Abstrak- Percobaan Rangkain seri RLC arus bolak balik ini bertujuan untuk menentukan karakteristik lampu pijar,menera skala inductor variable, dan menentukan frekuensi resonansi pada rangkaian seri arus bolak balik.Dilakukan dengan cara dipersiapkan alatnya seperti Vari AC, power supply DC, kapasitor 104J(0,1μF), inductor variable,VOM, lampu pijar 25W/220 V setelah itu dirangkai sesuai percobaaan lalu dicari teganngan dan Arus pada masing-masing percobaan , untuk percobaan pertama dicari tegangan dan arus ketika lampu dialiri AC maupun DC, percobaan kedua dicari tegangan dan arus ketika skala inductor variable dirubah untuk peneraan nilai L, untuk percobaan tiga dicari tegangan VLC dan arusnya dan dihubungkan dengan nilai inductor variable sehingga nanti dicari frekuensi resonansi. Sehingga pada percobaan ini dihasilkan bahwa lampu pijar pada AC lebih terang dari pada Lampu pijar pada DC kerena Rac<Rdc sehingga Iac>Idc. Dan skala inductor variable yakni 2,5 10-6 H setiap kenaikan 1 cm, untuk besar frekuensi resonansi sebesar = 37475,1 Hertz..

Kata kunci - arus,tegangan, Induktor,kapasitor, lampu pijar,inductor variable, frekuensi resonansi.

I. PENDAHULUAN

angkaian pada umumnya didasarkan pada sumber tegangan serta komponen yang terlibatnya sehingga

kalau berdasarkan pada sumbernya terdapat rangkaian sumberAC dan DC , untuk didasarkan pada komponen terdapat rangkaian yang disusun atas komponen resistor (R), Induktor (L), Kapasitor (C) , untuk bentuk variasinya di antaranya rangkaian R-L, R-C, L-C dan RLC sehingga dari semua itu khususnya pada rangkaian RLC akan terdapat karakteristik dilihat dari segi arus atau tegangan ,hambatan setiap komponen apabila di susun seri pada arus AC yang melatar belakangi percobaan ini.

R

Dari sifat umum pada rangkaian RLC seri pada arus bolak balik tersebut dapat dijadikan dasar untuk mengetahui karakteristik khusus dari setiap komponen R-L-C dimana apabila R berwujud lampu, L- berbentuk inductor variable, C berwujud kapasitor sehingga akan memiliki sifat tersendiri sehingga pada percobaan ini akan dilakukan indentifikasi hal tersebut.

Sehingga percobaan ini dilakukan untuk mementukan karakteristik lampu pijar, menera skala inductor variable,dan menentukan frekuensi resonansi dari rangkaian seri arus bolak-balik.

II. DASAR TEORI

Sumber tegangan AC merupakan bentuk tegangan yang membentuk grafik sinusiodal sehingga pada waktu tertentu bernilai positif atau bernilai negatif namun dalam kenyataanyya tegangan tersebut tetap berniali positif karena fase tersebut sangat cepat. Bentuk rangkaian pada tegangan Ac bermacam –macam salah satunya yakni rangkaian seri RLC dimana R merupakan resitor, L merupakan induktor, C merupakan kapasitor. Karena rangkaian ini merupakan rangkaian seri maka arus pada setiap komponen bernilai sama dan pula ketika digrafik sinusoidal maka nilai amplitudo dan fase masing-masing komponen bernilai sama[1][2].

Namun apabila dilihat pada setiap komponennya misal resistor pada sumber AC maka sifatnya yakni terjadi tegangan instan yang melewati resistor maksudnya tidak ada perlakuan atau perubahan tegangan lain pada resistor sehingga hal ini menyebabkan fase arus dan tegangan sama pada resistor. Pada induktor memiliki sifat terdapat ggl hsail induktansi diri sehingga terjadi

perubahan sifat bahwa tegangan mendahului arussebesar 90 derajat fasenya. Untuk kapasitor pada tegngan AC bersifat arus mendahului tegangan sebesar 90 derajat faenya.dan secra umum persamaaan untuk impedansi (Z) (hambatan total) pada tegangan AC yakni

(1)

Dimana XL merupakan reaktansi induktif yakni hambatan yang dihasilkan oleh induktor dengan rumus

(2)

Untuk nilai L sendiri bisa dicari dengan rumus bila diketahui tegangan dan arus

(3)

dan XC reaktansi kapasitif yakni reaktansi yang dihasilkan oleh kapasitor dengan rumus

(4)

dan nilainya apabila keduanya dihubungkan nilai reaktansi kapasitor berbanding terbalik dengan induktor apabila dihubungkan dengan sumber tegangan dengan frekuensi yang sama[3].

Rangkaian Seri RLC Arus Bolak-balik (E4)Aris Widodo, Nike Ika N, lyla yuwana

Jurusan Fisika, Fakultas MIPA Institut Teknologi Sepuluh NopemberJl. Arief Rahman Hakim, Surabaya 60111

E-mail: aris.prof@yahoo.co.id

Untuk proses resonansi terjadi ketika nilai I maximum dan V minimum sehingga membuat XL=XC sehingga nilai kedua frekuensi haruslah sama maka besar frekuensi yakni resonansi

(2)

[3].

III. METODE

Pada percobaan rangkaian seri RLC pada arus bolak balik ini, terdapattiga maacam percobaan yakni yang pertama, penentuan karakteristik lampu pijar . kedua, peneraan skala inductor variable. Ketiga, penentuan frekuensi resonansi dari rangkaian seri RLC arus AC.

Langkah pertama yang dilakukan yakni disiapkan alat dan bahan diantaranya vari AC, lampu pijar 25W/220 V, inductor variable skala 1-9 cm. Kapasitor 104J (0,1 μF), miliamper AC dan multitester, power Supply DC. Untuk percobaan pertama alat dirangkai seperti berikut.

Gambar 1. Rangkain percobaan 1

Setelah alat dirangkai lalu pertama hubungkan dengan tegangan AC dahulu dengan variasi bertingkat yakni 5,10,15,20,25 volt untuk penetuan variasi bisa digunakan voltmeter yang dihubungkan pada sumber tegangan untuk pengaturannya setelah itu diamati dan dicatat nilai yang ditunjukkan pada voltmeter dan amperemeter. Untuk tegangan DC dilakukan dengan cara sama namun diubah pengaturan multimeternya ke aturan DC.

Untuk percobaan yang kedua alat dirangkai sebagai berikut

Gambar 2. Rangkaian percobaan 2

Setelah dirangkai alatnya lalu diatur tegangan hingga dicapai 100V dibantu voltmeter yang dipasang di sumber tegangan. setelah itu di atur skala inductor variable dari skala 1-8 cm dengan kelipatan 1,setelah itu diamati dan dicatat nilai pada voltmeter dan ampermeter setiap variasi skala inductor variable.

Untuk percobaan ketiga , langkah pertama alat dirangkai seperti gambar berikut

Gambar 3. Rangkaian percobaan 3

Setelah itu atur tegangan sumber sebesar 100 V dibantu dengan voltmeter yang dipasang di sumber tegangan. Setelah itu atur skala inductor variable dari rentang 1-8 cm dengan variasi setiap kelipatan 1, lalu diamati dan dicatat nilai ampermeter dan voltmeter (di lampu dan di induktor-kapasitor).

IV. HASIL DAN PEMBAHASAN

Dari percobaan diatas di dapatkan untuk percobaan pertama yakni penentuan karakteristik lampu pijar didapatkan data sebagai berikut

Tabel 1. Data hasil percobaan 1

Maka dapat dicari nilai hambatan pada masing-masing sumber berbeda yakni dengan rumusan V=IR, maka didapat

Tabel 2. Nilai Hambatan ketika AC/DC

V AC/DC

A AC

A DC

VAC lampu

VDC lampu

5 7,2 4 5 510 11,9 5,5 10 715 15,9 5,5 15 1420 16,8 6,5 20 1725 18 10,5 25 23

R ac R dc0,69 1,250,84 1,270,94 2,551,19 2,621,39 2,19

Dari hasil tersebut dapat di identifikasi bahwa hambatan tersebut sehingga akan mempengaruhi nilai arus yang lewat pada rangkaian semakin kecil hambatan maka semakin besar arus dan sebaliknya sesuai persaman umum V=IR, dari analisa perhitungan di dapatkan namun secara fisis maka semakin arus besar maka semakin banyak elektron yang mengalir khususnya pada laminer lampu sehingga banyak lompatan elektron sehingga lampu semakin terang . maka lampu semakin terang pada AC daripada DC.

Untuk percobaan kedua yakni menera skala inductor variable didapatkan data sebagai berikut.

Tabel 3. Data hasil percobaan 2

skala inductor arus V lampu VL

1 39 90 0,2852 39 90 0,293 39 90 0,2924 39 90 0,35 39 90 0,316 39 90 0,337 39 90 0,418 39 90 0,5

Dengan persamaaan (3) sehingga di dapat besar induktansi yakni

Tabel 4. Besar Induktasi didasarkan pada skala

skala inductor L1 0,0000232 0,0000243 0,0000244 0,0000245 0,0000256 0,0000277 0,0000338 0,000041

Dan apabila di grafiskan akan dihasilkan sebagai berikut.

Gambar 4. Skala induktansi variabel vs besar Induktansi

Dari gambar grafik tersebut dapat dianalisa bahwa semakin besar skala inductor variable nya maka semakin besar nilai induktansinya hal ini dikarenakan pada alat inductor variable. Semakin besar skalanya maka semakin dalam inti besi pemvariasi dimasukkan maka pengaruh inti besi besar induktansi diri semakin besar karena dibantu inti besi tadi sehingga nilai induktansi semakin besar. Sama prinsipnya seperti transformator bahwa inti bisi digunakan untuk memperbesar nilai ggl, induktansi karena memperbesar fluks yang diterima.

Untuk percobaan penentuan frekuensi resonansi didapatkan data sebagai berikut

Tabel 5. Data hasil percobaan 3

skala arus VLC1 2,1 972 2,1 963 2,1 954 2,1 935 2,1 916 2,1 907 2,1 888 2,1 85

Dari data tabel 4 sehingga dapat di peroleh gambara grafik sebagai berikut.

Gambar 4. VLC vs besar Induktansi

Dari data tersebut diketahui persamaan linearnya yakni y=-601224x + 108,55, dimana x = L , y = VLC , Untuk L resonansi maka VLC min =0 maka didapat L resonansi = 0,00018H, sehingga sesuai persamaan (2) didapatkan frekuensi resonansi sebesar = 37475,1 Hertz.

V. KESIMPULAN

Kesimpulan dari percobaan rangkain seri RLC arus bolak balik yakni lampu pijar pada AC lebih terang dari pada Lampu pijar pada DC kerena Rac<Rdc sehingga Iac>Idc. Dan skala inductor variable yakni 2,5 10-6 H setiap kenaikan 1 cm, untuk besar frekuensi resonansi sebesar = 37475,1 Hertz..

DAFTAR PUSTAKA

[1] Serway , Physics for Scientist and Engineer.California:Thomson books,2004.

[2] D. Halliday,Fundamentals Of Physics 9th Edition.USA:John willey& sons,inc.,2011.

[3] Sutrisno, Elektronika Teori dasar dan penerapannya.Bandung:penerbit ITB,1986.