Apakah Litar AC?

Asas Rangkaian AC

Rangkaian AC didefinisikan sebagai rangkaian yang ditenagai oleh sumber tenaga bolak-balik. Arus bolak-balik (AC) digunakan secara luas untuk aplikasi domestik dan industri kerana ciri-cirinya yang unik: berbeza dengan DC, magnitud dan arah arus dan voltan dalam rangkaian AC berubah secara berkala sepanjang masa.

Bentuk gelombang AC biasanya mengikuti corak sinusoidal, menyelesaikan satu siklus dengan separuh positif dan negatif yang sama. Perilaku ini dijelaskan secara matematik sebagai fungsi waktu (t) atau sudut (θ = ωt), di mana ω mewakili frekuensi sudut.

Impedans dalam Rangkaian AC vs. DC

• Dalam rangkaian DC, penentangan arus berasal hanya dari rintangan (R).

• Dalam rangkaian AC, penentangan timbul dari:

• Rintangan (R)

• Reaktans induktif (XL = 2πfL), di mana L adalah induktansi dan f adalah frekuensi

• Reaktans kapasitif (XC = 1/(2πfC)), di mana C adalah kapasitansi

Hubungan Fasa dalam Sistem AC

Dalam rangkaian AC, arus dan voltan ditandai oleh magnitud dan sudut fasa. Penyelarasan fasa mereka bergantung pada parameter rangkaian (R, L, C). Kuantiti sinusoidal seperti voltan dan arus berubah dengan sinus sudut θ, menjadikannya fundamental untuk analisis sistem AC.

Kelebihan Bentuk Gelombang Sinusoidal dalam Pembangkitan Tenaga

Voltan dan arus sinusoidal lebih disukai secara global untuk pembangkitan tenaga kerana:

• Kehilangan besi dan tembaga yang dikurangkan dalam transformator dan mesin berputar, meningkatkan kecekapan.

• Gangguan minimal terhadap sistem komunikasi bersebelahan.

• Tingkat gangguan yang lebih rendah dalam rangkaian elektrik.

Dinamika Voltan dan Arus Bolak-Balik

Bentuk Gelombang Voltan Bolak-Balik dan Arus Resistif

Bentuk gelombang voltan bolak-balik sepanjang masa dan arus yang mengalir melalui rintangan (R) dalam rangkaian ditunjukkan di bawah:

Jenis Rangkaian AC dan Terminologi Penting
Klasifikasi Rangkaian AC

Rangkaian AC dikategorikan berdasarkan konfigurasi komponennya:

• Rangkaian rintangan murni (R)

• Rangkaian kapasitansi murni (C)

• Rangkaian induktansi murni (L)

• Gabungan RL (rintangan-induktansi)

• Rangkaian RC (rintangan-kapasitansi)

• Rangkaian LC (induktansi-kapasitansi)

• Rangkaian RLC (rintangan-induktansi-kapasitansi)

Terminologi Rangkaian AC Esensial

• Amplitud:Nilai maksimum positif atau negatif kuantiti bolak-balik dalam satu siklus, juga dikenali sebagai nilai puncak atau nilai maksimum. Disediakan oleh Em/Vm untuk voltan dan Im untuk arus.

• Alternasi:Setengah siklus bentuk gelombang bolak-balik, setara dengan 180° elektrik.

• Siklus:Satu set lengkap nilai positif dan negatif kuantiti bolak-balik, setara dengan 360° elektrik.

• Nilai Sementara:Magnitud voltan atau arus pada momen tertentu, ditandai oleh e (voltan) atau i (arus).

• Frekuensi (f): Jumlah siklus per saat kuantiti bolak-balik, diukur dalam hertz (Hz).

• Tempoh Masa (T):Durasi dalam saat untuk menyelesaikan satu siklus bentuk gelombang voltan atau arus.

• Bentuk Gelombang:Perwakilan grafik yang memplot nilai sementara kuantiti bolak-balik (voltan/arus) pada sumbu y terhadap masa (t) atau sudut (θ = ωt) pada sumbu x.

Voltan bolak-balik secara berkala membalik polaritas dan magnitud, sementara arus bolak-balik mengikutinya—berubah arah dan amplitud sepanjang masa. Apabila sumber voltan AC terhubung ke beban resistif (seperti yang ditunjukkan di bawah), arus mengalir ke satu arah semasa separuh siklus positif dan membalik semasa separuh siklus negatif, mencerminkan perubahan polaritas sumber.