Resonansi dalam Rangkaian Seri RLC
Pertimbangkan rangkaian RLC di mana resistor, induktor, dan kapasitor terhubung secara seri di seberang sumber tegangan. Rangkaian RLC seri ini memiliki sifat khas beresonansi pada frekuensi tertentu yang disebut frekuensi resonansi.
Dalam rangkaian yang mengandung induktor dan kapasitor, energi disimpan dalam dua cara yang berbeda.
Ketika arus mengalir melalui induktor, energi disimpan dalam medan magnetik.
Ketika kapasitor dicas, energi disimpan dalam medan listrik statis.
Medan magnetik dalam induktor dibangun oleh arus, yang disediakan oleh kapasitor yang sedang dicharge. Demikian pula, kapasitor dicas oleh arus yang dihasilkan oleh medan magnetik induktor yang runtuh, dan proses ini terus berlanjut, menyebabkan energi listrik berosilasi antara medan magnetik dan medan listrik. Dalam beberapa kasus, pada frekuensi tertentu yang disebut frekuensi resonansi, reaktansi induktif rangkaian menjadi sama dengan reaktansi kapasitif, yang menyebabkan energi listrik berosilasi antara medan listrik kapasitor dan medan magnetik induktor. Ini membentuk osilator harmonik untuk arus. Dalam rangkaian RLC, kehadiran resistor menyebabkan osilasi ini meredam seiring waktu dan disebut efek pemereman resistor.
Variasi Reaktansi Induktif dan Reaktansi Kapasitif Terhadap Frekuensi
Variasi Reaktansi Induktif Terhadap Frekuensi
Kita tahu bahwa reaktansi induktif XL = 2πfL artinya reaktansi induktif berbanding lurus dengan frekuensi (XL dan prop ƒ). Ketika frekuensi nol atau dalam kasus DC, reaktansi induktif juga nol, rangkaian bertindak sebagai rangkaian pendek; tetapi ketika frekuensi meningkat; reaktansi induktif juga meningkat. Pada frekuensi tak terhingga, reaktansi induktif menjadi tak terhingga dan rangkaian berperilaku sebagai rangkaian terbuka. Artinya, ketika frekuensi meningkat, reaktansi induktif juga meningkat, dan ketika frekuensi menurun, reaktansi induktif juga menurun. Jadi, jika kita menggambar grafik antara reaktansi induktif dan frekuensi, itu adalah kurva linear lurus yang melewati asal seperti yang ditunjukkan dalam gambar di atas.
Variasi Reaktansi Kapasitif Terhadap Frekuensi
Dari rumus reaktansi kapasitif XC = 1 / 2πfC, jelas bahwa frekuensi dan reaktansi kapasitif berbanding terbalik satu sama lain. Dalam kasus DC atau ketika frekuensi nol, reaktansi kapasitif menjadi tak terhingga dan rangkaian berperilaku sebagai rangkaian terbuka, dan ketika frekuensi meningkat dan menjadi tak terhingga, reaktansi kapasitif menurun dan menjadi nol pada frekuensi tak terhingga, pada titik tersebut rangkaian bertindak sebagai rangkaian pendek, sehingga reaktansi kapasitif meningkat dengan penurunan frekuensi, dan jika kita menggambar grafik antara reaktansi kapasitif dan frekuensi, itu adalah kurva hiperbolik seperti yang ditunjukkan dalam gambar di atas.
Reaktansi Induktif dan Reaktansi Kapasitif Terhadap Frekuensi
Dari pembahasan di atas, dapat disimpulkan bahwa reaktansi induktif berbanding lurus dengan frekuensi dan reaktansi kapasitif berbanding terbalik dengan frekuensi, yaitu pada frekuensi rendah XL rendah dan XC tinggi, tetapi harus ada frekuensi di mana nilai reaktansi induktif menjadi sama dengan reaktansi kapasitif. Sekarang jika kita menggambar satu grafik dari reaktansi induktif vs frekuensi dan reaktansi kapasitif vs frekuensi, maka harus ada titik di mana kedua grafik ini saling memotong. Pada titik perpotongan tersebut, reaktansi induktif dan reaktansi kapasitif menjadi sama, dan frekuensi di mana kedua reaktansi ini menjadi sama disebut frekuensi resonansi, fr.
Pada frekuensi resonansi, XL = XL
Pada resonansi f = fr dan dengan menyelesaikan persamaan di atas, kita mendapatkan,
Variasi Impedansi Terhadap Frekuensi
Pada resonansi dalam rangkaian RLC seri, dua reaktansi menjadi sama dan saling menghilangkan. Jadi, dalam rangkaian RLC seri resonan, hambatan terhadap aliran arus hanya disebabkan oleh resistansi. Pada resonansi, impedansi total rangkaian RLC seri sama dengan resistansi, yaitu Z = R, impedansi hanya memiliki bagian real tetapi tidak ada bagian imajiner, dan impedansi ini pada frekuensi resonansi disebut impedansi dinamis dan impedansi dinamis ini selalu lebih kecil dari impedansi rangkaian RLC seri. Sebelum resonansi seri, yaitu sebelum frekuensi, fr reaktansi kapasitif mendominasi, setelah resonansi, reaktansi induktif mendominasi, dan pada resonansi rangkaian bertindak sebagai rangkaian resistif murni, menyebabkan jumlah arus besar mengalir melalui rangkaian.
Arus Resonansi
Dalam rangkaian RLC seri, tegangan total adalah jumlah fasor dari tegangan di seberang resistor, induktor, dan kapasitor. Pada
