rangkaian rc - Di Sini Rudi Susanto

Rangkaian
Arus Bolak Balik
Rudi Susanto
Arus Searah
• Arahnya selalu sama setiap waktu
• Besar arus bisa berubah
Arus Bolak-Balik
• Arah arus berubah secara bergantian
Arus Bolak-Balik Sinusoidal
Arus Bolak-Balik Sinusoidal
Rangkaian Hambatan Murni
V  Vm sin t
i  im sin t
Rangkaian Hambatan Induktif
Sebuah kumparan induktor mempunyai
induktansi diri L dipasangkan tegangan bolakbalik V, maka pada ujung2 kumparan timbul
di
  L
GGL induksi
V  Vm sin t
dt
i  im sin(t  12  )
Hambatan induktif XL mempunyai harga :
X L  .L  2f .L XL = hambatan induktif (Ohm)
Rangkaian Hambatan Kapasitif
Sebuah kapasitor dengan kapasitas C
dihubungkan dg tegangan bolak-balik V, maka
pada kapasitor itu menjadi bermuatan, sehingga
pada plat2nya mempunyai beda potensial Q
V
sebesar
C
V  Vm sin t
i  im sin(t  12  )
Besar hambatan kapasitif XC :
1
1
XC 

.C 2f .C
Rangkaian R-L Seri
Hambatan seri R dan XL dihubungkan dg teg. bolak-balik V.
Hukum Ohm I :
VR  iR
VR = beda potensial antara ujung2 R
VL = beda potensial antara ujung2 XL
VL  iX L
Besar tegangan total V ditulis secara vektor :
V  VR  VL
2
2
Hambatan R dan XL juga dijumlahkan secara vektor :
Z = impedansi (Ohm)
2
Z  R2  X L
Kuat arus yg mengalir pada rangkaian ini adalah :
V
i 
Z
V
R2  X L
2
Rangkaian R-C Seri
Hambatan seri R dan XC dihubungkan dg teg. bolak-balik V.
Hukum Ohm I :
VR  iR
VR = beda potensial antara ujung2 R
VC = beda potensial antara ujung2 XC
VC  iX C
Besar tegangan total V ditulis secara vektor :
V  VR  VC
2
2
Hambatan R dan XC juga dijumlahkan secara vektor :
Z = impedansi (Ohm)
2
2
Z  R  XC
Kuat arus yg mengalir pada rangkaian ini adalah :
V
i 
Z
V
R2  X C
2
Rangkaian R-L-C Seri
Hambatan seri R, XL dan XC dihubungkan dg teg. bolak-balik V.
Hukum Ohm I :
VR  iR
VR = beda potensial antara ujung2 R
VL  iX L
VC = beda potensial antara ujung2 XC
VC  iX C
VL = beda potensial antara ujung2 XL
Besar tegangan total V ditulis secara vektor :
V  VR  (VL  VC ) 2
2
Hambatan R, XL dan XC juga dijumlahkan secara vektor :
Z = impedansi (Ohm)
2
2
Z  R  (X L  XC )
Kuat arus yg mengalir pada rangkaian ini adalah :
i
V

Z
V
R 2  ( X L  X C )2
Rangkaian Resonansi
Jika dalam rangkaian RLC seri XL = XC maka
Z  R2  0  R
Arus efektif pada rangkaian akan mencapai harga
terbesar yaitu pada
V
i
R
Dikatakan rangkaian dalam keadaan resonansi. Dalam hal
ini berlaku
X L  XC
1
L 
C
Jadi frekuensi resonansinya adalah
f 
1
2 LC
Hubungan antara harga maksimum
dan efektif
•
Hubungan antara harga maksimum dan efektif
Vef = tegangan efektif (V)
im
ief 
Vm = tegangan maksimum (V)
2
ief = arus efektif (A)
Vm
im = arus maksimum (A)
V 
ef
•
2
Hubungan antara harga maksimum dan rata-rata
Vr = tegangan rata-rata (V)
Vm = tegangan maksimum (V)
2im
ir 
ir = arus rata-rata (A)

im = arus maksimum (A)
2Vm
Vr 

Daya Arus Bolak-balik
Daya dalam arus searah dirumuskan P = V.i, dengan V dan i
harganya selalu tetap.
Tetapi untuk arus bolak-balik daya listriknya dinyatakan
sebagai : perkalian antara tegangan, kuat arus dan faktor daya.
P  Vi cos 
atau
Dengan :
P = daya listrik bolak-balik (Watt)
V = tegangan efektif (V)
i = kuat arus efektif (A)
Z = impedansi rangkaian (Ohm)
Cos θ = faktor daya =
R
cos  
Z
P  i 2 Z cos 
Contoh
Rangkaian Filter
Grafik bermacam macam filter
Low Pass RC Filter
• Low Pass RC Filter mengeblok frekuensi tinggi
dan melewatkan frekuensi rendah.
Persamaan
Capacitive Reactance
Contoh soal
• Low pass filter terdiri dari Resistor dengan nilai 4K7ohm
dirangkai dengan kapasitor dengan nilai 47nF. Tegangan yang
digunakan adalah 10 V. Hitung tegangan outputnya jika filter
bekerja pada frekuensi 100Hz
• Jawab
Simulasi dengan EWB
High Pass RC Filter
• Memblok frekuensi rendah dan
meloloskan frekuensi tinggi
• Prinsip kerja dari filter high pass
adalah dengan memanfaatkan
karakteristik dasar komponen C dan
R,
• dimana C akan mudah melewatkan
sinyal AC sesuai dengan nilai reaktansi
kapasitifnya dan komponen R yang
lebih mudah melewatkan sinyal
dengan frekuensi yang rendah.
Persamaan
Simulasi dengan EWB
Rangkaian penyearah gelombang
penuh dengan filter C
Soal
1.
2.
3.
4.
Jala2 listrik di rumah mempunyai beda tegangan 220 V, berapakah
harga tegangan maksimumnya ?
Pada rangkaian RLC seri dengan R = 80 Ohm, XL = 100 Ohm, dan XC
= 40 Ohm, disambungkan dengan sumber tegangan bolak-balik
yang mempunyai tegangan maksimum 120 V. Tentukan arus
maksimum pada rangkaian.
Pada frekuensi 100 Hz, reaktansi dari sebuah kapasitor adalah
4000 Ohm dan reaktansi dari sebuah induktor adalah 1000 Ohm.
Jika kapasitor dan induktor itu dipasang pada sebuah rangkaian,
maka pada frekuensi berapakah resonansi terjadi ?
Pada rangkaian RLC seri dengan R = 40 Ohm, XL = 50 Ohm, dan XC =
20 Ohm, disambungkan dengan sumber tegangan bolak-balik yang
mempunyai tegangan efektif 110 V. Tentukan daya yang digunakan
oleh seluruh rangkaian.
Terima Kasih