rlc
Post on 19-Dec-2015
11 Views
Preview:
DESCRIPTION
TRANSCRIPT
Rangkaian Seri R-L, R-C dan R-L-C
Kompetensi Dasar
4.6 Memecahkan masalah terkait rangkaian Arus bolak-balik AC dalam kehidupan sehari-
Hari
Tujuan Percobaan
Mempelajari sifat tegangan bolak balik pada rangkaian seri hambatan (R), kumparan (L) dan
Kapasitor (C)
Rumusan Masalah
Bagaimanakah sifat dari tegangan bolak-balik pada rangkaian seri hambatan (R), kumparan (L)
dan Kapasitor (C) ?
Teori Singkat
Sumber tegangan AC merupakan bentuk tegangan yang membentuk grafik sinusiodal
sehingga pada waktu tertentu bernilai positif atau bernilai negative namun dalam kenyataannya
tegangan tersebut tetap berniali positif karena fase tersebut sangat cepat. Sifat rangkaian seri dari
sebuah resistor dan sebuah induktor yang dihubungkan dengan sumber tegangan bolak-balik
sinusioda adalah terjadinya pembagian tegangan di (VR), (VL) dan (VC) secara vektoris.
Arus (i) yang mengalir pada hubungan seri adalah sama besar. Arus (i) tertinggal 90
derajad terhadap tegangan induktor (VL). Tidak terjadi perbedaan fasa antara tegangan jatuh pada
resistor (VR) dan arus (i). Gambar dibawah memperlihatkan rangkaian seri R-L-C dan hubungan
arus (i), tegangan resistor (VR), tegangan kapasitor (VC) dan tegangan induktor (VL) secara
vektoris.
Gambar di bawah ini merupakan rangkaian seri RL (a), RC (b), dan RLC (c).
Suatu alat listrik arus bolak-balik dapat juga memiliki berbagai macam reaktansi, seperti
misalnya hubungan seri yang terdiri dari resistor (R), reaktansi induktif (XL) dan raktansi
kapasitif (XC). Dengan demikian besarnya tegangan total (v) sama dengan jumlah dari tegangan
pada resistor (VR), kapasitor (VC) dan tegangan pada induktor (VL). Dengan banyaknya tegangan
dengan bentuk gelombang yang serupa, sehingga terjadi hubungan yang tidak jelas. Oleh karena
itu hubungan tegangan lebih baik dijelaskan dengan menggunakan diagram fasor.
Melalui ketiga resistansi (R), (XL) dan (XC) mengalir arus (i) yang sama. Oleh sebab itu
fasor arus diletakkan pada t = 0. Tegangan (v) pada resistor (R) berada satu fasa dengan arus (i).
Tegangan (VL) pada reaktansi induktif (XL) mendahului sejauh 90o terhadap arus (i), sedangkan
tegangan (VC) pada reaktansi kapasitif (XC) tertinggal sejauh 90o terhadap arus (i). Kedua
(a) (b) (c)
tegangan reaktif mempunyai arah saling berlawanan, dimana selisihnya ditunjukkan sebagai
tegangan (VS). Tegangan total (Vtot) merupakan fasor jumlah dari tegangan (VL) dan tegangan
(VC) sebagai hasil diagonal persegi panjang antara tegangan (VL) dan tegangan (VC). dimana
persamaannya adalah :
√V R2 + (V L−V C )2
Alat dan Bahan yang digunakan
Kumparan 1000 lilitan 1 buah
Hambatan tetap 100 Ω 1 buah
Kapasitor 1 µF 1 buah
Papan rangkaian 1 buah
Saklar 1 buah
Jembatan penghubung 1 buah
Inti besi I 1 buah
Kabel penghubung merah 2 buah
Kabel penghubung hitam 2 buah
Multimeter 1 buah
Audio Function generator (AFG) 1 buah
Langkah-langkah Percobaan
Kegiatan 1 : Rangkaian R-L
Persiapan Perangkat
1. Buatlah rangkaian seperti yang ditunjukkan oleh gambar berikut di atas papan kit
Saklar pada posisi terbuka (posisi 0)
Inti besi I dimasukkan kedalam kumpaan L
Resistor (R) disusun seri dengan kumparan (L)
Sebuah multimeter digunakan sebagai voltmeter dengan batas ukur 10 V AC
2. Hubungkan audio generator ke sumber tegangan (alat masih dalam keadaan mati/off)
Pilih skala tegangan 10 x 10 m Vrms
Pilih bentuk gelombang (wave from) sinusoidal
Pilih frekuensi awal 100 Hz (10x10 Hz)
3. Hubungkan rangkaian ke audio generator (gunakan kabel penghubung)
4. Periksa kembali rangkaian
Prosedur Kerja
1. Hidupkan audio generator (on)
2. Tutup sakelar S (posisi 1), baca VR (tegangan hambatan R) pada voltmeter, catat hasilnya
pada tabel pengamatan
3. Buka sakelar S(posisi 0), kemudian pindahkan voltmeter ke titik B dan D untuk mengukur
tegangan kumparan L
4. Tutup sakelar S (posisi 1), baca VL (tegangan pada kumparan L) dan catat hasilnya pada
table hasil pengamatan
5. Buka sakelar S (posisi 0), dan pindahkan voltmeter ke titik A dan D untuk mengukur
tegangan rangkaian
6. Tutup sakelar S (posisi 1), baca Vtot (tegangan seluruh rangkaian) dan catat hasilnya dalam
tabel hasil pengamatan
7. Ulangi langkah b sampai dengan f untuk frekuensi 200 dan 300 Hz.
Kegiatan 2 : Rangkaian R-C
Persiapan Perangkat
1. Buatlah rangkaian seperti yang ditunjukkan oleh gambar berikut di atas papan kit
Saklar pada posisi terbuka (posisi 0)
Saklar pada posisi terbuka (posisi 0)
Resistor ( R ) disusun seri dengan apasitor ( C )
Sebuah multimeter digunakan sebagai voltmeter dengan batas ukur 10 V AC
2. Hubungkan audio generator ke sumber tegangan
Pilih skala tegangan 10 x 10 m Vrms
Pilih bentuk gelombang (wafe form) sinusoidal
Pilih frekuensi awal 100 Hz
3. Hubungkan rangkaian ke audio generator
4. Periksa kembali rangkaian
Prosedur Kerja
1. Hidupkan audio generator.
2. Tutup sakelar (posisi 1), baca VR (tegangan pada
hambatan R). Catat hasilnya ke dalam table
pengamatan.
3. Buka sakelar (posisi 0), kemudian pindahkan
voltmeter ke titik B dan D.
4. Tutup sakelar (posisi 1), baca VC (tegangan pada
kapasitor C). Catat hasilnya ke dalam tabel pengamatan
5. Buka sakelar (posisi 0), kemudian pindahkan voltmeter ke titik A dan D
6. Tutup sakelar (posisi 1), baca VTOT (tegangan rangkaian). Catat hasilnya ke dalam tabel
pengamatan.
7. Ulangi langkah 2 sampai 6 untuk frekuensi 200 dan 300 Hz.
8. Catat hasilnya ke dalam table pengamatan.
Kegiatan 3 : Rangkaian R-L-C
Persiapan perangkat
1. Buatlah rangkaian seperti yang ditunjukkan oleh gambar berikut di atas papan kit
Saklar pada posisi terbuka (posisi 0)
Inti besi I dimasukkan kedalam kumpaan L
Resistor (R), kumparan (L) dan kapasitor (C) disusun seri
Sebuah multimeter digunakan sebagai voltmeter dengan batas ukur 10 V AC
2. Hubungkan audio generator ke sumber tegangan (alat masih dalam keadaan mati/off)
Pilih skala tegangan 10x10 m Vrms
Pilih bentuk gelombang (wave from) sinusoidal
Pilih frekuensi awal 100 Hz (10x10 Hz)
3. Hubungkan rangkaian ke audio generator (gunakan kabel penghubung)
4. Periksa kembali rangkaian
Prosedur Kerja
1. Hidupkan audio generator (on)
2. Tutup sakelar S (posisi 1), baca VR
(tegangan hambatan R) pada voltmeter,
catat hasilnya pada tabel hasil pengamatan
3. Buka sakelar S(posisi 0), kemudian
pindahkan voltmeter ke titik B dan D
untuk mengukur tegangan kumparan L
4. Tutup sakelar S (posisi 1), baca VL (tegangan pada kumparan L) dan catat hasilnya pada
tabel hasil pengamatan
5. Buka sakelar S (posisi 0), dan pindahkan voltmeter ke titik D dan E untuk mengukur
tegangan kapasitor C
6. Tutup sakelar S (posisi 1), baca Vc (tegangan seluruh rangkaian) dan catat hasilnya dalam
tabel hasil pengamatan
7. Buka sakelar S (posisi 0), dan pindahkan voltmeter ke titik A dan E untuk mengukur
tegangan rangkaian
8. Tutup sakelar S (posisi 1), baca Vtot (tegangan seluruh rangkaian) dan catat hasilnya dalam
tabel hasil pengamatan
9. Ulangi langkah b sampai dengan h untuk frekuensi 200 dan 300 Hz.
Hasil pengamatan
R : 100 Ω
N = 1000 lilitan
C = 1 µF = 1 x 10-6 F
A = 2 cm x 2 cm = 4 cm2 = 4 x 10-4 m2
l = 3,3 cm
Kegiatan 1 : Rangkaian R-L
f (Hz) VR(V) VL(V) Vtotal(V)
100 0.327 0.354 0.490
200 0.192 0.207 0.287
300 0.187 0.192 0.211
Kegiatan 2 : Rangkaian R-C
f (Hz) VR(V) Vc(V) Vtotal(V)
100 0.372 0.375 0.523
200 0.298 0.309 0.427
300 0.276 0.280 0.291
Kegiatan 3 : Rangkaian R-L-C
f (Hz) VR(V) VL(V) VC(V) Vtotal(V)
100 0.799 0.809 0.802 0.801
200 0.139 0.156 0.145 0.140
300 0.134 0.150 0.140 0.135
Analisis data
Kegiatan 1 : Rangkaian Seri R-L
a. Menghitung Vtotal secara teori
V=√V R2+V L
2
Untuk f = 100 Hz
V=(√ (0,327 )2+(0,354 )2 )VV=¿) V
V=0,481V
Untuk f = 200 Hz
V=(√ (0,327 )2+(0,354 )2 )VV=¿) V
V=0,282V
Untuk f = 300 Hz
V=(√ (0,187 )2+(0,192 )2 )VV=¿) V
V=0,268V
b. Grafik VR dan VL yang ditampilkan pada
osilioskop
(a) (b)
Grafik. (a) Hubungan antara tegangan dan arus terhadap waktu pada rangkaian resistansi
murni (b) Hubungan antara tegangan dan arus terhadap waktu pada rangkaian induktor
murni
c. Menentukan VR dan VL yang ditampilkan pada osiloskop
1. V R=V m sinωt
V R=1,2V .sin172π
V R=0,538 V
2. V L=V msinωt
V L=1,1V . sin32π
V L=0,352 V
d. Harga efektif berdasarkan pembacaan dari Osiloskop
1. V ef=V Rm√2
V ef=1,2V
√2
V ef=0,848V
2. V ef=V Lm√2
V ef=1,1V
√2
V ef=0,778V
Kegiatan 2 : Rangkaian Seri R-C
a. Menghitung Vtotal secara teori
V=√V R2+V c
2
Untuk f = 100 Hz
V=(√ (0,373 )2+(0,375 )2 )VV=¿) V
V=0,528V
Untuk f = 200 Hz
V=(√ (0,298 )2+(0,309 )2 )VV=¿) V
V=0,429V
Untuk f = 300 Hz
V=(√ (0,276 )2+(0,280 )2 )VV=¿) V
V=0,393V
b. Grafik VR dan VC yang ditampilkan pada
osilioskop
(a) (b)
Grafik. (a) Hubungan antara tegangan dan arus terhadap waktu pada rangkaian resistansi
murni (b) Hubungan antara tegangan dan arus terhadap waktu pada rangkaian Kapasitansi
murni
c. Menentukan VR dan VL yang ditampilkan pada osiloskop
1. V R=V m sinωt
V R=1 ,3V . sin1 52π
V R=0,5 13 V
2. V C=V msinωt
V C=1,7V . sin32π
V C=0,352 V
d. Harga efektif berdasarkan pembacaan dari Osiloskop
1. V ef=V Rm√2
V ef=1 ,3V
√2
V ef=0 ,919V
2.V ef=V Cm
√2
V ef=1 ,7V
√2
V ef=1,2 00V
Kegiatan 3 : Rangkaian Seri R-L-C
a. Menghitung Vtotal secara teori
V=√V R2+(V ¿¿L−V C)
2 ¿
Untuk f = 100 Hz
V=√0,7992+(0,809−0,802)2 V
V=¿) V
V=0 ,799V
Untuk f = 200 Hz
V=√0 ,1392+(0 ,156−0,145)2
V=¿) V
V=0 ,139V
Untuk f = 300 Hz
V=√0 ,1342+(0 ,150−0 ,140)2
V=¿) V
V=0 ,134 V
b. Grafik VR , VL dan VC yang ditampilkan pada osilioskop
(a) (b)
©
Grafik. (a) Hubungan antara tegangan dan arus terhadap waktu pada rangkaian resistansi
murni (b) Hubungan antara tegangan dan arus terhadap waktu pada rangkaian induktor
murni (c) Hubungan antara tegangan dan arus terhadap waktu pada rangkaian Kapasitansi
murni
c. Menentukan VR dan VL yang ditampilkan pada osiloskop
1. V R=V m sinωt
V R=1 ,4V . sin232π
V R=0 ,825V
2.V L=V m sinωt
V L=1 ,8V .sin32π
V L=0 ,148 V
3 .V C=V m sinωt
V C=1 ,1V . sin212π
V C=0 ,598 V
d. Harga efektif berdasarkan pembacaan dari Osiloskop
1. V ef=V Rm√2
V ef=1 ,4V
√2
V ef=0 ,989V
2. V ef=V Lm√2
V ef=1 ,8V
√2
V ef=1,270V
3. V ef=V Cm√2
V ef=1 ,1V
√2
V ef=0,778V
Pembahasan
Praktikum kali ini mengenai rangkaian seri RL, RC dan RLC dimana diketahui Rangkaian
seri RL adalah sebuah rangkaian yang terdiri dari resistor atau hambatan dan inductor, yang
terhubung secara langsung terhadap simber arus atau sumber tegangan. Sedangkan Rangkaian
RC adalah suatu rangkaian seri yang tersusun oleh resistor atau penghambat / hambatan dan
kapasitor yang terhubung oleh suatu sumber arus atau sumber tegangan. Praktikum ini terdiri
atas 3 kegiatan yaitu Kegiatan 1 adalah rangkaian seri R-L, kegiatan 2 adalah rangkaian seri R-C
dan kegiatan 3 adalah rangkaian seri R-L-C.
Pada kegiatan 1, Bila kontak saklar ditutup maka arus didalam hambatan mulai naik.
Seandainya inductor tersebut tidak ada , maka arus akan naiak dengan cepat. Akan tetapi, karena
adanya inductor, maka sebuah tegangan yang muncul didalam rangkaian tersebut, dari hkum
Lenz, maka tegangan gerak elektrik ini menentang kenaikan arus, yang berarti polaritas tegangan
gerak elktik baterai.Jika terminal–terminal osciloskop dihubungkan melalui hambatan, maka
bentuk gelombang yang dipertunjukkan akan membentuk gelombang dari arus di dalam
rangkaian tersebut karena penurunan potensial melalui R yang menentukan penyimpangan
osciloskop, adalah di berikan oleh V=IR. Berdasarkan pengukuran untuk frekuensi 100 Hz,
diperoleh VR sebesar 0,327 V; dan VL sebesar 0,354 V dengan tegangan total diperoleh adalah
0,490 V. Untuk frekuensi 200 Hz, diperoleh VR sebesar 0,192 V; dan VL sebesar 0,207 V dengan
tegangan total diperoleh adalah 0,287 V. Sementara untuk frekuensi 300 Hz, diperoleh VR
sebesar 0,187 V; dan VL sebesar 0,192 V dengan tegangan total diperoleh adalah 0,211 V.
Berdasarkan hasil perhitungan diperoleh tegangan total berturut-turut untuk frekuensi 100 Hz;
200 Hz dan 300 Hz adalah 0,481 V; 0,282 V; dan 0,268 V. Tegangan efektif yang diperoleh
untuk tegangan pada resistor sebesar 0,848 V dan tegangan pada inductor sebesar 0,778 V.
Kegiatan 2, berdasarkan pengukuran untuk frekuensi 100 Hz, diperoleh VR sebesar 0,372 V;
dan VC sebesar 0,375 V dengan tegangan total diperoleh adalah 0,523 V. Untuk frekuensi 200
Hz, diperoleh VR sebesar 0,298 V; dan VC sebesar 0,309 V dengan tegangan total diperoleh
adalah 0,427 V. Sementara untuk frekuensi 300 Hz, diperoleh VR sebesar 0,276 V; dan VC
sebesar 0,280 V dengan tegangan total diperoleh adalah 0,291 V. Berdasarkan hasil perhitungan
diperoleh tegangan total berturut-turut untuk frekuensi 100 Hz; 200 Hz dan 300 Hz adalah 0,528
V; 0,429 V; dan 0,393 V. Tegangan efektif yang diperoleh untuk tegangan pada resistor sebesar
0,919 V dan tegangan pada kapasitor sebesar 1,200 V.
Kegiatan 3, Rangkaian seri R-L-C berdasarkan pengukuran untuk frekuensi 100 Hz,
diperoleh VR sebesar 0,799 V; VL sebesar 0,809 V dan VC sebesar 0,802 V dengan tegangan total
diperoleh adalah 0,801 V. Untuk frekuensi 200 Hz, diperoleh VR sebesar 0,139 V; VL sebesar
0,156 V dan VC sebesar 0,145 V dengan tegangan total diperoleh adalah 0,140 V. Sementara
untuk frekuensi 300 Hz, diperoleh VR sebesar 0,134 V; dan VL sebesar 0,150 V dan VC sebesar
0,140 V dengan tegangan total diperoleh adalah 0,135 V. Berdasarkan hasil perhitungan
diperoleh tegangan total berturut-turut untuk frekuensi 100 Hz; 200 Hz dan 300 Hz adalah 0,799
V; 0,139 V; dan 0,134 V. Tegangan efektif yang diperoleh untuk tegangan pada resistor sebesar
0,989 V ; tegangan pada inductor sebesar 1,270 V dan tegangan pada kapasitor sebesar 0,778 V.
Terlihat berdasarkan hasil perhitungan dengan hasil praktikum terjadi kesalahan yang
signifikan. Hal ini disebabkan karena kekurang telitian praktiikan dalam proses pengambilan
data. Selain itu alat yang digunakan tidak bekerja secara maksimal.
Kesimpulan
top related