Modul Praktikum Elektronika Dasar "Resonansi Dari Rangkaian RLC"

         

                             

1.      Menyelidiki hubungan antara tegangan puncak pada resistor dengan frekuensi sumber pada rangkaian RLC seri dan paralel.

2.      Menentukan frekuensi resonansi dari rangkaian RLC seri dan paralel.

3.      Menyelidiki pengaruh nilai kapasitansi dari kapasitor dan induktansi dari induktor terhadap frekuensi resonansi.

    

No	Peralatan	Komponen/bahan
1. 2. 3. 4. 5.	Audiogenerator Multimeter Osiloskop dua channel LCR meter Projectboard	: Resistor karbon : Induktor : Kapasitor melar/keramik : Kabel penghubung

       

            Pada rangkaian RLC menunjukkan adanya suatu fenomena fisika yang penting dimana terjadinya kuatarus maupun tegangan maksimum atau minimum pada frekuensi sumber tertentu. Terjadinya tegangan maksimim atau minimum tergantung kepada jenis rangkaian RLC. Pada fangjaian RLC seri menunjukkan kuat arus dan tegangan pada resisitor maksimum pada frekuensi tertentu, sebaliknya pada rangkaian RLC paralel menunjukkan kuat arus dan tegangan pada resistor minimum. Frekuensi sumber yang menghasilkan kuat arus maupun tegangan maksimum atau minimum disebut frekuensi dalam keadaan resonansi (frekuensi resonansi). Secara umum rangkaian RLC dapat dibedakan atas dua yaitu : rangkaian RLC seri dan rangkaian RLC paralel seperti diperlihatkan pada gambar (1) berikut ini.

               Gambar(1a). Rangkaian RLC Seri          Gambar(1b). Rangkaian RLC Paralel

Besar impedansi dari rangkaian RLC seri dapat dituliskan dalam bentuk :

           

                                                                                        (1)

Kuat arus efektif (rms) yang mengalir pada rangkaian RLC seri didapat seperti 

  I=                                                                                               (2)

Tegangan pada resistor dapat diekspresikan seperti :

            VR =                                                                            (3)

Tegangan keluaran dari rangkain RLC seri diambil dari kapasitor. Besar tegangan pada kapasitor dapat ditulis dalam bentuk :

            Vo = Vc =                                                         (4)

Penguatan(gain) dari rangkaian RLC seri didefenisikan sebagai perbandingan antara tegangan keluaran dan tegangan sumber. Berdasarkan persamaan (1), (2), (3) dan (4) dapat dikemukakan bahwa untuk suatu sumber tegangan , besar impedansi dari rangkain, kuat arus efekif yang mengalir pada rangkaian, tegangan pada resistor dan tegangan keluaran dari rangkaian tergantung kepada nilai komponen yang diberikan dan frekuensi dari sumber.

            Melalui cara yang sama dapat pula ditentukan besar impedansi, kuat arus dan tegangan pada resistor pada rangkaian RLC paralel. Besar impedansi dari rangkaian RLC paralel dapat ditentukan dari persamaan (5).

            Z =                                                                                     (5)

Kuat arus yang mengalir pada rangkain diberikan seperti :

            I =                                                                                            (6)

Tegangan pada resistor dapat diekspresikan seperti :

            VR =                                                                                    (7)

Tegangan keluaran dari rangkaian diambil pada kapasitor yang tersusun secara paralel dengan induktor. Besar tegangan pada keluaran diekspresikan seperti :

            Vo =                                                                                    (8)

Dari persamaan (5), (6), (7) dan (8) dapat diperhatikan bahwa untuk suatu sumber tegangan, besar impedansi dari rangkaian, kuat arus yang mengalir pada rangkaian, tegangan pada resistor dan tegangan pada keluaran tergantung kepada nilai komponen yang diberikan frekuensi sumber.

            Pada rangkaian RLC seri, dalam keadaan resonansi reaktansi kapasitif sama dengan induktif sehingga kuat arus yang mengalir pada rangkaian dan tegangan pada resistor akan maksimum. Dalam kondisi ini frekuensi resonansi dari rangkaian RLC seri secara perhitungan dapat ditentukan dari persamaan (9)

            Fo =                                                                                     (9)

Pada persamaan (7) dapat diperhatikan besar frekuensi resonansi dari rangkaian RLC seri ditentukan oleh besar induktansi dari induktor dan kapasitansi dari kapasitor yang diberikan. Melalui cara yang sama, frekuensi resonansi dari rangkaian RLC paralel dapat dibuktikan seperti pada persamaan (9).

             

                                               

11.      Sebutkan sifat-sifat resonansi listrik dari rangkaian RLC seri dan paralel.

22.      Bagaimana menentukan frekuensi resonansi dari rangkain RLC secara pengukuran dan perhitungan.

33.      Turunkan persamaan frekuensi resonansi dari rangkaian RLC seri dan paralel.

44.      Sebutkanlah fungsi dari masing-masing peralatan yang digunakan dalam praktium.

55.      Bagaimana cara melakukan pengukuran besaran fisis yang terdapat pada rangkaian RLC.

1.      Tentukanlah nilai-nilai komponen yang akan digunakan dalam kegiatan praktikum.

2.      Susunlah rangkaian RLC seri sesuai dengan skema rangkaian pada gambar (1a).

3.      Hubungkanlah bagian masukan rangkaian RLC dengan sumber tegangan audiogenerator / generator fungsi dengan isyarat keluaran berupa gelombang sinusoida.

4.      Gunakanlah salah-satu channel osiloskop untuk mengukur tegangan pada resistor dan channel yang lain untuk mengukur tegangan keluaran pada kapasitor.

5.      Carilah frekuensi sumber yang menghasilkan tegangan maksimum pada resistor dan tegangan minimum pada keluaran. Frekuensi tersebut dinamakan frekuensi dalam keadaan resonansi (frekuensi resonansi).

6.      Dengan mengubah-ubah frekuensi dari sumber, lakukanlah pengukuran terhadap tegangan pada resistor, tegangan keluaran pada kapasitor dan frekuensi sumber.

7.      Data hasil pengukuran frekuensi sumber dan tegangan pada resisitor dan kapasitor dicantumkan pada table (1) berikut ini :

Tabel (1). Data hasil pengukuran frekuensi, tegangan pada resistor, tegangan keluaran dan kuat arus efektif pada rangkaian RLC seri

No	F(Hz)	Tegangan pada resistor		Tegangan keluaran		Ief(A)
		VRPP(V)	VRP(V)	VRPP(V)	VRP(V)

8.      Gantilah nilai kapasitansi dari kapasitor yang digunakn misalnya 10 Nf, lakukanlah pengukuran tegangan pada resistor untuk setiap perubahan frekuensi sumber yang dilakukan dan cantumkanlah data hasil pengukuran pada tabel Sseperti table (1).

9.      Melalui proseur yang sama dengan rangkaian RLC seri, lakukan pula pengamatan terhadap rangkaian RLC paralel seperti pada gambar (1b).

10.  Masukkan data hasil pengukuran frekuensi sumber, tegangan pada resistor dan tegangan keluaran seperti pada table 2 dibawah ini :

Tabel (2). Data hasil pengukuran frekuensi, tegangan pada resistor, tegangan keluaran dan kuat arus efektif pada rangkaian RLC paralel

No	F(Hz)	Tegangan pada resistor		Tegangan keluaran		Ief(A)
		Vrpp(v)	Vrp(v)	Vrpp(v)	Vrp(v)

"

1.      Berdasarkan data hasil pengukuran teganagn puncak, plotlah hubungan antara tegangan puncak dengan frekuensi sumber untuk rangkaian RLC seri. Jelaskanlah tentang grafik yang terbentuk dan tentukanlah frekuensi resonansi dari rangkaian secara pengukuran.

2.      Plotlah hubungan antara kuat arus efektif dengan frekuensi sumber untuk rangkaian RLC seri. Jelaskanlah tentang grafik yang dihasilkan dari hubungan antara kuat arus efektif dengan frekuensi.

3.      Dari data pada table (2), plotlah hubungan antara tegangan puncak dengan frekuensi sumber untuk rangkaian RLC paralel. Jelaskanlah tentang grafik yang terbentuk dan tentukanlah frekuensi resonansi darirangkaian secara pengukuran.

4.      Plotlah hubungan antara kuat arus efektif dengan frekuensi sumber untuk rangkaian RLC paralel. Jelaskanlah tentang grafik yang dihasilkan dari hubungan antara kuat arus efektif dengan frekuensi.

5.      Berdasarkan grafik yang dihasilkan untuk rangkaian RLC seri dan paralelm jelaskanlah perbedaan fenomena fisika yang ditunjukkan oleh kedua rangkaian tersebut.

6.      Tentukanlah persentase simpangan antara frekuensi yang didapat melalui hasil pengukuran dan perhitungan.

7.      Tentukanlah kesalah relative dan pelaporan hasil pengukuran frekuensi resonansi untuk kedua macam rangkaian RLC.

SALAM GENERASI PERUBAHAN


Hafiz Hisbullah