unit iv_resonansi rlc

Penuntun Praktikum Elektonika Dasar (1)Penuntun Praktikum Elektonika Dasar (1)Laboratorium Fisika FMIPA UNMLaboratorium Fisika FMIPA UNM

Semester Ganjil “2013/2014”Semester Ganjil “2013/2014”

UNIT IVRESONANSI R – L – C

A. Tujuan Percobaan

Setelah melakukan percobaan ini diharapkan mahasiswa dapat :

1. Menyelidiki pengaruh perubahan frekuensi sumber terhadap karakteristik

rangkaian R – L – C seri,

2. Menginterpretasi kurva respon frekuensi rangkaian R – L – C seri,

3. Menentukan frekuensi resonansi dan faktor kualitas rangkaian R – L – C

seri dan paralel.

B. Alat dan Bahan

1. Audio Function Generator (AFG), 1 buah

2. Multimeter AC, 1 buah

3. LCR Meter, 1 buah

4. Papan Rangkaian, 1 buah

5. Resistor, 1 buah

6. Kapasitor, 1 buah

7. Induktor, 1 buah

8. Kabel Penghubung.

C. Metodologi Dasar

1. Teori Singkat

Rangkaian R – L – C adalah suatu rangkaian listrik yang terdiri atas

komponen resistor (R), induktor (L), dan kapasitor (C) yang disusun secara seri

atau paralel. Konfigurasi ini membentuk suatu sistem osilator harmonik.

Rangkaian R – L – C sering disebut rangkaian penala (tuner) dan rangkaian

resonansi.

Rangkaian R – L – C banyak digunakan dalam perangkat-perangkat

osilator harmonik dan pesawat radio penerima. Rangkaian R – L – C berfungsi

Resonansi RLCResonansi RLC

18



untuk memilih suatu rentang frekuensi yang cukup sempit dari spektrum total

gelombang radio yang sangat lebar.

Tinjau sebuah sebuah rangkaian yang terdiri atas hambatan R, induktansi

L dan kapasitor C yang terhubung secara seri dan dihubungkan dengan sebuah

sumber tegangan yang berubah terhadap waktu vs (t) seperti pada Gambar 3.1.

Arus , dengan VS adalah tegangan rms kompleks sumber.

Dalam rangkaian seri RLC impedansi

total rangkaian dapat dituliskan

sebagai berikut:

Ztot = R + j (XL – XC)

Dari hubungan ini akan terlihat bahwa reaktansi induktif dan kapasitif selalu akan

saling mengurangi. Bila kedua komponen ini sama besar, maka akan saling

meniadakan, dan dikatakan bahwa rangkaian dalam keadaan resonansi.

Resonansinya adalah resonansi seri.

Keadaan resonansi dicapai pada saat XL = XC maka Ztot = R merupakan

Zmin, sehingga akan diperoleh arus atau tegangan yang maksimum pada suatu

harga frekuensi :

atau ;Yang disebut frekuensi resonansi.

Pada waktu resonansi, sangat mungkin terjadi bahwa tegangan pada L atau

pada C lebih besar dari tegangan sumbernya. Pembesaran tegangan pada L atau

pada C pada saat resonansi ini didefinisikan sebagai faktor kualitas Q. Makin besar

nilai Q, makin sempit lengkung resonansinya, dan berarti makin tinggi kualitas

resonansinya. (Q berasal dari kata “quality”).


19

R

L

C

vs(t)

Gambar 3.1. Rangkaian RLC Seri



2. Persiapan Perangkat dan Prosedur Kerja

a. Rakitlah rangkaian seri RLC berikut di atas papan kit.

b. Hubungkan vi rangkaian dengan output Audio Function Generator (AFG)

pada gelombang sinus dengan amplitudo 5 Vrms (ukur secara langsung

dengan menggunakan digital AC voltmeter).

c. Hubungkan digital AC voltmeter pada keluaran rangkaian (titik a dan b).

d. Untuk mengamati perubahan arus I (= VR/R) sebagai fungsi frekuensi dan

pada frekuensi berapa terjadi keadaan resonansi, yaitu nilai arus (atau

tegangan pada R) menjadi maksimum, naikkan frekuensi AFG dengan cepat

sambil mengamati besar tegangan pada digital AC voltmeter, setelah itu

turunkan kembali ke frekuensi 100 Hz.

Perlu diingat bahwa : Pada keadaan resonansi untuk RLC seri, impedansi

rangkaian menjadi minimum atau arus menjadi maksimum. Namun dalam

praktek, lebih mudah mengukur tegangan pada rangkaian daripada

mengukur arus. Amperemeter AC yang peka sukar diperoleh apalagi yang

mampu bekerja pada frekuensi tinggi.

e. Naikkan frekuensi AFG dengan interval 100 Hz dan catat besar tegangan

pada R untuk setiap interval tersebut hingga Anda memperoleh nilai

tegangan yang kurang lebih sama pada saat frekuensi mula-mula.


20

L C

Rvi

+

_

a

b



3. Masalah/Soal latihan

a. Jelaskan yang dimaksud dengan kondisi resonansi dan factor kualitas!

b. Tunjukkan secara matematis perbedaan sifat antara kapasitor dan

induktor dalam arus bolak-balik!

c. Rangkaian seri R – L – C dengan resistor 1000 , induktor 100 mH dan

kapasitor 10 F. Bila tegangan pada rangkaian 100 V, hitung : Frekuesi

resonansi dan faktor Q.

d. Rangkaian seri R – L – C dengan resistor 4 , induktor 0,5 H dan kapasitor

variabel dihubungkan dengan sumber 100 V, 50 Hz. Hitung : Kapasitansi

kapasitor agar terjadi resonansi, VL dan VC dan Faktor Q.

e. Resistor dan kapasitor dihubungkan secara seri dengan induktor variabel.

Bila rangkaian dihubungkan dengan sumber 240 V, 50 Hz, arus maksimum

adalah 0,5 A. Hitunglah : Resistansi resistor, kapasitansi kapasitor, dan

induktansi induktor.

4. Sumber Pustaka

Sutrisno. (1986). Elektronika, Teori dan Penerapannya, Jilid 1. Bandung :

Penerbit ITB.

Tipler, P.A. (1991). Fisika, Untuk Sains dan Teknik, Jilid 2. Jakarta : Penerbit

Erlangga.

D. Tabel Hasil Pengamatan

R = . . . ; L = . . . mH ; C = . . . F

No. f (Hz) vo (volt)


21



E. Analisis Data dan Grafik

1. Buatlah kurva respon frekuensi resonansi R – L – C seri.

2. berdasarkan kurva tersebut, tentukan frekuensi resonansi R – L – C seri.

3. Tentukan pula besar faktor kualitas “Q” untuk resonansi R – L – C seri

berdasarkan lebar pita frekuensi dan berdasarkan nilai R, L dan C yang

digunakan.


22

unit iv_resonansi rlc

Documents