[Menuju Akhir]
Rangkaian RLC merupakan rangkaian yang dihubungkan secara pararel ataupun seri. Rangkaian tersebut
harus terdiri dari kapasitor, induktor dan resistor. Sesuai dengan namanya, susunan seri RLC merupakan
susunan yang terdiri dari sebuah resistor (R), induktor (L), dan kapasitor (C) yang disusun secara seri dan
dihubungkan dengan sumber tegangan. Karena terdiri dari tiga komponen, maka besar hambatan juga berasal
dari ketiga komponen tersebut. Hambatan yang dihasilkan resistor disebut sebagai resistansi, hambatan yang
dihasilkan oleh induktor biasa disebut reaktansi induktif yang disimbolkan dengan XL, sedangkan hambatan
yang dihasilkan oleh kapasitor disebut raktansi kapasitif yang sering disimbolkan dengan XC. Besar
hambatan gabungan yang dihasilkan dalam rangkaian seri RLC disebut hambatan total atau impedansi.
- Dapat mengetahui bagaimana prinsip kerja rangkaian RLC seri dan
RLC paralel
- Dapat membuktikan impedansi (Z) dari sebuah rangkaian RLC seri
dan RLC paralel
- Dapat mempelajari hubungan antara impedansi dengan reaktansi
kapasitif, reaktansi induktif, dan sudut fasa pada rangkaian RLC seri
dan RLC paralel
- Dapat membuktikan hubungan antara tegangan (V), tegangan
melewati R (VR), dan tegangan melewati C (VC), tegangan melewati
L (VL).
1. Modul
2. Alat
- Electronic Base Station
- Multimeter
3. Bahan
Impedansi dari sebuah rangkaian RC seri dapat dihitung menggunakan rumus
Cara lain untuk menghitung impedansi dengan menggunakan hubungan
antara segitiga dan sudutnya. Jika dua sisi segitiga yang dilambangkan dengan R
dan XC diketahui sisi ketiga atau Z dapat dicari dengan menggunakan sudut phasa
dari R dan Z. Impedansi dapat dicari dengan menggunakan harga θ dan rumus: Z= R/cosθ
Dalam rangkaian RC seri arus meninggalkan tegangan sebesar θ, yang
disebut sebagai sudut fasa. Sudut fasa θ antara V dan I sama seperti sudut θ antara
Z dan R dalam diagram fasor impedansi pada rangkaian RC. Sudut θ juga sama
dengan sudut antara V dan VR.Dalam rangkaian RC seri jatuh tegangan melintasi kapasitor (VC), akan
tertinggal dari tegangan jatuh pada tegangan resistor (VR). Arus I adalah sama di semua
bagian dari rangkaian RC seri seperti gambar 6.2. Arus digunakan sebagai
perbandingan fasor yang menunjukkan VR dan Vc dalam gambar 6.3. Fasor VR adalah
tegangan yang melewati C.Dengan rumus Phitagoras didapatkan: Dari gambar 6.3 juga menunjukkan hubungan antara tegangan V dan arus
I dalam rangkaian RC seri. Arus I menunjukkan tegangan V terhadap sudut θ.
Dari diagram fasor tegangan didapatkanAtau tegangan melewati resistor adalah:Dari gambar 6.3 juga didapatkan: Kapasitansi terjadi jika dua buah konduktor dipisahkan oleh sebuah
nonkonduktor atau dielektrik. Satuan dari kapasitansi adalah Farad. Kapasitor
digunakan dalam banyak hal, di antaranya untuk menyimpan tenaga. Kapasitor dapat
menyimpan muatan elektron atau Q untuk beberapa saat.
Hubungan antara muatan Q dari sebuah kapasitor dengan kapasitansi (C)
kapasitor ditunjukkan oleh rumus:
Q =CxV
Dimana:
Q = muatan (Coulombs)
C = kapasitansi (Farad)
V = tegangan (Volt)
Waktu yang dibutuhkan oleh kapasitor untuk mengisi penuh disebut
time constant, dinyatakan dalam rumus:
τ= RxC
Dimana:
τ = muatan
(Coulombs)
R =
resistansi (Ohm)
C = kapasitansi (Farad)
2. RLC Seri
2.1 Impedansi pada Rangkaian RLC SeriReaktansi pada rangkaian AC tergantung pada frekuensi sumber.
Perubahan nilai reaktansi dipengaruhi oleh perubahan frekuensi. Dimana
arus dan tegangan yang melintasi reaktansi tidak berada dalam satu fasa.
Untuk induktansi murni (R = 0), tegangan mendahului arus yang melalui
induktansi sebesar 90˚. Untuk kapasitansi murni, arus mendahului tegangan
sebesar 90˚.
Induktor dan resistor yang terhubung seri pada rangkaian tergantung
pada frekuensi dan ukuran dari induktor. Dalam rangkaian RL seri, arus
tertinggal dari tegangan sebesar kurang lebih 90˚.
Ketika kapasitor terhubung seri dengan resistor, reaktansi dari kapasitor
dan resistansi resistor secara bersamaan akan mempengaruhi arus AC. Pengaruh
dari kapasitor juga ditentukan oleh ukuran dan frekuensinya. Pada rangkaian RC
seri, arus AC mendahului tegangan sebesar kurang lebih 90˚. Ini bisa dilihat dari
karakteristik induktansi dan kapasitansi yang mempunyai efek berlawanan baik
arus maupun tegangan dalam rangkaian AC. Dalam rangkaian, diagram fasor
menunjukkan XL lebih besar dari XC.
2.2 Efek Perubahan Frekuensi dalam Rangkaian RLC Seri Dalam percobaan ini akan dibuktikan bahwa impedansi Z yang diberikan
oleh rumus:
Dimana X adalah selisih antara XL – XC.
Rumus di atas memperlihatkan bahwa jika XL = XC, maka impedansi rangkaian
akan mencapai nilai minimum (yaitu dengan harga R). Sedangkan I akan mencapai
nilai maksimum. Pada percobaan ini kita akan melihat pengaruh dari perubahan
frekuensi apabila di variasikan di sekitar fR.
Pada rangkaian RLC seri yang dilakukan sebelumnya kita telah dapatkan bahwa
selama frekuensi dari tegangan sumber dinaikkan pada selang fR, maka XL akan ikut
naik sedangkan XC akan turun. Di sisni rangkaian berprilaku seperti sebuah induktasi
dimana X akan naik selama f dinaikkan. Dan sewaktu frekuensi di turunkan dari harga
fR, XC akan naik sedangkan XL akan turun. Dan disini rangkaian akan berprilaku
seperti kapasitansi dengan X akan naik selama frekuensi diturunkan.
2.3 Frekuensi Resonansi RLC Seri Dalam gambar 6.4, tegangan V dihasilkan dari generator AC yang frekuensi dan
tegangan keluarannya diatur secara manual. Untuk frekuensi dan tegangan V tertentu,
arus akan dihasilkan pada rangkaian yang diberikan oleh persamaan berikut:
I =
V/Z
Dimana Z adalah impedansi pada rangkaian.
Tegangan jatuh melintasi R, L dan C akan diberikan oleh IR, IXL, dan
IXC. Jika frekuensi generator diubah dengan V tetap, arus dan tegangan jatuh
melintasi R, L dan C akan berubah. Frekuensi ini adalah fR, yang lebih dikenal
dengan frekuensi resonansi, dimana:
XL = XC
Frekuensi resonansi bisa dihitung dengan rumus:
XL = 2π fL
Dan
XC =1/ 2π
Ketika XL = XC, maka f = fR.
Jadi,
2π fRL =1/ 2π fRC
Sehingga didapatkan,
Karakteristik dari rangkaian resonansi seri adalah:
- Tegangan jatuh melintasi komponen reaktif adalah sama dengan hasil perkalian
antara arus I dalam rangkaian dengan reaktansi X dari komponen.
- Pengaruh reaktif total dari sebuah rangkaian adalah selisih antara reaktansi kapasitif XC dengan reaktansi induktif XL.
- Impedansi Z dari rangkaian RLC seri adalah:
.png)
- Impedansi Z dari rangkaian adalah minimum ketika XL = XC, dan pada saat ini arus
I adalah maksimum.
3. RLC Paralel
3.1 Impedansi pada Rangkaian RLC ParalelGambar 4.5. Rangkaian RLC Paralel
Pada rangkaian RLC paralel, masing masing R, L dan C mempunyai
tegangan yang sama, V. Sedang arus yang lewat R adalah IR, L adalah IL dan C
adalah Ic. Perhitungan untuk besar arus pada masing masing beban :Jalannya fase arus dan tegangan serta diagram fasornya seperti berikut :Fase IR akan dengan V, fase IC akan mendahului fasa V sebesar 90o
sedang
fase IL akan ketinggalan 90o
dari fase V.
I adalah resultan dari IR, IL dan IC yang dapat dihitung dengan rumus :
Karena V adalah sama, maka diagram fasor bisa juga dinyatakan untuk
impedansi sebagai berikut :
Fase juga akan berubah dari mendekati -90o
pada frekuensi rendah,
kemudian akan mengecil mendekati 0o
.Tepat pada frekeunsi resonansi, besar
fase adalah 0
o
. Fase kemudian akan naik ke mendekati 90o
ketika frekuensi naik
lagi.
.png)
.png)
.png)
.png)
.png)
.png)
.png)
.png)
.png)
.png)
.png)
.png)
.png){kind=small}
.png)
.png)
.png)
.png)
.png)
.png)
.png)
.png)
.png)
.png)
.png)
.png)
