Apakah Anda pernah mendengar tentang istilah rangkaian RLC? Bagi orang yang biasa berkecimpung di dunia elektro, mungkin sudah tidak asing lagi dengan istilah tersebut.
Namun bagi orang awam, tentu masih banyak yang belum mengetahui apa itu RLC dan juga fungsinya.
Pada artikel kali ini, kita akan mengulas tuntas mengenai rangkaian RLC. Mulai dari pengertian, fungsi, jenis, karakteristik hingga contoh soalnya.
Jangan lewatkan informasi selengkapnya di bawah ini!
Pengertian Rangkaian RCL
Rangkaian RLC adalah jenis rangkaian yang menggunakan komponen penyusun berupa kapasitor, induktor, dan juga resistor. Baik dihubungkan secara seri maupun paralel, ketiga komponen utama tersebut harus ada pada sebuah instalasi RLC.
Jadi pada rangkaian ini, baik kapasitor, induktor maupun resistor akan digabungkan menjadi satu dalam sebuah instalasi. Gabungan dari ketiga rangkaian tersebut disebut sebagai impedansi (Z) dan dilambangkan dengan satuan Ohm.
Pada perangkat elektronik, penerapan rangkaian RLC terbilah jauh lebih kompleks. Oleh karenanya, rangkaian tersebut dapat membentuk isolator harmonik serta dapat beresonansi dengan rangkaian RLC.
Fungsi Rangkaian RLC
Rangkaian RLC sering diaplikasikan untuk berbagai kebutuhan sehari – hari meskipun mungkin kita tidak menyadarinya. Apa saja fungsi rangkaian RCL?
Berikut beberapa fungsi dari rangkaian RLC berserta dengan pengaplikasiannya.
- RLC digunakan dalam rangkaian osilator. Yaitu untuk menyalakan TV, menerima gelombang radio dan fungsi lainnya.
- Rangkaian ini juga dapat digunakan untuk sistem komunikasi maupun pemrosesan sinyal, terutama untuk jenis rangkaian RLC seri.
- RLC juga digunakan untuk menyediakan pembesaran tegangan, terutama untuk jenis rangkaian RLC seri.
- Rangkaian RLC seri dan paralel juga sering diaplikasikan dalam proses pemanasan induksi dan lain sebagainya.
Karakteristik Rangkaian RLC
Penggunaan RLC memang banyak diaplikasikan pada berbagai perangkat elektronik. Bahkan pada perangkat elektronik yang umumnya mudah kita temui sehari-hari.
Misalnya saja penggunaan RLC pada TV, radio, dan lain sebagainya. Dimana pada rangkaian di dalamnya umumnya memiliki kapasitor, induktor dan juga resistor sebagai bagian dari komponennya.
Lalu, apa sebenarnya yang membedakan alat yang menggunakan RLC dari jenis rangkaian lainnya? Untuk hal itu, mungkin kita perlu mengetahui terlebih dahulu mengenai karakteristik rangkaian RLC.
Seperti yang kita ketahui, rangkaian RLC ini memang terdiri dari gabungan antara resistor, kapasitor dan juga induktor.
Oleh karenanya, karakteristik dari rangkaian tersebut juga mengikuti sifat-sifat dari komponen penyusunnya. Mari kita ulas karakteristik masing-masing komponen penyusun RLC di bawah ini.
- Karakteristik Resistor
Resistor mempunyai karakteristik utama berupa daya listrik, daya induktansi, desah listrik, koefisien suhu. Selain itu bias juga resistensinya yang diboroskan.
- Karakteristik Kapasitor
Kapasitor merupakan salah satu komponen elektronika yang terbuat dari 2 plat metal yang dipisahkan. Proses pemisahannya sendiri yakni menggunakan bahan dielektrik.
Karakteristiknya yaitu dapat digunakan dalam proses penyimpanan muatan yang terdapat pada medan listrik tertentu.
Pada kapasitor, medan listrik ini didapatkan dari proses mengumpulkan muatan yang berasal dari ketidakseimbangan internal yang ada di dalam rangkaian tersebut.
- Karakteristik Induktor
Induktor merupakan komponen listrik yang berbentuk kumparan atau lilitan.
Jadi, karakteristik komponen ini adalah untuk menyimpan medan magnet dan melawan fluktuasi arus yang melewatinya.
Jenis – jenis Rangkaian RLC
Berdasarkan jenisnya, rangkaian RLC dibedakan menjadi dua macam, yakni rangkaian RLC seri dan paralel. Apa perbedaan dari keduanya? Simak selengkapnya berikut ini.
1. Rangkaian RLC Seri
Khusus pada rangkaian RLC seri, komponen penyusun seperti kapasitor, resistor maupun induktor akan disusun atau dihubungkan secara seri juga. Jenis arus yang digunakan pada rangkaian seri adalah jenis arus bolak-balik (AC).
Untuk mengetahui analisis yang terjadi pada rangkaian RLC seri, Anda dapat melihatnya fmulai dari ketika arus masuk ke resistor, induktor, hingga kapasitor. Simak pembahasan mengenai proses tersebut di bawah ini.
- Arus AC Ketika Masuk Resistor
Arus yang masuk pada resistor akan mempunyai jumlah tegangan yang sama dengan arus yang keluar.
Dengan begitu, jika arus yang masuk bernilai besar, maka demikian pula dengan arus yang keluar juga sama besarnya (sefase). Untuk menggambarkan kondisi tersebut, dapat dilihat dari persamaan berikut ini :
- Arus AC Pada Induktor
Ketika arus AC masuk pada induktor, maka nilainya akan terus berubah-ubah atau tidak menentu. Untuk menggambarkan nilai tegangan pada induksi VL, dapat diilustrasikan dengan persamaan berikut :
- Arus AC Pada Kapasitor
Tegangan AC yang terdapat pada kapasitor umumnya akan semain naik perlahan. Jadi, apabila arus masuk ke dalam rangkaian maka akan muncul tegangan yang nilainya adalah Vc. Bila diilustrasikan dalam rumus adalah sebagai berikut :
Sedangkan pada rangkaian seri RLC, jumlah tegangan arus yang ada pada resistor umumnya mempunyai kesamaan. Terutama sama antara fasa yang dimiliki dengan tegangan yang terdapat pada komponen induktor. Yakni mendahului sejauh 90 derajat, demikian pula dengan kapasitor yang didahului sebanyak 90 derajat.
Untuk mengetahui lebih banyak mengenai impedansi rangkaian RLC, simak gambar diagram fasor rangkaian RLC di bawah ini :
Adapun untuk tingkat persamaan yang digunakan pada tegangan seri yakni seperti berikut :
2. Rangkaian RLC Paralel
Pada rangkaian RLC paralel terdapat juga tiga komponen utama sebagai penyusunnya. Ketiganya yakni indikator maupun kapasitor yang mana akan dihubungkan dengan susunan dari rangkaian paralel.
Jadi, pada rangkaian tersebut tegangan supply akan dibagi menjadi 3. Yakni masing-masing mengarah pada kapasitor, indikator ataupun resistor.
Tegangan yang terdapat pada masing-masing komponen, mulai dari kapasitor, induktor, maupun resistor ini memiliki nilai yang berbeda. Jadi, untuk dapat menemukan impedansi yang terdapat pada RLC paralel, Anda dapat menggunakan rumus berikut ini :
Untuk mengetahui grafik rangkaian RLC, berikut diagram fasor yang sering digunakan untuk jenis rangkaian tersebut :
Contoh Soal Rangkaian RLC Seri dan Paralel
Rangkaian RLC yang bersifat resistif memiliki frekuensi resonansi yang berbeda. Resonansi rangkaian RLC akan bergantung pada seberapa besar hambatan yang dihasilkan oleh induktor dan juga kapasitornya.
Untuk mengetahui lebih jauh mengenai rangkaian RLC, Anda bisa menyimak beberapa contoh soal rangkaian RLC seri dan pararel di bawah ini.
Contoh Soal 1
Jika sebuah instalasi RLC memiliki komponen induktor dengan nilai 10-3 H dan frekuensi resonansi sebesar 1000 Hz. Kemudian rangkaian tersebut mengasumsikan nilai sebesar π2=10. Dari keterangan tersebut, kira – kira berapakah nilai resonansinya?
Diketahui:
L = 10-3 H
f = 1000 HZ
Maka nilai C adalah?
f = 1/2 π akar (LC)
f2 = 1/4 π2 LC
C = 1/4 π2 L f2
C= 1/2 10 10-3
C = 1/4 10 10-3 10002
C = 0,25 10-4 F
C = 20 µF
Contoh Soal 2
Katakanlah sebuah rangkaian RLC mempunyai nilai reaktansi induktif dan reaktansi konduktif 50 ohm, 150 ohm, dan 130 ohm. Kemudian tegangan sumbernya adalah 130, maka berapa daya yang diserap oleh rangkaian tersebut?
Untuk menjawab pertanyaan tersebut, Anda dapat menggunakan rumus berikut ini :
Z= √{R²+ (XL+Xc)²}
Z=√ 50²+(150-30)²}
Z= √ 50²+(120)²}
Z=130 ohm.
Untuk menghitung nilai I, maka rumus yang digunakan adalah sebagai berikut :
I = V/Z
I = 130/130
I= 1 Ampere
Untuk menghitung P, rumus yang digunakan yaitu :
P= I² R
P= 1² (50)
P= 50 watt.
Contoh Soal 3
Jika sebuah rangkaian RLC memiliki R= 80 ohm, L = 1 H dan C= 1 µF. Kemudian tegangan tersebut diubah dari tegangan sumber AC, berapakah nilai frekuensi resonansinya?
Diketahui :
R= 80 ohm.
L=1 H
C= 1 µF
Berapakah nilai f?
fr = 1/{2π√(LC)}
fr= 1/{2π√(1.1×10-6)}
fr = 1/{2π.10-³}
fr = 10-³/2π
Kesimpulan
Rangkaian RLC adalah rangkaian yang komponennya terdiri dari resistor, induktor dan juga kapasitor. Karena terdiri dari 3 rangkaian penyusun tersebut, sifat dan karakteristiknya juga berpatokan pada karakteristik dari ketiga komponen penyusunnya.
Berdasarkan jenisnya, RLC dibedakan menjadi 2 macam yakni rangkaian RLC seri dan paralel. Pengaplikasian dari rangkaian tersebut pada peralatan elektronik cukup banyak. Diantaranya sering ditemukan pada TV, penerimaan gelombang radio, digunakan dalam rangkaian osilator dan lain sebagainya.