MODUL IV RANGKAIAN RC PADA RLC SERI
4.4. Tugas Pendahuluan
1. Apa yang dimaksut dengan reaktansi induktif dan reaktansi kapasitif ? Jawab:
∙ Reaktansi induktif (XL) adalah hambatan yang di bentuk oleh induktor.
∙ Reaktansi capacitor (XC) adalah hambatan yang di hasilkan oleh capacitor
2. Bagaimana Grafik impedansi terhadap frekuensi pada rangkaian R-C seri ? Jelaskan!
Jawab:
Berikut adalah Grafik impedansi terhadap Frekuensi seperti Pada Gambar 4.6 . dibawah ini
Gambar 4. 3. Grafik
Dailihat pada gambar 4.3. di atas vl akan mengetahui arus dengan beda sudut fase 90°, sedangkan vc tertinggalarus dengan sudut 90°.
3. Bagaimana grafik arus terhadap frekuensi pada rangkaian RC ? Jelaskan ! Jawab:
Gambar 4. 4. Grafik
Dailihat pada gambar 4.4. di, vc memiliki awalan gelombah yang berbeda dengan vc dan satu bergerak sendiri dengan awalan dari garis tengah.
4. Mengapa rangkaian R-C mategangan AC ? Jawab:
Karena kapacitor dapat bekerja dengan ruang kotor bolak-balik / arus denga cara ,menyimpan atau menahan arus dc dan melewatkan arus ac, dan apabila hanya arus dc maka tidak akan pernah tembus atau mengalir pada capasitor. Selain itu kuayt arus bolak-balik memilikihambatan yangdisebut imprndansi, didalam impendansi terdapat pasukan murni, hambatan induktif dan hambatan kapasitif.
5. Sumber arus bolak balik memiliki amplitude tengangan 250 V dan frekuensi sudut 50 Hz mengalir melalui hambatan R=150 ohm dan
kapasitor C= 200
π μF yang disusun seri kuat arus yang melalui kapsitor tersebut adalah !
Jawab:
Diketahui: Vmax = 250 vcc f = 50 HZ = w = 2. .f = 2U 50 = 100ℿ rad/s
ℿ
C = 200
π = 20 π f
Tentukan nilai reaktansi capacitif yang dimiliki capasitor XC = 1
coc = XC =
1
100π
(
220−uπ)
= XC =50Resistor dan kapasitor di susun secara seri maka Z adalah Z =
√
r2+XC2=
√
1502+502=50
√
10Kuat arus yang melewati rangkaian di tentukan memenuhi : I mat = Vmax
Z :
√
102 : 5
√
10 = 1.58 A6. Hitung impedansi pada rangkaian berikut dengan R=150ohm dan C = 300
π mikrofarad dan frekuensi sudut nya 100Hz ?
Gambar 4. 5. Gambar soal.
Jawab:
Dikettahui : R = 150Ω C = 300 π
δ=100Hz XC = I
w . t =
1 200π
(
3−πu)
= 16.16 Z =
√
R2+Xc2=
√
1502 + 16.1662= 150.92Ω
4.5. TUGAS PRAKTIKUM
Pada praktikum rangkaian RC pada rngakaian RLC seri terdapat tugas praktikum tentang percobaan respon frekuensi rangkaian RC berikut ini
1. PERCOBAAN RESPON FREKUENSI RANGKAIAN RC
1. Buatlah rangkian RC seperti gambar dibawah ini.
Berikut adalah Rangkaian RC (resistor,capacitor) seperti Pada Gambar 4.6 . dibawah ini
Gambar 4. 6. Rangkaian RC
2. Ukurlah sebuah resistor 470 Ohm dengan ohm meter. Catatlah hasil dari pengukuran tersebut pada sebuah Tabel 4.1.
2. Aturlah AG dengan VOUT = 5 Vpp dan frekuensi = 50 Hz. Ukurlah tegangan pada sebuah resistor VR dan catat pada sebuah tabel.
2. Aturlah AG sehingga f = 100Hz, cek tegangan keluaran = 5Vpp. Ukurlah VR dan catat pada sebuah tabel
2. Ulangi langkah yang ke-4 untuk mendapatkan frekuensi seperti pada sebuah tabel pada tiap frekuensi, lalu ukurlah VR dan catat hasil
pengukuran pada sebuah tabel setelah pengukuran selesai, matikan AG.
2. Dengan harga terukur dari VR dan R. Kemudian hitung arus pada rangkaian pada tiap frekuensi. Catat hasil pengukuran pada sebuah tabel
2. Dengan harga hasil perhitungan dari arus I dan tegangan V, hitung impedansi Z rangkaian pada tiap frekuensi.
Berikut merupakan tabel hasil perhitungan menggunakan multisim yang ditunjukan pada Tabel 4.1. dibawah ini.
Tabel 4. 1. Hasil percobaan rangkain RC Frekuens
i
F, (Hz) V
Tegangan Ress
VR, (V) Arus Rgk
50 5 73.799 157.758uA
100 5 147.592 mV 314.026uA 150 5 221.281 mV 470.811uA 200 5 294.124 mV 627.233uA 250 5 368.139 mV 783.276uA 300 5 441.118mV 938.812uA
350 5 514.089 mV 1.094mA
400 5 568.639 mV 1.248mA
450 5 658.664 mV 1.401mA
500 5 730.364 mV 1.554mA
Berikut adalah Hasil dari multisim untuk rangkaian RC (Resistor,Capacitor) Dengan Frekuensi 50Hz seperti Pada Gambar 4. 7. Berikut ini.
Gambar 4. 7. rangkaian RC (Resistor,Capacitor) Dengan Frekuensi 50Hz Berikut adalah Hasil dari multisim untuk rangkaian RC
(Resistor,Capacitor) Dengan Frekuensi 100Hz seperti Pada Gambar 4.8 . Berikut ini.
Gambar 4. 8. rangkaian RC (Resistor,Capacitor) Dengan Frekuensi 100Hz
Berikut adalah Hasil dari multisim untuk rangkaian RC (Resistor,Capacitor) Dengan Frekuensi 150Hz seperti Pada Gambar 4.9 . Berikut ini.
Gambar 4. 9. rangkaian RC (Resistor,Capacitor) Dengan Frekuensi 150Hz Berikut adalah Hasil dari multisim untuk rangkaian RC (Resistor,Capacitor) Dengan Frekuensi 200Hz seperti Pada Gambar 4.10 . Berikut ini.
Gambar 4. 10. rangkaian RC (Resistor,Capacitor) Dengan Frekuensi 200Hz Berikut adalah Hasil dari multisim untuk rangkaian RC (Resistor,Capacitor) Dengan Frekuensi 250Hz seperti Pada Gambar 4.11 . Berikut ini.
Gambar 4. 11. rangkaian RC (Resistor,Capacitor) Dengan Frekuensi 250Hz Berikut adalah Hasil dari multisim untuk rangkaian RC (Resistor,Capacitor) Dengan Frekuensi 300Hz seperti Pada Gambar 4.12.
Berikut ini.
Gambar 4. 12. rangkaian RC (Resistor,Capacitor) Dengan Frekuensi 300Hz Berikut adalah Hasil dari multisim untuk rangkaian RC (Resistor,Capacitor) Dengan Frekuensi 350Hz seperti Pada Gambar 4.13.
Berikut ini.
Gambar 4. 13. Rangkaian RC (Resistor,Capacitor) Dengan Frekuensi 350Hz Berikut adalah Hasil dari multisim untuk rangkaian RC (Resistor,Capacitor) Dengan Frekuensi 400Hz seperti Pada Gambar 4.14.
Berikut ini.
Gambar 4. 14. rangkaian RC (Resistor,Capacitor) Dengan Frekuensi 400Hz Berikut adalah Hasil dari multisim untuk rangkaian RC (Resistor,Capacitor) Dengan Frekuensi 450Hz seperti Pada Gambar 4.15.
Berikut ini.
Gambar 4. 15. Rangkaian RC (Resistor,Capacitor) Dengan Frekuensi 450Hz Berikut adalah Hasil dari multisim untuk rangkaian RC (Resistor,Capacitor) Dengan Frekuensi 500Hz seperti Pada Gambar 4.16.
Berikut ini.
Gambar 4. 16. Rangkaian RC (Resistor,Capacitor) Dengan Frekuensi 500Hz Berdasarkan hitungan dengan berbagai rumus berikut merupakan hasil tabel perhitungan manual yang ditunjukan pada Tabel 4.2. Hasil percobaan rangkain RC
Tabel 4. 2. hasil percobaan rangkain RC.
Frekuens i
F, (Hz) V
Tegangan Ress
VR, (V) Arus Rgk Impedansi
Rangkaian 50 5 73.781963mV 156.9829uA 31850.601699144Ω 100 5 147.515751mV 313.8633uA 15930.501628931Ω 150 5 221.153377mV 470.5391uA 10626.110549007Ω 200 5 294.647042mV 626.90086uA 7975.6438948428Ω 250 5 367.949605mV 782.8715uA 6386.743860834Ω 300 5 441.014442mV 938.3286uA 5328.6237763545Ω 350 5 513.795634mV 1093.1822uA 4573.8030186062Ω 400 5 586.248249mV 1247.3367uA 4008.5407425067Ω
500 5 729.993237mV 1553.1771uA 3219.2078662266Ω Berikut perhitungan dengan berbagai rumus pada Frekuensi 50 Hz, Kapasitor 0.1 uF dan Resistor 470 Ω. Untuk mencari tegangan resistor, arus pada rangakain dan impedansi rangkaian
ω=2× F × π ω=2×50× π ω=100× π
Xc= 1
100× π ×0.1×10−6 Xc= 1
π ×10−5
Xc=31847.1337579Ω Mencari impedansi rangkaian
Z=
√
R2+Xc2Z=
√
4702+31847.13375792 Z=√
1014460828.5975 Z=31850.601699144Ω Mencari arus pada rangkaiani=V Z
i= 5
31850.601699144 i=0.0001569829A i=156.9829uA
Mencari tegangan resistor Vr=i× R Vr=0.0001569829×470
Vr=0.073781963V Vr=73.781963mV
Berikut perhitungan dengan berbagai rumus pada Frekuensi 100 Hz, Kapasitor 0.1 uF dan Resistor 470 Ω. Untuk mencari tegangan resistor, arus pada rangakain dan impedansi rangkaian
ω=2× F × π ω=2×100× π ω=200× π
Xc= 1
200× π ×0.1×10−6 Xc= 1
2× π ×10−5
Xc=15923.566878981Ω Mencari impedansi rangakian
Z=
√
R2+Xc2Z=
√
4702+15923.5668789812 Z=√
253780882.14938Z=15930.501628931Ω Mencari arus pada rangkaian
i=V Z
i= 5
31850,601699144 i=0.0003138633A i=313.8633uA
Mencari tegangan resistor Vr=i× R Vr=0.0003138633×470
Vr=0.147515751V Vr=147.515751mV
Berikut perhitungan dengan berbagai rumus pada Frekuensi 150 Hz, Kapasitor 0.1 uF dan Resistor 470 Ω. Untuk mencari tegangan resistor, arus pada rangakain dan impedansi rangkaian
ω=2× F × π ω=2×150× π ω=300× π
Xc= 1
300× π ×0.1×10−6
Xc= 1 3× π ×10−5
Xc=10615.711252654Ω Mencari impedansi rangkaian
Z=
√
R2+Xc2Z=
√
4702+10615.7112526542 Z=√
112914225.39972Z=10626.110549007Ω Mencari arus pada rangkaian
i=V Z
i= 5
10626.110549007 i=0.0004705391A i=470.5391uA
Mencari tegangan resistor Vr=i× R Vr=0.0004705391×470
Vr=0.221153377V Vr=221.153377mV
Berikut perhitungan dengan berbagai rumus pada Frekuensi 200 Hz, Kapasitor 0.1 uF dan Resistor 470 Ω. Untuk mencari tegangan resistor, arus pada rangakain dan impedansi rangkaian
ω=2× F × π ω=2×200× π ω=400× π
Xc= 1
400× π ×0.1×10−6 Xc= 1
4× π ×10−5
Xc=7961.7834394904Ω Mencari impedansi rangkaian
Z=
√
R2+Xc2Z=
√
4702+7961.78343949042 Z=√
63610895.537344Z=7975.6438948428Ω Mencari arus pada rangkaian
i=V Z
i= 5
7975.6438948428 i=0.00062690086A i=626.90086uA
Mencari tegangan resistor Vr=i× R Vr=0.00062690086×470
Vr=0.294647042V Vr=294.647042mV
Berikut perhitungan dengan berbagai rumus pada Frekuensi 250 Hz, Kapasitor 0.1 uF dan Resistor 470 Ω. Untuk mencari tegangan resistor, arus pada rangakain dan impedansi rangkaian
ω=2× F × π ω=2×250× π ω=500× π
Xc= 1
500× π ×0.1×10−6 Xc= 1
5× π ×10−5
Xc=6369.4267515924Ω Mencari impedansi rangakain
Z=
√
R2+Xc2Z=
√
4702+6369.42675159242 Z=√
40790497.143901Z=6386.743860834Ω
Mencari arus pada rangkaian i=V
Z
i= 5
6386.743860834 i=0.0007828715A i=782.8715uA
Mencari tegangan resistor Vr=i× R Vr=0.0007828715×470
Vr=0.367949605V Vr=367.949605mV
Berikut perhitungan dengan berbagai rumus pada Frekuensi 300 Hz, Kapasitor 0.1 uF dan Resistor 470 Ω. Untuk mencari tegangan resistor, arus pada rangakain dan impedansi rangkaian
ω=2× F × π ω=2×300× π ω=600× π
Xc= 1
600× π ×0.1×10−6 Xc= 1
6× π ×10−5
Xc=5307.855626327Ω Mencari impedansi rangkaian
Z=
√
R2+Xc2Z=
√
4702+5307.8556263272 Z=√
28394231.349931 Z=5328.6237763545Ω Mencari arus pada rangkaiani=V Z
i= 5
5328.6237763545 i=0.0009383286 A
i=938.3286uA
Mencari tegangan resistor Vr=i× R Vr=0.0009383286×470
Vr=0.441014442V Vr=441.014442mV
Berikut perhitungan dengan berbagai rumus pada Frekuensi 350 Hz, Kapasitor 0.1 uF dan Resistor 470 Ω. Untuk mencari tegangan resistor, arus pada rangakain dan impedansi rangkaian
ω=2× F × π ω=2×350× π ω=700× π
Xc= 1
700× π ×0.1×10−6 Xc= 1
7× π ×10−5
Xc=4549.5905368517Ω Mencari impedansi rangakain
Z=
√
R2+Xc2Z=
√
4702+4549.59053685172 Z=√
20919674.053011Z=4573.8030186062Ω Mencari arus pada rangkaian
i=V Z
i= 5
4573.8030186062 i=0.0010931822A i=1093.1822uA
Mencari tegangan resistor Vr=i× R Vr=0.0010931822×470
Vr=0.513795634V Vr=513.795634mV
Berikut perhitungan dengan berbagai rumus pada Frekuensi 400 Hz, Kapasitor 0.1 uF dan Resistor 470 Ω. Untuk mencari tegangan resistor, arus pada rangakain dan impedansi rangkaian
ω=2× F × π ω=2×400× π ω=800× π
Xc= 1
800× π ×0.1×10−6 Xc= 1
8× π ×10−5
Xc=3980.8917197452Ω Mencari impedansi rangakain
Z=
√
R2+Xc2Z=
√
4702+3980.89171974522 Z=√
16068398.884336Z=4008.5407425067Ω Mencari arus pada rangkaian
i=V Z
i= 5
4008.5407425067 i=0.0012473367 A i=1247.3367uA
Mencari tegangan resistor Vr=i× R Vr=0.0012473367×470
Vr=0.586248249V Vr=586.248249mV
Berikut perhitungan dengan berbagai rumus pada Frekuensi 450 Hz, Kapasitor 0.1 uF dan Resistor 470 Ω. Untuk mencari tegangan resistor, arus pada rangakain dan impedansi rangkaian
ω=2× F × π
ω=2×450× π ω=900× π
Xc= 1
900× π ×0.1×10−6 Xc= 1
9× π ×10−5
Xc=3538.5704175513Ω Mencari impedansi rangakaian
Z=
√
R2+Xc2Z=
√
4702+3538.57041755132 Z=√
12742380.599969Z=3569.647125413Ω Mencari arus pada rangkaian
i=V Z
i= 5
3569.647125413 i=0.0014006987 A i=1400.6987uA
Mencari tegangan resistor Vr=i× R Vr=0.0014006987×470
Vr=0.658328389V Vr=658.328389mV
Berikut perhitungan dengan berbagai rumus pada Frekuensi 500 Hz, Kapasitor 0.1 uF dan Resistor 470 Ω. Untuk mencari tegangan resistor, arus pada rangakain dan impedansi rangkaian
ω=2× F × π ω=2×500× π ω=1000× π
Xc= 1
1000× π ×0.1×10−6
Xc= 1 π ×10−4
Xc=3184.7133757962Ω Mencari impedansi ranagakain
Z=
√
R2+Xc2Z=
√
4702+3184.71337579622 Z=√
10363299.285975Z=3219.2078662266Ω Mencari arus pada rangkaian
i=V Z
i= 5
3219.2078662266 i=0.0015531771A i=1553.1771uA
Mencari tegangan resistor Vr=i× R Vr=0.0015531771×470
Vr=0.729993237V Vr=729.993237mV