TUGAS PENDAHULUAN MODUL 4

[KEMBALI KE MENU SEBELUMNYA]

TUGAS PENDAHULUAN

MODUL 4: RLC SERI DAN PARALEL

1. Jelaskan prinsip kerja rangkaian RLC seri dan RLC Paralel!

Jawab:

Komponen:

Resistor (R): Berfungsi memberikan hambatan terhadap aliran listrik dalam rangkaian.
Induktor (L): Menyimpan energi dalam bentuk medan magnet saat dialiri arus listrik.
Kapasitor (C): Menyimpan energi dalam bentuk medan listrik.

I. Prinsip Kerja rangkaian RLC Seri:

Saat rangkaian RLC seri dihubungkan ke sumber tegangan AC, arus listrik yang mengalir akan berfluktuasi sesuai dengan frekuensi dari sumber tersebut.
Resistor menahan arus listrik dengan hambatan yang nilainya tetap.
Induktor menciptakan impedansi yang semakin besar seiring bertambahnya frekuensi, karena perubahan medan magnetik yang makin cepat memperbesar hambatan terhadap perubahan arus.
Kapasitor memberikan impedansi yang justru menurun ketika frekuensi bertambah, sebab pada frekuensi tinggi kapasitor lebih cepat mengisi dan melepaskan muatan, sehingga hambatan terhadap perubahan arus berkurang.

II. Prinsip kerja rangkaian RLC Paralel

Ketika rangkaian RLC paralel dihubungkan ke sumber tegangan AC, arus akan memilih jalur dengan impedansi terendah pada frekuensi tertentu.
Resistor tetap memberikan jalur aliran arus dengan hambatan konstan.
Ketika Impedansi induktor bertambah seiring kenaikan frekuensi; semakin tinggi frekuensi, semakin besar impedansinya.
Sebaliknya, impedansi kapasitor menurun saat frekuensi meningkat; semakin cepat perubahan tegangan, semakin kecil hambatannya.
Secara umum, perubahan impedansi pada induktor dan kapasitor saling berlawanan: induktor bertambah dengan frekuensi, sedangkan kapasitor berkurang.

2. Jelaskan pengaruh harga reaktansi kapasitif terhadap sudut phasa dengan resistansi yang konstan!

Jawab:

Sudut fasa adalah perbedaan sudut antara arus dan tegangan dalam suatu rangkaian.

Adapun pengaruh nilai Xc terhadap sudut fasa ketika R tetap:

-Ketika nilai Xc bertambah besar, sudut fasa akan mengecil. Artinya, arus dan tegangan pada kapasitor menjadi lebih seirama atau lebih sinkron dalam waktu.

-Ketika nilai Xc menurun, sudut fasa akan membesar. Ini menunjukkan bahwa arus menjadi semakin tertinggal dibandingkan tegangan, sehingga sinkronisasi antara arus dan tegangan menjadi lebih buruk.

3.Jelaskan apa itu Resonansi dan frekuensi resonansi serta kenapa terjadi peristiwa resonansi, serta jelaskan bagaimana perubahan frekuensi mempengaruhi Impedansi dan arus di dalam rangkaian RLC seri!

Jawab:

frekuensi resonansi adalah frekuensi di mana suatu sistem, seperti rangkaian RLC seri, memberikan respons maksimum. Dalam rangkaian RLC seri, resonansi terjadi saat impedansi total menjadi minimum dan arus mencapai nilai maksimumnya. Ini terjadi karena reaktansi induktor (XL) dan reaktansi kapasitor (XC) saling meniadakan. Frekuensi resonansi dapat dihitung dengan rumus:

Resonansi terjadi karena pada frekuensi tertentu, pengaruh reaktansi induktif dan kapasitif menjadi seimbang sehingga hanya resistansi murni yang tersisa dalam rangkaian. Akibatnya, arus yang mengalir menjadi maksimum.

Pengaruh perubahan frekuensi terhadap impedansi dan arus dalam rangkaian RLC seri:

I. Impedansi:

Saat frekuensi berubah, impedansi total rangkaian ikut berubah. Di bawah frekuensi resonansi, reaktansi induktif (XL) lebih besar, sehingga sifat rangkaian cenderung induktif. Sebaliknya, di atas frekuensi resonansi, reaktansi kapasitif (XC) mendominasi, dan rangkaian bersifat kapasitif. Pada frekuensi resonansi XL = XC, sehingga impedansi hanya sebesar resistansi R.

II. Arus:

Perubahan frekuensi juga mempengaruhi besar dan fase arus. Di bawah frekuensi resonansi, arus tertinggal (lagging) terhadap tegangan karena sifat induktif. Di atas frekuensi resonansi, arus mendahului (leading) tegangan karena sifat kapasitif. Pada saat resonansi, arus mencapai nilai maksimum karena impedansi minimum, dan arus sefase dengan tegangan (tidak ada pergeseran fase).

4. Jelaskan hubungan antara Resistansi, kapasitansi, dan Induktansi Impedansi pada rangkaian RLC seri dan RLC paralel

Jawab:

Dalam rangkaian RLC seri, resistor (R), kapasitor (C), dan induktor (L) dihubungkan secara berurutan. Resistor mewakili hambatan terhadap arus listrik, kapasitor berfungsi menyimpan energi dalam bentuk muatan listrik, sedangkan induktor menyimpan energi dalam bentuk medan magnet. Ketiga elemen ini bersama-sama menentukan impedansi total rangkaian seri, yaitu hambatan efektif yang dialami arus listrik.

Impedansi total dirumuskan sebagai: