PERCOBAAN 12 PERCOBAAN 12 RANGKAIAN LC DAN
RANGKAIAN LC DAN RESONANSIRESONANSI
II.. TTuujjuuaann
Mengetahui sifat dari rangkaian LC sebagai fungsi frekuensi. Mengetahui sifat dari rangkaian LC sebagai fungsi frekuensi. IIII.. PPeennggaannttaarr
Sif
Sifat at dardari i kapkapasitasitor or dan dan indinduktuktor or teltelah ah dibdibahaahas s padpada a perpercobcobaan aan sebsebelumelumnynya.a. Ketika sebuah induktor dan kapasitor, bersama dengan resistor, dari rangkaian Ketika sebuah induktor dan kapasitor, bersama dengan resistor, dari rangkaian RLC seperti yang
RLC seperti yang ditunjukkan pada ditunjukkan pada gambar 1!1"a#, hubugambar 1!1"a#, hubungan fase antara ngan fase antara $$LLdandan
$
$CCditunjukkan pada gambar 1!1"b#.ditunjukkan pada gambar 1!1"b#.
(a)
(a)%%iiaaggrraam m rraannggkkaaiiaann ""bb# # &&uubbuunnggaannffaassee
Gambar 12-1
Gambar 12-1Rangkaian RLC seriRangkaian RLC seri
'mpedansi ( dari rangkaian di atas adalah 'mpedansi ( dari rangkaian di atas adalah
)ada persamaan di atas diasumsikan bah*a $
)ada persamaan di atas diasumsikan bah*a $LLlebih besar dari $lebih besar dari $CC. +ika tidak, itu. +ika tidak, itu
bias
bias menjadi "$menjadi "$CC!$!$LL#. %alam #. %alam rangkaian LC, baik rangkaian LC, baik L L atau C harus matau C harus memiliki tandaemiliki tanda
minus. lasan untuk tanda minus adalah perbedaan fase antara L dan C sebesar minus. lasan untuk tanda minus adalah perbedaan fase antara L dan C sebesar 1- derajat.
1- derajat. Contoh / Contoh /
)ada gambar 1!1, R 0 ohm, $
+ika $L0 $C ,kemudian ( 0 ohm yang sama seperti R , $Ldan $Cmembatalkan
satu sama lain. Ketika R, L dan C terhubung secara paralel, karakteristik rangkaian dapat dilihat pada gambar 1!.
"a# Rangkaian "b# %iagram )hase
Gambar 12-2 Rangkaianparalel RLC
'mpedans irangkaian adalah
Ketika 'L0 'C, arus benar!benar membatalkan satu sama lain dan '3 0'R .
Catatan :
Resistor R pada rangkaian dapat menjadi sebuah resistor eksternal atau kerugian komponen pada L dan C. &al ini berarti R mengalami kerugian komponen dari L dan C, sehingga besar nilai R menjadi sangat tinggi. &al ini berarti ketika 'L0 'C
"$L0 $C# arus yang diberi dari sumber terlalu kecil. Keadaan seperti ini disebut
resonansi LC paralel dan frekuensinya disebut frekuensi resonansi.
Sejauh ini secara ringkas dapat dikelompokkan menjadi / impedansi rangkaian LC seri bersifat minimum ketika $L 0 $C. impedansi rangkaian LC paralel bersifat
maksimum ketika $L0 $C. Rangkaian RLC seri dan respon frekuensi dapat dilihat
"a# Rangkaian "b# Respon 4rekuensi
Gambar 12-Rangkaian RLC seri
)ada gambar 1! "b# .jelas bah*a besarnya arus yang maksimum pada frekuensi resonansi 4o karena ini adalah di mana $L dan $C membatalkan satu sama lain.
5leh karena itu, R menjadi impedansi rangkaian dan '5 06 7 ( 0 6 7 R.
Meningkatnya frekuensi atau penurunannya berpusat di sekitar 4o, arus rangkaian ber8ariasi dengan cepat. Rasio antara 4o dan band*idth yang secara grafis
didefinisikan dalam gambar, disebut ! pada rangkaian. )ada gambar, 9 digunakan untuk me*akili selekti8itas frekuensi dari rangkaian. 5leh karena itu /
9 0 4o 7 :* atau 9 0 $L 7 R
"a# Rangkaian "b# Karakteristik 4rekuensi
;5!- LC R;<K'; RLC %; R6S5;;S'
Gambar 12-#)ercobaan rangkaian LC board ;5!- dan resonansi
Rangkaian RLC paralel ditunjukkan pada gambar 1!=. 3erlihat bah*a susunan paralel memberikan karakteristik yang berbeda.
Catatan pada gambar arus rangkaian diminimalkan pada 4o, karena pada frekuensi ini, 'L > 'C0
! dari rangkaian RLC paralel " rangkaian # dapat didefinisikan dengan cara yang sama
9 0 4 7 :?atau 9 0 (3;K 7 $L
∗ :oard mount :R!
∗ :oard ;5!@ "LC C'RCA'3 and R6S5;;C6# ∗ <enerator fungsi
∗ Multimeter digital ∗ 5siloskop
∗ Kabel koneksi
I*. Lang)a( )erja
1. )asang board ;5!@ ke board mount
Gambar 12-+ %iagram pengukuran dari percobaan rangkaian RLC
Per,baan rang)a'an RLC er' :
. Mengacu pada gambar 1!B dan 1!, hubungkan keluaran "output# dari generator fungsi ke terminal dimana semua keluaran itu diindikasikan dengan DfE di sisi kiri ba*ah dari papan. tur generator fungsi menjadi gelombang sinus KhF dan Gp!p. +uga hubungkan C&!1 dan C&! dari osiloskop ke papan.
. tur osiloskop sehingga di sekitar siklus sinyal KhF terlihat di layar osiloskop. +uga pastikan channel inputan semua diatur untuk dikalibrasi dan osiloskop disesuaikan untuk mengukur fase input.
Catatan /
Melihat tampilan di layar berada pada titik puncak ke puncak, sedangkan 8oltmeter membaca nilai RMS
=. Akur tegangan di R d dan tentukan arus '. +uga ukur tegangan melintasi a!c
"6a!c#. &itung impedansi yang mele*ati a!c.
Catatan /
'mpedansi di a!c 0 tegangan 6a!c 7 '. +ika ' berada di RMS maka tegangan harus di RMS
B. :andingkan tegangan 6a!c dari ke = langkah diatas dengan nilai yang dihitung berdasarkan rumus berikut /
6a!c 0 6L!6C
Catatan /
. <ambar 1!@ disediakan untuk menghasilkan grafik frekuensi "f# berbanding arus "'#. Selesaikan grafik dengan merubah frekuensi dari 1 KhF! 1 KhF. rus diperoleh dengan membagi tegangan di Rd oleh Rd. %alam hal ini output dari penurunan generator fungsi, meningkatkan kerugian output.@
@. &ubungkan generator fungsi untuk rangkaian seperti yang ditunjukkan pada gambar 1!- mengatur output dari generator fungsi untuk gelombang sinus KhF dan Gp!p. %an tegangan Rd, menentukan arus rangkaian.
Gambar 12-0)erangkat pengukuran untuk resonansi paralel "1#
-. Merubah rangkaian seperti yang ditunjukan pada gambar 1!2. 3anpa mengubah frekuensi dan besarnya sinyal. Mengukur tegangan Rd 1 dan Rd dan menentukan 'L dan 'C. :andingkan nilai 'L dan 'C dengan arus
yang diperoleh pada arus langkah nomer @. +ika nilai yang sama menjelaskan mengapa arus tidak sama dengan 'LH 'L. +ika nilai R L dan C
Gambar 12-)erangkat untuk pengukuran resonansi paralel "#
2. Kembali pada rangkaian gambar 1!- dan ulangi langkah nomor .
Kara)ter't') Ime&an' &an 3re)uen ' a&a rang)a'an LC R
1. Membuat koneksi per gambar 1!1 dengan garis 8ariasikan frekuensi generator fungsi dan mencari frekuensi resonansi G. &itung resonansi "9#
impedansi "(# dari rangkaian tangki. )astikan output dari generator dengan kompensasi untuk mempertahankan keluaran konstan. 4rekuensi diperoleh dari hubungan berikut.
Sehingga
11. Membuat koneksi per gambar 1!1 dengan garis putus!putus. Rangkaian ekui8alen ditunjukan pada gambar 1!11. Cari frekuensi resonansi K dan
Gambar 12-14 )engaturan untuk pengukuran rangkaian LCR
R 0 &ambatan resistansi %C
rus pada rangkaian, ketika tegangan puncak pada resistor 1 I adalah sebagai berikut /
1. %engan cara yang sama seperti di atas, tentukan arus pada rangkaian ' dengan frekuensi dari B K&F sampai B K&F dengan kenaikan K&F. <ambarlah sebuah grafik dari 4 8s. '. Alangi prosedur dengan menambahkan tahanan 1 K I dan 1 K I pada saat dipasang paralel menjadi rangkaian penuh. Saat keadaan manakah yang memberikan harga 9 lebih tinggi J
1. <unakan elemen rangkaian pada gambar pada sisi kanan, hubungkan rangkaian!rangkaian pada gambar 1!1 dan 1!1. :uatlah sebuah kur8a yang menunjukkan perbandingan 4 /6o.
Gambar 12-12. Karakteristik Lo* )ass 4ilter
1=. :andingkan hasil dari langkah di atas dengan percobaan yang telah dilakukan pada langkah 1 )ercobaan @ "L)4# dan pada langkah 11 )ercobaan
Catatan :
4ilter! filter terdiri dari R dan L atau R dan C yang memiliki efek pertama. Ketika frekuensi ganda " 1 oktaf#, terjadi perubahan pada output "keluarannya# dengan faktor atau . ;amun, filter LC memiliki efek urutan kedua. Ketika terjadi perubahan frekuensi maka faktornya berupa , perubahan outputnya adalah berupa = atau . 6fek kedua yang terjadi pada filter LC dapat ditunjukkan
dengan tingkat kemiringan yang lebih curam pada kur8a.
Gambar 12-1.Karakteristik &igh )ass 4ilter
Rang)uman
1. 'mpedansi dari rangkaian LC adalah bernilai minimum ketika terjadi resonansi pada rangkaian. )ada kenyataannya, impedansi dari rangkaian paralel LC adalah bernilai maksimum ketika terjadi resonansi pada
rangkaian tersebut. )ada kedua kasus tersebut, diperlukan besar $L0 $C
agar bias terjadi resonansi. 4rekuensi resonansi dapat ditemukan dari persamaan /
. Ketika frekuensi lebih rendah dari frekuensi resonansi "4r# maka terjadi resonansi pada rangkaian LC, dimana $Clebih besar dari $Ldan rangkaian
ini terjadi resonansi yang bersifat kapasitif. Ketika frekuensi lebih tinggi frekuensi resonansi "fr#, maka $L lebih besar dari $C, dan secara
keseluruhan impedansi dari rangkaian adalah bersifat induktif.
:erikut adalah hubungan antara $Cdan $Lyang ditunjukkan pada gambar
Capati8e reactance "reaktansi kapasitif# 'nducti8e reactance "reaktansi induktif#
Sifat pada gambar di atas menunjukkan bah*a resonansi pada rangkaian dapat dibuktikan pada gambar 1!2 dan mengubah fungsi frekuensi generator dari sampai 1 K&F. 3egangan pada 6L dan 6C dapat
diamati pada 5siloskop sebagai fungsi frekuensi.
. )ada rangkaian resonan LC paralel, energy dibebankan ke tangki berisolasi secara bolak!balik antara L dan C. Seperti halnya, sejumlah energy kecil yang melalui resistansi %C dari L dan kerugian dielektrik di C pada setiap siklus. :erikut adalah ilustrasi yang terdapat pada gambar di .ba*ah ini/
rus beban emf yang berla*anan dari L
Resistansi %C dari L
rus yang keluar dari C
a# Rugi!rugi unsure pada resonansi LC
<elombang arus beban dilepaskan
b# &ilangnya arus akibat rugi!rugi pada komponen
=. :erdasarkan gambar, 9 pada resonan rangkaian RLC seri dapat dirumuskan 9 0 $L7 R, atau 9 0 6C7 6Latau 9 0 6L 7 6' . %engan kata
lain, tegangan pada $Catau $Ldiperkuat oleh adanya faktor 9.
B. Resonan pada rangkain paralel, 9 0 (3ank 7 $L, atau 9 0 'L 7 'Sumberatau 9 0
'C 7 'Sumber . %engan kata lain, arus pada rangkaian diperkuat oleh adanya
. Menggunakan sifat frekuensi dari resonan rangkaian LC, rangkaian yang dihubungkan atau filter rangkaian yang dapat dimodelkan. %ua tipe filter ini adalah / Lo* pass dan high pass filter.
