58
KEGIATAN PEMBELAJARAN 2: RANGKAIAN ARUS BOLAK BALIK DAN GELOMBANG ELEKTROMAGNETIK
KELOMPOK KOMPETENSI G
PPPPTK IPA
Direktorat Jenderal Guru dan Tenaga Kependidikan - Kemdikbud
Gambar 2.18 a Rangkaian pada frekuensi sangat kecil, b Rangkaian pengganti dari gambar a untuk frekuensi mendekati nol.
Pada saat frekuensi sangat besar, tingkah laku kapasitor dan induktor berubah sebaliknya. Kapasitor mempunyai reaktansi sangat kecil pada
frekuensi tinggi sehingga hanya sedikit melawan arus, hal ini seperti mengganti kapasitor dengan kawat yang tidak memiliki hambatan.
Sebaliknya, induktor memiliki reaktansi yang sangat besar ketika frekuensi tinggi, sehingga induktor sangat menghambat arus. Keadaan
ini sama dengan jika seandainya induktor dilepas dari rangkaian sehingga rangkaian menjadi terbuka.
5. Resonansi dalam Rangkaian Listrik Bolak-Balik
Telah dibahas di atas bahwa pada rangkaian RLC seri, nilai X
L
dan X
C
bergantung pada frekuensi f arus bolak-balik yang melaluinya. Jika frekuensi bertambah, X
L
juga bertambah, akan tetapi X
C
berkurang. Dengan anggapan bahwa R tidak berubah terhadap frekuensi, maka pada suatu
frekuensi tertentu �
�
− �
�
dapat mencapai nilai nol. Pada keadaan demikian impedansi Z seolah-olah hanya terdiri dari hambatan R saja Z = R, dan
memiliki nilai minimum. Sehingga rangkaian berperangai seperti rangkaian resistif murni. Fase tegangan sama dengan fase arus, yang berarti tegangan
dan arus berjalan serempak. Keadaan seperti ini disebut keadaan resonansi rangkaian dan frekuensinya disebut frekuensi resonansi f
o
. Gambar 2.19 menunjukkan hubungan antara impedansi, arus efektif, dan
frekuensi resonansi. Ketika frekuensi sama dengan f
o
, impedansi mencapai nilai minimum dan arus akan mencapai nilai maksimum.
LISTRIK untuk SMP
KEGIATAN PEMBELAJARAN 2: RANGKAIAN ARUS BOLAK BALIK DAN GELOMBANG ELEKTROMAGNETIK
KELOMPOK KOMPETENSI G
59
Modul Pengemabnagan Keprofesian Berkelanjutan Guru Mata Pelajaran Fisika SMA
Gambar 2.19 Dalam rangkaian RLC seri impedansi mencapai
minimum, arus mencapai maksimum, ketika frekuensi sama
dengan frekuensi resonansi rangkaian.
Persamaan frekuensi resonansi dapat diperoleh dengan menurunkan persamaan berikut:
Pada saat terjadi resonansi
= −
C L
X X
yang berarti
C L
X X
=
atau 2
��� = 1
2 ���
− − − −→ �
2
= 1
4 �
2
�� Sehingga persamaan frekuensi resonansi dinyatakan sebagai:
LC f
o
π 2
1 =
...................... 2.39 dimana L = induktansi henry dan C = kapasitas kapasitor farad dan f
o
= frekuensi resonansi hertz.
Kita lihat bahwa frekuensi resonansi ditentukan oleh induktansi L dan kapasitas C
bukan oleh hambatan. Fungsi hambatan dalam resonansi listrik adalah sebagai
”penajam” respon rangkaian yang kurang jelas, seperti ditunjukkan pada Gambar 2.20.
Ketika frekuensi sumber arus bolak-balik sama dengan frekuensi resonansi, maka
berlaku: •
Impedansi rangakaian
R R
Z =
+ =
2 2
nilai Z minimum •
Kuat arus rangkaian
R V
R V
I =
= =
2 2
nilai I maksimum
Hambatan kecil Hambatan besar
Frekuensi f
f
o
I
rms
Gambar 2.20 Pengaruh hambatan pada arus di dalam rangkaian RLC seri.
