SOAL DAN PENYELESAIAN RANGKAIAN RLC SERI LENGKAP

Cara Pintar Cepat Pintar Fisika - Rangkaian seri RLC adalah rangkaian elektronika yang tersusun atas resistor, induktor, dan kapasitor yang dihubungkan secara seri, dengan sumber tegangan bolak-balik atau tegangan AC. Soal-soal rangkaian arus AC atau mungkin sering disebut soal rangkaian  RLC seri memiliki bentuk variasi soal yang sangat beragam.

Contoh:
Sebuah sumber tegangan AC dihubungkan seri dengan resistor, induktor dan kapasitor 300Ω, induktansi diri induktor 3 H, besar sumber tegangan bolak-balik $v=200\sqrt{2}\sin 200t\,$ volt, dan besar kapasitas kapasitor 25µF. Tentukanlah :

• Besar Reaktansi induktif
• Besar reaktansi kapasitif
• Besar impedansi
• Besar tegangan efektif
• Besar arus efektif
• Besar tegangan efektif ujung-ujung resistor
• Besar tegangan efektif ujung-ujung induktor
• Besar tegangan efektif ujung-ujung kapasitor
• Besar frekuensi resonansi
• Besar daya semu
• Besar daya nyata
• Besar faktor daya
• Beda tegangan antara A dan C
• Beda tegangan antara B dan D
• Beda tegangan antara A dan D

Jawaban Fisika dari Pak Dimpun:
Soal ini soal yang mudah, tidak sulit, gampang-an, mari kita mulai.
Pertama kita hitung kecepatan sudut dari persamaan sumber tegangan AC pada soal, $v=200\sqrt{2}\sin 200t\,$ volt. Persamaan besar potensial sumber adalah persamaan $v=v_{max}\sin \omega t\,$ dengan demikian besar kecepatan sudutnya 200 rad/s
1. Reaktansi induktif: $$\\X_{L}=\omega .L\\\\X_{L}=200.3\\\\X_{L}=600\Omega$$ 2. Reaktansi kapasitif: $$\\X_{C}=\frac{1}{\omega .C}\\\\X_{C}=\frac{1}{200 .26.10^{-6}}\\\\X_{C}=200\Omega$$ 3. Besar impedansi: $$\small \\Z=\sqrt{R^{2}+(X_{L}-X_{C})^{^{2}}}\\\\Z=\sqrt{300^{2}+(600-200)^{^{2}}}\\\\Z=\sqrt{300^{2}+(400)^{^{2}}}\\\\Z=500\Omega$$ 4. Besar tegangan efektif: $$\small \\v_{ef}=\frac{v_{max}}{\sqrt{2}}\\\\v_{ef}=\frac{200\sqrt{2}}{\sqrt{2}}=200Volt$$ 5. Besar arus efektif: $$\small \\i_{ef}=\frac{v_{ef}}{Z}\\\\i_{ef}=\frac{200}{500}=0,4A$$ 6. Besar beda tegangan pada ujung-ujung resistor: $$\small \\v_{R}=i.R\\\\v_{R}=0,4x300=120V$$ 7. Besar beda tegangan pada ujung-ujung induktor: $$\small \\v_{L}=i.X_{L}\\\\v_{L}=0,4x600=240V$$ 8. Besar beda tegangan pada ujung-ujung kapasitor: $$\small \\v_{C}=i.X_{C}\\\\v_{C}=0,4x200=80V$$ 9. Besar frekuensi resonansi: Frekuensi resonansi terjadi saat XL=XC, dan pada soal nilai XL>XC sehingga tidak terjadi resonansi. Tetapi, seandainya memenuhi rangkaian resonansi, maka frekuensi resonansi dapat dihitung dengan rumus berikut: $$\small f=\frac{1}{2\pi \sqrt{L.C}}$$ 10. Besar daya semu: $$\small \\P_{ef}=i_{ef}^{2}Z\\\\P_{ef}=0,4^{2}. 500\\\\P_{ef}=80VA$$ 11. Besar daya nyata: $$\small \\P_{ef}=i_{ef}^{2}R\\\\P_{ef}=0,4^{2}. 300\\\\P_{ef}=48W$$ 12. Faktor daya $$\small \\\cos \varphi =\frac{R}{Z}\\\\\cos \varphi =\frac{300}{500}=0,6$$ 13. Beda tegangan  A dan C: $$\small \\v_{AC}=\sqrt{v_{R}^{2}+v_{L}^{2}}\\\\v_{AC}=\sqrt{v_{R}^{2}+v_{L}^{2}}\\\\v_{AC}=\sqrt{120^{2}+240^{2}}\\\\v_{AC}=120\sqrt{5}V$$ 14. Beda tegangan B dan D: $$\small \\v_{BD}=v_{L}-v_{C}\\\\v_{BD}=240-80\\\\v_{BD}=160V$$ 15. Beda Tegangan A dan D: $$\small \\v_{AD}=\sqrt{v_{R}^{2}+(v_{L}-v_{C})^{2}}\\\\v_{AD}=\sqrt{120^{2}+(240-80)^{2}}\\\\v_{AD}=200V$$ Selamat belajar
Baca juga:

Lebih komplit,  soal Penyelesaian Arus Bolak-Balik