Modul 4 : RLC Seri dan RLC Paralel

[KEMBALI KE MENU SEBELUMNYA]

DAFTAR ISI

1. Pendahuluan

2. Tujuan

3. Alat dan Bahan

4. Dasar Teori

5. Percobaan

Percobaan ...

1. A. RLC Seri
2. B. RLC Paralel

MODUL 4

RLC SERI DAN PARALEL

1. Pendahuluan[Kembali]

   Rangkaian RLC adalah jenis rangkaian listrik yang terdiri resistor (R), induktor (L), dan kapasitor (C) dalam satu rangkaian. Resistor memberikan hambatan terhadap aliran arus listrik, sementara induktor menyimpan energi dalam bentuk medan magnetik ketika arus mengalir, dan kapasitor menyimpan energi dalam bentuk medan listrik antara dua pelatnya ketika diberikan tegangan. Ketiga komponen ini bekerja bersama-sama untuk menciptakan respons unik terhadap sinyal listrik yang diberikan kepada rangkaian. Misalnya, pada frekuensi rendah, induktor memiliki impedansi yang lebih tinggi, sementara pada frekuensi tinggi, kapasitor memiliki impedansi yang lebih rendah. 

  Rangkaian RLC digunakan dalam berbagai aplikasi, termasuk filter, osilator, dan penyaring sinyal. Analisis rangkaian RLC melibatkan penentuan impedansi total, arus, tegangan, dan respons frekuensi dari rangkaian tersebut menggunakan metode analisis nodal, analisis mesh, atau transformasi domain frekuensi.

2. Tujuan[Kembali]

1. Dapat mengetahui bagaimana prinsip kerja rangkaian RLC seri dan RLC paralel
2. Dapat membuktikan impedansi (Z) dari sebuah rangkaian RLC seri dan RLC paralel
3. Dapat mempelajari hubungan antara impedansi dengan reaktansi kapasitif, reaktansi induktif, dan sudut fasa pada rangkaian RLC seri dan RLC paralel
4. Dapat membuktikan hubungan antara tegangan (V), tegangan melewati R (VR), dan tegangan melewati C (VC), tegangan melewati L (VL).

3. Alat dan Bahan[Kembali]

Instrument

multimeter

Module

Base Station

Jumper

  Jumper

Bahan

Resistor

Kapasitor

Induktor

    

Lampu

4. Dasar Teori[Kembali]

A. Resistor

        Resistor adalah salah satu komponen dasar dalam rangkaian elektronika yang berfungsi untuk mengatur arus listrik dan menurunkan tegangan dalam suatu sirkuit. Resistor memiliki nilai resistansi yang menentukan seberapa besar hambatan yang ditawarkannya terhadap aliran arus. Secara fisik, resistor sering kali terdiri dari kawat atau lapisan karbon yang dililit pada inti keramik atau fiberglass. Nilai resistansi resistor diukur dalam satuan ohm (Ω), dan bisa bervariasi dari nilai rendah hingga nilai yang sangat tinggi, tergantung pada aplikasi dan kebutuhan sirkuit elektronika.

resistor 

tabel warna resistor

        Resistor berfungsi untuk menghambat arus dalam rangkaian listrik. Cara menghitung nilai resistansi resistor dengan gelang warna :

1. Masukan angka langsung dari kode warna gelang pertama.

2. Masukan angka langsung dari kode warna gelang kedua.

3. Masukan angka langsung dari kode warna gelang ketiga.

4. Masukkan jumlah nol dari kode warna gelang ke-4 atau pangkatkan angka tersebut dengan 10 (10^n).

5. Gelang terakhir merupakan nilai toleransi dari resistor.

Contoh pada gambar di atas nilai resistansi resistor adalah 134 Ohm

B. Kapasitor

        Kapasitor (Kondensator) yang dalam rangkaian elektronika dilambangkan dengan huruf "C" adalah suatu alat yang dapat menyimpan energi/muatan listrik di dalam medan listrik, dengan cara mengumpulkan ketidakseimbangan internal dari muatan listrik. Kapasitor ditemukan oleh Michael Faraday (1791-1867). Satuan kapasitor disebut Farad (F). Satu Farad = 9 x 1011 cm2 yang artinya luas permukaan kepingan tersebut. Struktur sebuah kapasitor terbuat dari 2 buah plat metal yang dipisahkan oleh suatu bahan dielektrik. Bahan-bahan dielektrik yang umum dikenal misalnya udara vakum, keramik, gelas dan lain-lain. Jika kedua ujung plat metal diberi tegangan listrik, maka muatan-muatan positif akan mengumpul pada salah satu kaki (elektroda) metalnya dan pada saat yang sama muatan-muatan negatif terkumpul pada ujung metal yang satu lagi. Muatan positif tidak dapat mengalir menuju ujung kutub negatif dan sebaliknya muatan negatif tidak bisa menuju ke ujung kutub positif, karena terpisah oleh bahan dielektrik yang non-konduktif. Muatan elektrik ini tersimpan selama tidak ada konduksi pada ujung-ujung kakinya. Di alam bebas, phenomena kapasitor ini terjadi pada saat terkumpulnya muatan-muatan positif dan negatif di awan. 

C. Induktor

        Induktor adalah komponen pasif yang terdiri dari kumparan kawat yang melingkar pada inti magnetik. Ketika arus listrik mengalir melalui kumparan tersebut, sebuah medan magnet dihasilkan di sekitar induktor. 

        Perubahan arus listrik dalam induktor menghasilkan tegangan balik yang dikenal sebagai induktansi. Pengukuran induktansi biasanya dilakukan dalam satuan henry (H).

D. Rangkaian RLC

        Rangkaian RLC adalah rangkaian listrik yang tersusun atas resistor, induktor, dan kapasitor baik secara seri maupun paralel. Rangkaian ini dapat dikatakan rangkaian RLC karena sesuai dengan lambang dari masing masing komponennya yaitu, ketahanan atau hambatan (R), induktor (L), dan kapasitor (C)

A. RLC Seri

        Rangkaian seri RLC pada arus bolak-balik terdiri dari resistor (R), induktor (L) dan kapasitor (C) yang dihubungkan dengan sumber tegangan AC dan disusun secara seri. Hambatan yang dihasilkan oleh resistor disebut resistansi, hambatan yang dihasilkan oleh induktor disebut reaktansi induktif (XL), dan hambatan yang dihasilkan oleh kapasitor disebut reaktansi kapasitif (XC). Ketiga besar hambatan tersebut ketika digabungkan dalam disebut impedansi (Z) atau hambatan total. 

        Ketiga hambatan tersebut (R, XL dan XC) mengalir arus (i) yang sama sehingga diagram fasor arus diletakkan pada t=0. Tegangan pada resistor (VR) berada pada fasa yang sama dengan arus, tegangan (VL) pada reaktansi induktif (XL) mendahului arus sejauh 90º, dan tegangan (VC) pada reaktansi kapasitif (XC) tertinggal oleh arus sejauh 90º

Impedansi pada rangkaian RLC seri bisa dihitung dengan rumus :

Sedangkan impedansi juga dapat dihitung dengan menggunakan sudut :

B. RLC Parallel

Rangkaian RLC paralel adalah sebuah rangkaian listrik yang terdiri dari resistor (R), induktor (L), dan kapasitor (C) yang terhubung secara paralel. Impedansi dari rangkaian RLC paralel dapat dihitung dengan :

Pada rangkaian RLC paralel di atas, kita dapat melihat bahwa tegangan suplai, V S, berlaku umum untuk ketiga komponen sedangkan arus suplai I S terdiri dari tiga bagian. Arus yang mengalir melalui resistor, I R , arus yang mengalir melalui induktor, I L dan arus yang melalui kapasitor, I C . Tetapi arus yang mengalir melalui setiap cabang dan oleh karena itu setiap komponen akan berbeda satu sama lain dan juga terhadap arus suplai, I S . Total arus yang diambil dari suplai tidak akan menjadi jumlah matematis dari tiga arus cabang individual namun jumlah vektornya.