektronika yang menggunakan arus listrik DC diantaranya: Lampu LED (Light Emiting Diode), Komputer, Laptop, TV, Radio, dan masih banyak lagi. Selain itu listrik DC juga sering disimpan dalam suatu baterai, contohnya saja baterai yang digunakan untuk menghidupkan jam dinding, mainan mobil-mobilan dan masih banyak lagi. Intinya kebanyakan perangkat yang menggunakan listrik DC merupakan beban perangkat elektronika

B.        arus bolak balik

1.   pengertian

            Akhir abad 19, Nicola Tesla dan George Westinghouse memenangkan proposal pendistribusian daya dengan menggunakan arus bolak-balik (ac) diAmerika Serikat mengalahkan Thomas Edison yang mengusulkan arussearah(dc) untuk pendistribusian. Arus ac memiliki keunggulan efisiensienergy pada saat dihantarkan sementara pada arus DC Daya berubah menjadi kalor (panas) yang sangat besar.

            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, karena ini yang memungkinkan pengaliran energi yang paling efisien

2.   Rangkaian arus bolak balik

Nilai arus dan tegangan bolak-balik selalu berubah-ubah menurut waktu, dan mempunyai pola grafik seperti berikut.

Gambar 2.3 :rangkaian arus bolak balik dan grafik

Kalau pergantian kutub itu terjadi 60 kali dalam satu detik, maka dikatakan frekuensi sumber AC tersebut adalah 60 Hertz (seperti banyak dipakai di Amerika Serikat). Kalau pergantian kutub itu terjadi 50 kali dalam satu detik, maka frekuensi sumber AC tersebut adalah 50 Hertz (seperti banyak dipakai di Eropa dan Asia termasuk di Indonesia.

Tentu sekarang kita paham apa maksud “frekuensi arus PLN adalah 50 Hz”. Karena perbedaan tegangan berubah-ubah setiap waktu, maka untuk praktis besarnya perbedaan tegangan arus bolak-balik dinyatakan dalam rms (root mean square, akar dari kuadrat rata-rata) perbedaan tegangan maksimum. Ini sebenarnya hanya permainan statistik, tidak mengandung fenomena fisis yang baru. Harga rms dari perbedaan tegangan bernilai perbedaan tegangan maksimum dibagi akar dua (garis putus-putus hitam pada Gambar 2.3

3.      Generator bolak balik

Generator arus bolak- balik  adalah alat(dinamo)  yang dapat mengubah energi mekanik menjadi energi listrik arus bolak-balik melalui proses induksi elektromagnetik . Generator arus bolak- balik sering disebut juga sebagai alternator atau generator AC (alternating current) atau juga generator singkron. Alat ini sering dimanfaatkan di industri untuk mengerakkan beberapa mesin yang menggunakan arus listrik sebagai sumber penggerak. Generator arus bolak-balik dibagi menjadi dua jenis, yaitu:

a.       Generator arus bolak-balik 1 fasa

b.       Generator arus bolak-balik 3 fasa

Komponen generator AC ada stator, rotor, sikat, pengatur generator dan bearing :

a.       Rotor

Rotor adalah bagian dari motor listrik atau generator yang berputar pada sumbu rotor. Perputaran rotor di sebabkan karena adanya medan magnet dan lilitan kawat email pada rotor. Sedangkan torsi dari perputaran rotor di tentukan oleh banyaknya lilitan kawat dan juga diameternya

b.      Stator

Stator adalah kebalikan dari rotor, stator adalah bagian pada motor listrik atau dinamo listrik yang berfungsi sebagai stasioner(yang diam) dari sistem rotor. Dan stator inilah yang mengeluarkan tegangan bolakbalik. Stator terdiri dari badan generator yang terbuat dari baja yang berfungsi melindungi bagian dalam generator, kotak terminal dan name plate pada generator. Inti Stator yang terbuat dari bahan ferromagnetik yang berlapis-lapis dan terdapat alur-alur tempat meletakkan lilitan stator. Lilitan stator yang merupakan tempat untuk menghasilkan tegangan.

c.       Sikat

Sikat adalah bagian yang menghubungkan jangkar atau  stator dengan kabel tujuannya agar kabel tidak ikut berputar.

Prinsip Kerja Generator, Prinsip dasar generator arus bolak-balik menggunakan hukum Faraday yang menyatakan jika sebatang penghantar berada pada medan magnet yang berubah-ubah, maka pada penghantar tersebut akan terbentuk gaya gerak listrik. proses terjadinya tenaga mekanik tenaga  listrik ada beberapa syarat

1.  Adany fluks yang ditimbukan oleh dua buah kutub magnet.

2.  Adanya kawat penghantar.

3.  Adanya putaran yang menyebabkan penghantar memotong fluks2 magnet.

4.      pemanfaatan listrik AC

Pemanfaatan listrik AC sebenarnya sangatlah banyak. Untuk mempermudah sebenarnya anda dapat melihat barang-barang yang ada dirumah anda, perhatikanlah bahwa semua barang yang menggunakan listrik PLN berarti telah memanfaatkan listrik AC. Sebagai pengaman listrik AC yang ada dirumah anda, biasanya pihak PLN menggunakan pembatas sekaligus pengaman yaitu MCB (miniature circuit breaker). Meskipun demikian tak semua barang yang anda lihat menggunakan listrik AC, ada sebagian barang yang menggunakan listrik PLN namun barang tersebut sebenarnya menggunakan listrik DC, contohnya saja Laptop. Laptop menggunakan listrik DC, listrik tersebut diperoleh dari adaptor yang terdapat pada laptop (atau terdapat pada charger) tersebut. Jadi saat anda mengisi ulang baterai laptop dengan listrik PLN (AC) maka adaptor didalam laptop akan merubah listrik AC menjadi DC, sehingga sesuai kebutuhan dari laptop anda. Contoh pemanfaatan energi listrik AC yang lain adalah: Untuk mesin cuci, penerangan (lampu), pompa air AC, pendingin ruangan, kompor listrik, dan masih banyak lagi.

BAB III

PENUTUP

A.    kesimpulan

kesimpulan yang dapat kami ambil dari penyusunan makalah ini adalah sebagai berikut :

1.      Definisi arus searah (DC) adalah arus listrik yang arahnya selalu tetap terhadap waktu. Arus listrik ini bergerak dari kutub yang selalu sama, yaitu dari kutub positif ke kutub negative. Listrik DC (direct current) biasanya digunakan oleh perangkat lektronika. Meskipun ada sebagian beban selain perangkat elektronika yang menggunakan arus DC (contohnya; Motor listrik DC) namun kebanyakan arus DC digunakan untuk keperluan beban elektronika. Beberapa beban elektronika yang menggunakan arus listrik DC diantaranya: Lampu LED (Light Emiting Diode), Komputer, Laptop, TV, Radio, dan masih banyak lagi. Selain itu listrik DC juga sering disimpan dalam suatu baterai

2.      Arus bolak-balik (AC/alternating current) adalah arus listrik dimana besarnya dan arahnya arus berubah-ubah secara bolak-balik. Pemanfaatan listrik AC sebenarnya sangatlah banyak. Untuk mempermudah sebenarnya anda dapat melihat barang-barang yang ada dirumah anda, perhatikanlah bahwa semua barang yang menggunakan listrik PLN berarti telah memanfaatkan listrik AC.

B.     Saran

Tentunya dalam penyusunan makalah ini terdapat kekurangan dan kesalahan olehnya itu :

1.      Diharapkan kepada para pembaca agar memberikan perbaikan yang semestinya demi kesempuranaan makalah ini. 

2.      Diharapkan agar pembaca memberikan koreksi terhadap materi-materi yang sekiranya ada tidak sesuai dengan yang sebenarnya.

DAFTAR PUSTAKA

 http://kakeko.wordpress.com/2007/11/20/konsep-dasar-elektronika-pada-arus-searah-dc/

http://khairunnisa2.blogspot.com/2012/10/rangkaian-arus-searah.html

http://www.anakciremai.com/2008/06/makalah-fisika-rangkaian-listrik-arus.html

http://www.scribd.com/doc/54204931/Makalah-listrik-AC