Untuk elemen-elemen yang
terhubung paralel, total konduktansi adalah penjumlahan dari
konduktansi-konduktansi individu.
Yaitu untuk rangkaian
paralel seperti pada Gambar 1, kita dapat menuliskan persamaan;
GT = G1 + G2 + G3 + ...
+GN ……………………………………(1)
Gambar 1. Menentukan
konduktansi total
Substitusi nilai
resistor untuk rangkaian pada Gambar 1, akan menghasilkan rangkaian seperti
pada Gambar 2. Karena G = 1/R maka total resistansi untuk rangkaian paralel
dapat ditentukan sebagai berikut:
……………………………………(2)
Gambar 2. Menentukan
resistansi total
Resistansi total dari
resistor yang terhubung paralel nilainya selalu lebih kecil dari nilai resistor
yang terkecil. Untuk nilai resistor yang sama terhubung paralel persamaan
menjadi lebih mudah. Untuk N resistor yang sama terhubung paralel persamaan (2) menjadi
……………………………………(3)
Untuk konduktansi kita
dapat tuliskan,
GT = N
G ……………………………………(4)
Untuk dua buah resistor terhubung paralel;
dan
……………………………………(5)
Untuk tiga buah resistor terhubung parallel:
……………………………………(6.a)
……………………………………(6.b)
Rangkaian Paralel
Rangkaian paralel yang
paling sederhana dapat dilihat pada Gambar 3. Total resistansi adalah RT =
R1.R2 /(R1 + R2), dan arus sumber adalah IS=E/ RT. Karena terminal dari baterei
dihubungkan langsung pada R1 dan R2 maka dapat disimpulkan :
Tegangan pada
elemen-elemen yang terhubung paralel adalah sama.
V1 = V2 = E
Gambar 3. Rangkaian
paralel
Jika resistansi total
dihitung dan kedua sisi dikalikan dengan tegangan sumber diperoleh:
dan
Substitusi hukum Ohm di
atas diperoleh arus sumber :
IS = I1 + I2
Daya yang terdisipasi
oleh resistor dan yang dikirim oleh sumber dapat ditentukan dari :
BalasHapusPenjelasan Rangkaian Seri RLC pada Arus Bolak-Balik
Karina Dwi Adistiana
Feb 15, 2018 • 5 min read
konsep pelajaran SMA Fisika XII kelas xii
Fisika_12.jpg
RG Squad sebelumnya sudah tahu dong rangkaian arus bolak-balik terdiri dari rangkaian resistor, induktor dan kapasitor? Ternyata ketiga rangkaian tersebut dapat disusun secara seri yang biasa disebut rangkaian seri RLC. Arusnya sama besar serta memiliki hambatan total dan tegangan total/jepit. Mari, kita bahas lebih lengkapnya di bawah ini ya!
Rangkaian seri RLC pada arus bolak-balik terdiri dari resistor (R), induktor (L) dan kapasitor (C) yang dihubungkan dengan sumber tegangan AC dan disusun secara seri. Hambatan yang dihasilkan oleh resistor disebut resistansi, hambatan yang dihasilkan oleh induktor disebut reaktansi induktif (XL), dan hambatan yang dihasilkan oleh kapasitor disebut reaktansi kapasitif (XC). Ketiga besar hambatan tersebut ketika digabungkan dalam disebut impedansi (Z) atau hambatan total.
rangkaian seri rlc
Rangkaian seri RLC (Sumber: myrihtspot.com)
Ketiga hambatan tersebut (R, XL dan XC) mengalir arus (i) yang sama sehingga diagram fasor arus diletakkan pada t=0. Tegangan pada resistor (VR) berada pada fasa yang sama dengan arus, tegangan (VL) pada reaktansi induktif (XL) mendahului arus sejauh 90º, dan tegangan (VC) pada reaktansi kapasitif (XC) tertinggal oleh arus sejauh 90º.
rangkaian seri rlc
Diagram fasor untuk I, VR, VL, dan VC (Sumber: myrightspot.com)
Diagram fasor dapat digunakan untuk mencari besar tegangan jepit seperti di bawah ini:
VR = Imax R sin ωt = Vmax sin ωt
VL = Imax XL sin (ωt + 90) = Vmax sin (ωt + 90)
VC = Imax XC sin (ωt – 90) = Vmax sin (ωt – 90)
Besarnya tegangan jepit dapat dihitung dengan menjumlahkan VR, VL, dan VC sehingga menjadi:
seri rangkaian rlc
Besar arus adalah sama, sehingga besar tegangan pada masing-masing komponen R, L dan C adalah: VR = I R , VL = I XL , dan VC = I XC. Subsitusikan ke dalam rumus tegangan jepit sehingga hasil akhir diperoleh hambatan total atau impedansi sebagai berikut:
rangkaian seri rlc
Rangkaian seri RLC memiliki beberapa kemungkinan:
Nilai XL < XC : rangkaian bersifat kapasitor, tegangan tertinggal terhadap arus dengan beda sudut fase θ sebesar sudut.png
Nilai XL > XC : rangkaian bersifat induktor, tegangan mendahului arus dengan beda sudut fase θ sebesar sudut.png
Nilai XL = XC : besar impedansi rangkaian sama dengan nilai hambatannya (Z=R), pada rangkaian akan terjadi resonansi deret/seri, frekuensi resonansi sebesar frekuensi.png
Agar lebih jelas lagi, yuk kita kerjakan contoh soal di bawah ini Squad!
Tentukanlah besar tegangan maksimum yang dibutuhkan agar dihasilkan kuat arus maksimum sebesar 4 A!
rangkaian seri rlc
Diketahui:
R = 60 Ω
XL = 120 Ω
XC = 40 Ω
Imax = 4 A
Ditanya: Vmax ?
Jawab:
rangkaian seri rlc
Vmax = Imax Z = 4 (100) = 400 Volt
Jadi besar tegangan maksimum yang dibutuhkan adalah 400 Volt
2. Sebuah resistor 300 Ω, inductor 2 H, dan kapasitor 20 µF dirangkai secara seri serta dihubungkan dengan sumber tegangan 200 Volt, 100 rad/s. Tentukanlah:
a. Reaktansi induktif, reaktansi kapasitif, dan sifat rangkaian
b. Impedansi
Diketahui:
R = 300 Ω
L = 2 H
C = 20 µF= 20 x 10-6 F
ω = 100 rad/s
Ditanya: XL, XC, Z dan sifat rangkaian ?
Jawab:
a.
rangkaian seri rlc
Karena XL < XC rangkaian bersifat kapasitif
b.
rangkaian seri rlc
Nah, Squad bagaimana sudah lebih paham kan penjelasan di atas? Yup, pada rangkaian seri RLC kamu bisa menghitung tegangan jepit, hambatan total dan lainnya. Kamu juga bisa mempelajari materi ini melalui video animasi lengkap dengan soal dan pembahasan di ruangbelajar. Gunakan sekarang kuy!
ruangbelajar
Share