Praktikum rangakaian seri rlc

1. RANGKAIAN SERI RLC
Femi Yusuf
Jurusan Fisika
Universitas Negeri Gorontalo
Laboratorium Fisika 1
(23/09/2014)
ABSTRAK
Apabila kita memiliki suatu sumber tegangan tetap dan kita hubungkan dengan
suatu rangkaian yang tediri dari suatu hambatan R, induktansi L, dan suatu
kapasitor C yang dihubungkan seri seperti maka akan menghasilkan rangkaian
seri RLC yang nilai impedansinya dapat diketahui dengan
Z= √ 𝑅2 + (𝑋𝐿 − 𝑋𝐶)2. Eksperimen rangkaian seri RLC ini bertujuan untuk
menyelidiki hubungan antara tegangan, arus dan impedansi pada setiap komponen
listrik (resistor, induktor dan kapasitor) dan frekuensi resonansi rangkaian seri
RLC. Eksperimen dilakukan dengan cara mengukur tegangan tiap komponen
rangkaian kuat arus litrik dan frekuensi dengan variasi tegangan 100 Hz, 200 Hz,
300 Hz, 400 Hz, 500 Hz dan resistor sebesar 47 Ω. Dari hasil ekperimen didapat
resonansi rangkaian RLC terjadi pada saat frekuensi mencapai 490-1000 Hz,
dengan nilai impedansi terendah 47.0009 Ω. Pda saat terjadi resonansi ( Xc = XL)
maka harga resitansi dari rangkaian menjadi minimum, sedangkan harga arus
rangkaian menjadi maksimum.
Kata Kunci : Frekuensi, Resonansi, Impedansi
PENDAHULUAN
Rangkaian seri RLC adalah rangkaian resistor, induktor dan juga kapasitor
yang disusun secara seri atau berderet. Sebelum menjelaskan mengenai rangkaian
RLC seri ini, nama RLC sendiri disimbolkan sebagai aliran listrik untuk
ketahanan, kapasitansi dan induktansi dari masing-masing rangkaian. Dan untuk
rangkaian RLC seri sendiri bisa anda lihat pada skema gambar berikut ini.

2. Gambar Skema Rangkaian RLC Seri
Dalam skema gambar rangkaian tersebut, terdapat rangkaian RLC yang disusun
seri dengan dihantarkan arus listrik AC atau searah dan arus AC tersebut akan
mendapatkan hambatan pada komponen dengan simbol R, L dan juga C. Dalam
hambatan tersebut akan dihasilkan Impedansi dengan simbol Z. Impedansi atau Z
tersebut merupakan proses penggabungan dari simbol R, L dan C. Pada rangkaian
oscilator, rangkaian RLC ini sering digunakan dalam penggunaan tuning radio
dan juga televisi untuk mencari frekuensi dari gelombang radio. Skema rangkaian
RLC seri ini juga sering disebut circuit controlled1.
Di dalam rangkaian RLC seri terdapat 3 buah elemen penting yang dapat
dikombinasikan. Kombinasi antara 3 komponen yaitu resistor, induktor dan
kapasitor ini bisa dirangkai secara seri, paralel atau bahkan keduanya. Eksperimen
ini bertujuan untuk mengetahui adanya hubungan antara tegangan, arus dan
impedansi dan besar frekuensi pada rangkaian serta dapat menentukan frekuensi
resonansi rangkaian seri RLC.
TEORI
Arus dan tegangan listrik bolak balik adalah arus dan tegangan listrik yang
berubah terhadap waktu atau merupakan fungsi waktu. Yang berubah adalah besar
kuat arus dan tegangannya, juga polaritas atau kekutubannya. Arus bolak balik
yang paling sederhana dan mudah bentuknya adalah arus sinusoidal, artinya kuat
arus dan tegangannya berubah menurut fungsi sinus1.
Sebuah sirkuit RLC ( LCR sirkuit) adalah rangkaian listrik yang terdiri dari
resistor, sebuah induktor, dan kapasitor , dihubungkan secara seri atau paralel.
Bagian RLC dari nama ini karena surat-surat itu menjadi simbol listrik biasa

3. untuk perlawanan , induktansi dan kapasitansi masing-masing. Rangkaian ini
membentuk osilator harmonik untuk saat ini dan akan beresonansi hanya dalam
cara yang sama seperti sebuah sirkuit LC. Perbedaan bahwa kehadiran resistor
membuat adalah bahwa setiap osilasi disebabkan di sirkuit akan mati dari waktu
ke waktu jika tidak terus berjalan dengan sumber. resistensi Beberapa tidak dapat
dihindari di sirkuit nyata, bahkan jika resistor tidak secara khusus dimasukkan
sebagai komponen. Sebuah sirkuit LC murni adalah suatu ideal yang benar-benar
hanya ada dalam teori2.
Reaktansi Resistif
Reakstansi resistif (R) yaitu beban yang terdiri dari komponen tahanan ohm
saja (resistance), seperti elemen pemanas (heating element) dan lampu pijar.
Beban jenis ini hanya mengkonsumsi beban aktif saja dan mempunyai faktor daya
sama dengan satu. Tegangan dan arus sefasa. Persamaan sebagai berikut :
R =
𝑉
𝐼
………………………… (1)
Reaktansi Induktif
Induktansi hanya berpengaruh saat arus berubah. Induktansi memproduksi
tegangan induksi yang berlawanan arah dengan arus. Karena pada sirkuit AC, arus
berubah konstan, maka induktansi melawan secara konstan. Perlawanan terhadap
arus yang berjalan ini kita sebut reaktansi induktif dengan simbol XL. Reaktansi
Induktif sebanding dengan induktansi dan frekuensi. Arus naik ke nilai yang lebih
tinggi pada frekuensi lebih rendah. Persamaan reaktansi induktif sebagai berikut
………………………………( 2)
Reaktansi Kapasitif
Kapasitor juga melawan arus. Kita sebut dengan reaktansi kapasitif,
simbolnya Xc. Reaktansi kapasitif berbanding terbalik dengan frekuensi dan
kapasitansi. Rumusnya adalah
XC =
1
2𝜋𝑓𝑐
…………………. (3) 3
XL = 2fL

4. apabila keduanya di hubungkan nilai reaktansi kapasitor berbanding terbalik
dengan induktor apabila di hubungkan dengan sumber tegangan dengan frekuensi
yang sama.
Untuk proses resonansi terjadi ketika nilai I maksimum dan V minimum sehingga
membuat XL=XC sehingga nilai kedua frekuensi haruslah sama maka besar
frekuensi yakni resonansi.
f =
1
2𝜋 √𝐿𝐶
……….(6)4
EKSPERIMEN
Eksperimen Rangkaian seri RLC ini menggunakan function generator,
voltmeter, amperemeter, resistor, induktor, kapasitor, kabel penghubung dan
multimeter digital. Alat dan bahan ini dirangkai seperti pada gambar berikut

5. Gambar 1. Rangkaian Seri RLC
Rangkaian RLC menggunakan nilai R = 47 Ω, C = 10 µF, dan induktor
sebesar 500 lilitan. Pada eksperimen rangkaian seri RLC pada arus bolak-balik ini
terdapat empat macam percobaan yaitu pertama menentukan karakteristik
impedansi hambatan terhadap frekuensi, kedua menentukan karakteristik
impedansi induktor terhadap frekuensi, ketiga menentukan karakteristik
impedansi kapasitor terhadap frekuensi dan keempat menentukan karakteristik
rangkaian seri RLC sekaligus frekuensi resonansinya. Untuk menentukan
karakteristik impedansi hambatan, induktor, dan kapasitor maka alat dan bahan
dirangkai seperti pada gambar 2 di bawah ini kemudian melihat nilai V dan I pada
voltmeter dan amperemeter dan mencatat nilainya. Kemudian pada percobaan
terakhir kita merangkai sekaligus resistor, induktor dan kapasitor secara seri untuk
menentukan nilai impedansi serta frekuensi resonansinya.

6. HASIL
Dari eksperimen ini didapatkan hubungkan antara tegangan, arus dan impedansi
dari setiap komponen listrik yaitu resistor, induktor dan kapasitor yang
diperlihatkan pada tabel 1, 2 dan 3 di bawah ini.
Tabel 1. Impedansi hambatan terhadap frekuensi
F (Hz) V (Volt) I (Ampere)
100 6,5 0,14
200 6,5 0,14
300 6,5 0,14
400 6,5 0,14
500 6,5 0,14
100 200 300 400 500
45
50
Hambatan
Linear Fit of Sheet1 Hambatan
Hambatan(Ohm)
Frekuensi (Hz)
Equation y = a + b*x
Weight No Weighting
Residual Sum of
Squares
1.00974E-28
Pearson's r --
Adj. R-Square --
Value Standard Error
Hambatan Intercept 47 6.08472E-15
Hambatan Slope -3.17764E-17 1.83461E-17
Layer Title
Gambar 1. Hubungan impedansi hambatan terhadap frekuensi
Tabel 2. Impedansi Induktor terhadap frekuensi
F (Hz) V (volt) I (Ampere)
100 1 5,5
200 0,9 6,3
300 0,7 6,4
400 0,6 6,4
500 0,4 6,4

7. 100 200 300 400 500
4
6
8
10
12
14
16
Impedansi(Z)
Frekuensi (Hz)
Impedansi
Linear Fit of Sheet2 Impedansi
Equation y = a + b*x
Weight No Weighting
Residual Sum of
Squares
4.11968
Pearson's r 0.96859
Adj. R-Square 0.91755
Value Standard Error
Impedansi Intercept 2.228 1.22904
Impedansi Slope 0.025 0.00371
Gambar 2. Hubungan impedansi induktor terhadap frekuensi
Tabel 3. Impedansi kapasitor terhadap frekuensi
F (Hz) V (volt) I (Ampere)
100 6,72 0,03
200 6,72 0,07
300 6,71 0,1
400 6,71 0,15
500 6,71 0,19
100 200 300 400 500
0
50
100
150
200
250
Impedansi
Linear Fit of Sheet3 Impedansi
Impedansi(Z)
Frekuensi (Hz)
Equation y = a + b*x
Weight No Weighting
Residual Sum of
Squares
5468.379
Pearson's r -0.87789
Adj. R-Square 0.69425
Value Standard Error
Impedansi Intercept 220.83 44.77803
Impedansi Slope -0.4287 0.13501
Gambar 3. Hubungan impedansi kapasitor dengan frekuensi

8. Tabel 4.
F (Hz) I (A) R (Ω) VR (V) VL (V) VC (V) Vtotal
40 0.01 47 0.6 0.1 6.5 6.4
60 0.02 47 0.9 0.1 6.4 6.4
85 0.03 47 1.3 0.1 6.3 6.3
110 0.04 47 1.7 0.2 6.2 6.1
140 0.05 47 2.1 0.2 6.1 5.9
170 0.06 47 2.6 0.3 5.9 5.6
202 0.07 47 3 0.4 5.7 5.3
270 0.08 47 3.6 0.6 5.3 4.7
330 0.09 47 4.2 0.9 4.9 4
400 0.1 47 4.6 1.2 4.5 3.3
490 0.11 47 5 1.5 4 2.4
1000 0.12 47 5.4 3.4 2 1.3
1300 0.11 47 4.9 4.1 1.4 2.6
1900 0.1 47 4 5 0.7 4.1
2300 0.09 47 3.5 5.3 0.5 4.6
2800 0.08 47 3 5.5 0.3 5
3300 0.07 47 2.5 5.6 0.2 5.2
3420 0.06 47 2.4 5.6 0.2 5.3
4300 0.05 47 1.9 5.9 0.1 5.5
6600 0.04 47 1.1 5.6 0.1 5.5
9100 0.03 47 0.6 5.4 0.1 5.3
9500 0.02 47 0.6 5.4 0.1 5.3
10000 0.01 47 0.5 5.3 0.1 5.3
DISKUSI/ANALISIS
Dari hasil eksperimen dapat diketahui bahwa tegangan yang melintas pada
hambatan (resistor) adalah sama dengan tegangan masukan atau tidak terjadi
perubahan tegangan lain pada resistor sehingga hal ini menyebabkan fase arus dan
tegangan sama pada resistor, pada rangakaian ini arus dan tegangan naik dan
turun pada waktu yang sama sehingga tegangan dan arus sefasa seperti terlihat
pada grafik 1.1 dimana nilai impedansi terhadap frekuensi konstan atau sama pada
saat frekuensi yang berbeda.
Pada grafik 2.1 terlihat bahwa hubungan antara impedansi induktor terhadap
frekuensi berbanding lurus jika frekuensi meningkat maka reaktansi induktif juga
akan meningkat atau membesar dan begitu juga sebaliknya. Pada rangkain ini

9. tegangan dan arus tidak naik dalam waktu yang sama. Berbeda dengan rangkaian
AC resitif dimana arus dan tegangan se-phasa, pada rangkaian AC induktif phasa
tegangan mendahului 90° terhadap arus. Dari grafik tersebut terlihat arus
mengarah ke sumbu ‘X’ positif (kanan) dan tegangan mengarah ke sumbu ‘Y’
positif (atas). Sedangkan pada rangkaian impedansi kapasitor terhadap frekuensi
seperti pada grafik 3.1 arus mendahului tegangan sebesar 90 derajat, reaktansi
kapasitif berbanding terbalik terhadap frekuensi, jika frekuensi meningkat maka
reaktansi kapasitif akan menurun dan begitu juga sebaliknya
Pada grafik 4.1 yaitu rangkaian RLC seri secara menyeluruh menghasilkan
nilai frekuensi resonansi (f0) 810 Hz. Dari grafik terlihat bahwa resonansi terjadi
pada kisaran 810-1000 Hz. Respon frekuensi dari Xc dan XL juga berlawanan
seperti yang terlihat pada gambar 4.1. Semakin besar harga frekuensi, maka
semakin kecil harga Xc dan semakin besar harga XL. Pda saat terjadi resonansi
(Xc = XL) maka harga reistansi dari rangkaian menjadi minimum, sedangkan
harga arus rangkaian menjadi maksimum. Jika kedua reaktansi tersebut tidak
sama, maka impedansi akan semakin besar atau naik dan arus semakin kecil atau
turun. Jadi rangkaian resonansi seri mempunyai impedansi rendah pada keadaan
resonansi dan mempunyai impedansi tertinggi pada semua harga resonansi yang
lain.
KESIMPULAN
Berdasarkan eksperimen yang telah dilakukan, dapat disimpulkan bahwa
hubungan antara impedansi hambatan terhadap frekuensi konstan atau tidak
terjadi perubahan fhasa, pada induktor impedansi terhadap frekuensi berbanding
lurus semakin besar frekuensi maka impedansinya semakin besar dan pada
kapasitor hubungan keduanya berbanding terbalik, yaitu semakin besar frekuensi
maka impedansinya semakin kecil begitu pula sebaliknya. Frekuensi resonansi
pada rangkaian seri RLC yaitu terjadi ketika nilai XL=XC pada frekuensi 810 Hz.
REFERENSI

10. [1] Satrio. 2010. Praktikum Rangkaian Listrik. Tersedia di
http://file.upi.edu/Direktori/FPMIPA/JUR._PEND._FISIKA/1958010719860
31. diakses tanggal 3 November 2014
[2] Rahmadani, Devita. 2008. Rangkaian RLC Hubungan Seri. Jakarta
[3] Dewi. 2009. Modul Praktikum Teknik Elektro. Tersedia di
http://fti.unissula.ac.id/download/ModulPraktikumTE.pdf
[4] Sutrisno. 1986. Elektronika Teori Dasar Dan Penerapannya. Bandung : ITB