MODUL 4: RLC DAN PARALEL

[KEMBALI KE MENU SEBELUMNYA]

DAFTAR ISI

1. Pendahuluan

2. Tujuan

3. Alat dan Bahan

4. Dasar Teori

5. Percobaan

Percobaan ...

1. Tugas Pendahuluan
2. Laporan Akhir

MODUL 4

RLC SERI DAN PARALEL

1. Pendahuluan[Kembali]

    Dalam dunia elektronika, sirkuit RLC (Resistor-Inductor-Capacitor) merupakan konfigurasi penting yang digunakan untuk mengatur aliran arus dan tegangan dalam sistem. Dua konfigurasi utama dari sirkuit RLC adalah RLC seri dan RLC paralel.    

RLC Seri: Pada sirkuit RLC seri, resistor, induktor, dan kapasitor disusun secara berurutan dalam satu jalur aliran arus. Hal ini menyebabkan arus yang sama mengalir melalui setiap komponen. Sirkuit RLC seri memiliki karakteristik yang bergantung pada frekuensi, di mana impedansi total (total resistance) sirkuit bergantung pada nilai resistor, induktor, kapasitor, dan frekuensi sinyal input. Dalam kondisi resonansi, impedansi total mencapai nilai minimum, menyebabkan arus maksimum mengalir melalui sirkuit.     

RLC Paralel:Sirkuit RLC paralel memiliki konfigurasi di mana resistor, induktor, dan kapasitor disusun secara paralel, yaitu setiap komponen terhubung langsung ke sumber tegangan. Dalam RLC paralel, tegangan yang sama diterapkan pada setiap komponen, dan arus total adalah jumlah arus yang mengalir melalui masing-masing komponen. Salah satu fitur penting dari sirkuit RLC paralel adalah terjadinya resonansi frekuensi, di mana impedansi total mencapai nilai minimum, menyebabkan arus maksimum mengalir melalui sirkuit.    

Pemahaman yang baik tentang sifat-sifat dan karakteristik dari kedua konfigurasi ini penting dalam merancang dan menganalisis sirkuit elektronika. Dengan memahami sirkuit RLC seri dan paralel, kita dapat mengoptimalkan kinerja sistem dan menerapkan prinsip-prinsip ini dalam berbagai aplikasi elektronika, seperti dalam filter, osilator, dan rangkaian penguat.

 

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]

A. Alat

    1. Multimeter

    2. Module

    3. Base Station

    4. Jumper

B. Bahan

    1.Resistor

    2. Kapasitor

    3. Induktor

    4. Lampu

4. Dasar Teori[Kembali]

  A. Resistor

    Resistor adalah komponen penting yang banyak digunakan dalam sirkuit elektronik. Hampir setiap rangkaian elektronik memerlukan resistor. Namun, banyak orang yang bekerja di industri perakitan elektronik atau menggunakan perangkat elektronik tidak memahami cara membaca kode warna atau kode angka pada resistor.

    Resistor berbentuk axial umumnya memiliki kode warna dalam bentuk gelang di tubuhnya. Biasanya, terdapat empat gelang pada resistor, meskipun ada juga yang memiliki lima gelang. Gelang berwarna emas atau perak biasanya terletak sedikit berjauhan dari gelang lainnya, menandakan posisi gelang terakhir. Gelang terakhir ini menunjukkan nilai toleransi dari resistor tersebut.

    Table dibawah ini adalah warna-warna yang terdapat di Tubuh Resistor:

Cara menghitung nilai resistor 4 gelang :

Masukkan angka langsung dari kode warna Gelang ke-1 (pertama)

Masukkan angka langsung dari kode warna Gelang ke-2

Masukkan Jumlah nol dari kode warna Gelang ke-3 atau pangkatkan angka tersebut dengan 10 (10n)

Merupakan Toleransi dari nilai Resistor tersebut

Contoh :

Gelang ke 1 : Coklat = 1

Gelang ke 2 : Hitam = 0

Gelang ke 3 : Hijau = 5 nol dibelakang angka gelang ke-2; atau kalikan 105

Gelang ke 4 : Perak = Toleransi 10%

Maka nilai Resistor tersebut adalah 10 * 105 = 1.000.000 Ohm atau 1 MOhm dengan toleransi 10%.

Perhitungan untuk Resistor dengan 5 Gelang warna :

Cara Menghitung Nilai Resistor 5 Gelang Warna

Masukkan angka langsung dari kode warna Gelang ke-1 (pertama)

Masukkan angka langsung dari kode warna Gelang ke-2

Masukkan angka langsung dari kode warna Gelang ke-3

Masukkan Jumlah nol dari kode warna Gelang ke-4 atau pangkatkan angka tersebut dengan 10 (10n)

Merupakan Toleransi dari nilai Resistor tersebut

Contoh :

Gelang ke 1 : Coklat = 1

Gelang ke 2 : Hitam = 0

Gelang ke 3 : Hijau = 5

Gelang ke 4 : Hijau = 5 nol dibelakang angka gelang ke-2; atau kalikan 105

Gelang ke 5 : Perak = Toleransi 10%

Maka nilai Resistor tersebut adalah 105 * 105 = 10.500.000 Ohm atau 10,5 MOhm dengan toleransi 10%.

Contoh-contoh perhitungan lainnya :

Merah, Merah, Merah, Emas → 22 * 10² = 2.200 Ohm atau 2,2 Kilo Ohm dengan 5% toleransi

Kuning, Ungu, Orange, Perak → 47 * 10³ = 47.000 Ohm atau 47 Kilo Ohm dengan 10% toleransi

Cara menghitung Toleransi :

2.200 Ohm dengan Toleransi 5% =

2200 – 5% = 2.090

2200 + 5% = 2.310

ini artinya nilai Resistor tersebut akan berkisar antara 2.090 Ohm ~ 2.310 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)

1. 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 :

2. 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.