p4 - analisis rangkaian rlc arus bolak-balik

ANALISIS RANGKAIAN RLC ARUS BOLAK-BALIK

1. Tujuan Menera skala induktor variabel, mengamati keadaan resonansi dari rangkaian seri RLC arus bolak-balik, dan menera kapasitan dengan metode jembatan wheatstone.

2. Teori Singkat 2.1 Rangkaian RLC Seri

Gambar 2.1 Rangkaian RLC seri

Hambatan reaktansi induktif dan kapasitif pada umumnya terdapat dalam rangkaian listrik bolak-balik. Jika resistor, inductor, dan kapasitor di rangkai seri dan dihubungkan dengan sumber tegangan bolak-balik, maka bila frekuensi gelombang tidak sangat tinggi, arus sesaat akan sama dengan harganya, dan tergantung pula pada impedansi rangkaian seri ini dan juga frekuensi dari tegangan AC, besarnya impedansi :

Dalam percobaan ini lampu pijar berlaku sebagai resistor, yang besar hambatannya berubah sesuai perubahan arus. Induktor dapat divariasi besarnya, sehingga untuk harga tertentu dari induktor dapat dipenuhi.

atau

dimana f merupakan frekuensi resonansi dari rangkaian seri arus bolak-balik di atas. Pada saat terjadi resonansi, maka arus maksimum dan tegangan antara inductor dan kapasitor minimum. Ini dapat diamati dengan memasang voltmeter paralel dengan inductor dan kapasitor, serta ampermeter seri dengan seluruh rangkaian. 2.2 Menera Kapasitan dengan Jembatan Wheatstone

V

Gambar 2.2 Jembatan wheatstone Gambar 2.2 di atas adalah sebuah jembatan Wheatstone, yang terdiri dari 2 kapasitor dan 2 resistor. C1 adalah kapasitor yang akan ditera kapasitansnya, C2 adalah kapasitor variabel, dan R1 serta R2 adalah resistor variabel. Dengan mengubah R1 dan R2 maka pada harga tertentu beda potensial listrik antara titik C dan D adalah 0 volt. Keadaan ini terjadi bila penurunan tegangan dari C ke A sama dengan penurunan tegangan dari C ke B, sehingga dapat dituliskan :

atau sehingga atau Jika tidak ada beda potensial di CD, maka , , sehingga :

3. Percobaan Pengukuran 3.1 Peralatana. 1 buah Vari AC

b. Lampu pijar 25 W/220 V c. Induktor variable dengan skala 1 9 cmd. Kapasitor 4 F, 0.2 F, dan 1 F. e. 2 buah VOM AC

f. 1 buah Resistor 10 k g. 1 buah resistor variabel 50 k

3.2

Cara Kerja

3.2.a Menera skala inductor variabel

Gambar 3.1 Rangkaian seri RL

-

Susunlah rangkaian seperti pada gambar di atas. Atur Vari AC untuk mendapatkan tegangan 100 Volt (harap hati-hati). Atur skala induktor variabel, catat pengukuran Voltmeter dan Ampermeter

dalam table berikut : Skala Induktor (cm) 1 2 3 4 5 6 7 8 9 Arus (mA) V lampu (Volt) Vinduktor (Volt)

a.

Lukislah grafik hubungan antara besarnya induktansi dengan skala pada

induktansi variabel, dengan mengambil skala pada induktans sebagai absis dan besarnya induktans sebagai ordinat. b. Bagaimanakah bentuk dari grafik itu ? Beri analisanya !

3.2.b Mengamati Keadaan Resonansi Rangkaian Seri RLC

Gambar 3.2 Rangkaian seri RLC

-

Susunlah rangkaian seperti gambar di atas. Atur vari AC pada tegangan 100 Volt (harap hati-hati). Gunakan kapasitor 0,2 uF Atur skala inductor variabel, catat pembacaan voltmeter dan ampermeter

sepanjang inductor dan kapasitor juga tegangan pada lampu. Ulangi percobaan di atas untuk melengkapi tabel di bawah ini: Skala induktor(cm) 1 3 5 7 9 Arus (mA) C = 0,2 uF VLC Vlampu (V) (V) C = 1 uF VLC Vlampu (V) (V)

Arus (mA)

3.2.a Menera Kapasitan dengan jembatan wheatstone

Gambar 3.3 Skema Wheatstone

1)

Susunlah rangkaian seperti gambar 3.3 di atas dengan C1adalah kapasitor

yang akan ditera kapasitansnya, C2 kapasitor variabel, R2 10 k, dan R1 adalah resistor variable 50 k. 2)3) 4)

Atur vari AC pada tegangan 12 Volt Atur resistor variabel hingga voltmeter menunjukkan 0 V. Ulangi langkah di atas untuk melengkapi tabel berikut: NO 1 2 C2 (uF) R1 (Ohm) C1 hitung (uF)

4. Tugas Pendahuluan -

Jelaskan timbulnya reaktansi kapasitif dan reaktansi induktif Gambar dan jelaskan grafik fasa arus dan tegangan pada kapasitor dan

induktor Apakah syarat terjadinya resonansi pada RLC terangkai seri arus AC ?

jelaskan ! Turunkan persamaan jembatan wheatstone untuk menera kapasitan di atas !

5. Pertanyaan laporan a. Lukislah grafik antara induktans dan beda tegangan antara induktans dan

kapasitor dengan mengambil induktans sebagai absis dan tegangan sebagai ordinat.b.

Hitunglah nilai C dan L untuk keadaan (mendekati) resonansi dari grafik

ini. c. Selidikilah apakah pembacaan ampermeter maximum dan voltmeter

minimum terjadi pada saat yang sama ?