Rangkaian RLC, R (resistif), L (Induktif), C ( Kapasitif)

Pengertian Rangkaian RLC

Rangkaian RLC adalah rangkaian listrik yang terdiri dari tiga komponen yaitu resistor (R), indikator (L), dan kapasitor (C). Masing-masing komponen rangkaian RLC ini memiliki sifat yang berbeda-beda dan berpengaruh terhadap arus listrik yang mengalir di dalam rangkaian.

• Resistor (R) adalah komponen yang menghambat arus listrik yang mengalir di dalamnya. Semakin besar nilai resistor, semakin kecil arus listrik yang dapat mengalir. Resistor biasa digunakan untuk mengontrol tegangan dan arus listrik yang mengalir di dalam sistem elektronik.
• Indikator (L) adalah komponen yang menghambat perubahan arus listrik yang mengalir di dalamnya. Jika arus listrik di dalam rangkaian berubah, indikator akan mengeluarkan fluks magnetik yang akan menghambat perubahan tersebut. Indikator biasa digunakan untuk mengubah arus listrik menjadi tegangan atau sebaliknya.
• Kapasitor (C) adalah komponen yang menyimpan muatan listrik di dalamnya. Kapasitor akan mengambil muatan listrik dari arus yang mengalir di dalamnya dan mengeluarkannya kembali ketika arus berubah arah. Kapasitor biasa digunakan untuk menyimpan dan mengeluarkan muatan listrik sesuai kebutuhan.

Rangkaian RLC dapat digunakan untuk berbagai aplikasi, seperti filter, osilator, dan sirkuit deteksi. Rangkaian ini juga sering digunakan dalam sistem elektronik seperti televisi, radio, dan peralatan rumah tangga lainnya.

Rangkaian RLC adalah rangkaian yang terdiri dari resistor, induktor dan kapasitor yang dihubungkan secara seri dan paralel. Rangkaian ini disebut RLC karena menunjukkan simbol resistansi (R), induktansi (L), dan kapasitansi (C). Rangkaian RLC dapat membentuk osilator harmonik dan beresonansi pada rangkaian LC. Lihat analisis rangkaian RLC di bawah ini untuk lebih jelasnya.

Analisis Rangkaian RLC

Analisis rangkaian RLC diawali dengan keadaan arus yang mengalir pada resistor, induktor dan kapasitor. 

1. Arus Bolak-Balik (Alternating currenT) pada Resistansi

Arus bolak-balik yang mengalir melalui resistor akan muncul tegangan seperti persamaan berikut.

Dari persamaan tersebut dapat diketahui bahwa besarnya arus yang mengalir melalui resistor berbanding lurus dengan tegangan yang dihasilkan. Artinya, jika arus yang masuk besar maka tegangan yang dihasilkan juga akan besar. Arus dan tegangan dikatakan sefasa. Lihat diagram di bawah ini.

Gambar paling kiri adalah contoh tata letak resistor, gambar tengah adalah diagram sinus antara tegangan dan arus, dan gambar paling kanan adalah diagram fasa antara tegangan dan arus. Gambar tengah menunjukkan bahwa tegangan dan arus bergerak dalam fase yang sama.

2. Arus Bolak-Balik (Alternating Current) pada Induktor

Ketika arus bolak-balik mengalir melalui induktor, yang besarnya berubah setiap kali, tegangan induksi VL dihasilkan. Secara matematis, hubungan antara arus dan tegangan induksi dirumuskan sebagai berikut.

Persamaan di atas menunjukkan bahwa semakin besar perubahan arus terhadap waktu, semakin besar pula tegangan induksi. Tegangan induksi muncul setelah arus berubah dalam interval waktu tertentu. Dari kondisi tersebut dapat dikatakan bahwa arus yang mengalir tidak bersamaan dengan tegangan atau tegangan tidak sefase dengan arus. Tegangan mendahului arus dengan beda sudut fasa 90o. 

Gambar paling kiri adalah contoh susunan kumparan, gambar tengah adalah diagram sinus antara tegangan dan arus, dan gambar paling kanan adalah diagram fasa antara tegangan dan arus. Gambar tengah menunjukkan tegangan mendahului arus dengan beda sudut fasa 90o dan arus tertinggal 90o dari tegangan.

Baca juga: Hubungan Antara Arus Listrik, Tegangan, dan Hambatan

3. Arus Bolak-Balik (Alternating Current) pada Kapasitor

Ketika arus bolak-balik IC melewati kapasitor, tegangan VC muncul. Tegangan kapasitor perlahan-lahan meningkat menjadi Vt. Secara matematis dirumuskan sebagai berikut.

Ketika kapasitor dilewatkan oleh arus, tegangan melintasi kapasitor meningkat. Sebaliknya, saat arus dikurangi menjadi nol, tegangan melintasi kapasitor perlahan-lahan berkurang. Situasi ini menunjukkan bahwa arus dan tegangan tidak bekerja pada saat yang bersamaan. Artinya, arus dan tegangan tidak dalam fase yang sama. Arus mendahului tegangan dengan beda sudut fasa 90o.

Gambar paling kiri adalah contoh tata letak kapasitor, gambar tengah adalah diagram sinus antara tegangan dan arus, dan gambar paling luar adalah diagram fasa antara tegangan dan arus. Gambar tengah menunjukkan bahwa arus mendahului tegangan dengan beda fasa 90° dan tegangan tertinggal 90° dari arus.

Berikut adalah beberapa rumus yang terkait dengan rangkaian RLC, R (resistif), L (induktif), dan C (kapasitif):

1. Persamaan Kirchhoff:
1. Persamaan Kirchhoff arus (KVL): ΣI = 0
2. Persamaan Kirchhoff tegangan (KCL): ΣV = 0
2. Hukum Ohm: V = IR, di mana V adalah tegangan (volt), I adalah arus (ampere), dan R adalah resistor (ohm).
3. Persamaan impedansi Z: Z = R + jX, di mana Z adalah impedansi (ohm), R adalah resistor (ohm), dan X adalah reaktansi (ohm). Reaktansi adalah hambatan yang diberikan oleh indikator (L) atau kapasitor (C) terhadap perubahan arus.
4. Persamaan indikator: L = Φ / I, di mana L adalah indikator (henry), Φ adalah fluks magnet (weber), dan I adalah arus (ampere).
5. Persamaan kapasitor: C = Q / V, di mana C adalah kapasitor (farad), Q adalah muatan (coulomb), dan V adalah tegangan (volt).
6. Persamaan resonansi: f = 1 / (2π √(LC)), di mana f adalah frekuensi resonansi (hertz), L adalah indikator (henry), dan C adalah kapasitor (farad).
7. Persamaan fasor: V = ZI, di mana V adalah fasor tegangan (volt), Z adalah fasor impedansi (ohm), dan I adalah fasor arus (ampere). Fasor adalah representasi sinusoidal dari sinyal listrik yang memiliki frekuensi dan fase yang tetap. Fasor dapat digunakan untuk menganalisis sistem listrik yang beroperasi pada frekuensi tinggi atau untuk menggambarkan sinyal listrik yang terdiri dari banyak frekuensi.

Itu adalah beberapa rumus yang terkait dengan rangkaian RLC, R (resistif), L (induktif), dan C (kapasitif). Rumus-rumus ini dapat digunakan untuk menganalisis dan mengontrol sistem listrik yang menggunakan komponen-komponen tersebut. Selain itu, rumus-rumus ini juga dapat membantu dalam menghitung tegangan, arus, dan hambatan yang terjadi di dalam sistem listrik.