Rangkaian RL Seri Rangkaian Arus Bolak – Balik

LISTRIK untuk SMP Mata Pelajaran Fisika SMA KEGIATAN PEMBELAJARAN 2: RANGKAIAN ARUS BOLAK BALIK DAN GELOMBANG ELEKTROMAGNETIK KELOMPOK KOMPETENSI G 47 Impedansi pada rangkaian seri RLC merupakan hambatan total rangkaian yang berasal dari hambatan R, reaktansi kapasitif X C , dan reaktansi induktif X L . Perlu diingat, seperti halnya reaktansi kapasitif dan reaktansi induktif yang bergantung pada frekuensi, impedansi rangkaian RLC seri pun bergantung pada frekuensi, yang dinyatakan dengan persamaan: 2 2 2 1 2          fC fL R Z   ...................... 2.36 Arus yang mengalir pada seluruh komponen rangkaian seri RLC adalah sama besar, oleh karena itu berlaku Sehingga diagram fasor tegangan pada Gambar 2.15b dapat diganti dengan diagram fasor impedansi Z, R, X L , dan X C seperti Gambar 2.16. Berdasarkan Gambar 2.15b dan 2.32, tangen sudut fase antara fasor arus dan fasor tegangan adalah: R X X V V V tg C L R C L      ...................... 2.37 Sudut fase  sangat penting karena mempunyai pengaruh besar pada daya disipasi oleh rangkaian. Ingat, pada nilai rata-rata, hanya resistor yang ”menghabiskan” daya; yaitu R I P rms 2  . Berdasarkan Gambar 2.16b: Z R Z I R I V V rms rms R     cos sehingga  cos Z R  Oleh karena itu daya dapat dinyatakan sebagai;     cos cos 2 Z I I Z I P rms rms rms    cos rms rms V I P  ...................... 2.38 Dimana V rms adalah tegangan efektif generator. Besaran cos  disebut faktor daya rangkaian. Berdasarkan persamaan 2.37, jika hambatan R = 0, maka cos   Z R  . Sehingga cos    rms rms V I P , hasil ini diharapkan karena baik kapasitor maupun induktor tidak menggunakan energi rata-rata. Sebaliknya, jika hanya ada hambatan Gambar 2.16 Diagram fasor impedansi Direktorat Guru dan Tenaga Kependidikan - Kemdikbud 48 KEGIATAN PEMBELAJARAN 2: RANGKAIAN ARUS BOLAK BALIK DAN GELOMBANG ELEKTROMAGNETIK KELOMPOK KOMPETENSI G R saja, maka   R X X R Z C L     2 2 dan 1 cos   Z R  . Dalam kasus ini rms rms rms V I I P    cos V rms , dimana persamaan ini merupakan daya disipasi rata- rata di dalam resistor.

g. Sifat Rangkaian

Berdasarkan selisih nilai reaktansi induktif X L dengan reaktansi kapasitif X C dikenal tiga jenis sifat rangkaian, yaitu: 1 Rangkaian bersifat induktif   C X X L  , beda sudut fase antara tegangan dan kuat arus bernilai positif     tg dan tegangan mendahului arus sebesar , yaitu 2     . 2 Rangkaian bersifat kapasitif   C X X L  , beda sudut fase antara tegangan dan kuat arus bernilai negatif     tg dan tegangan tertinggal dari arus sebesar , yaitu 2     . 3 Rangkaian bersifat resistif   C X X L  , tegangan sefase dengan arus, dan disebut juga rangkaian dalam keadaan resonansi. Agar lebih mudah memahami sifat rangkaian tersebut bisa Anda perhatikan Gambar 2.17 di bawah ini. Gambar 2.17 Diagram fasor untuk sifat rangkaian, a induktif b kapasitif c resistif Seperti telah kita ketahui bahwa rangkaian seri RLC dipengaruhi oleh frekuensi. Sementara itu banyak sekali variasi rangkaian yang dapat dibentuk dari resistor, kapasitor, dan induktor. Dengan menganalisa kemungkinan suatu rangkaian, akan membantu kita dalam memahami pengaruh nilai ekstrim frekuensi terhadap tingkah laku kapasitor dan induktor.