Reaktansi kapasitor dan induktor pada arus AC
Kurikulum: Sek II
Tujuan¶
Menyelidiki bagaimana reaktansi kapasitor dan induktor bergantung pada frekuensi.
Rangkaian¶
Sumber tegangan bolak-balik: gelombang sinus, amplitudo 5 V (nilai efektif 3,54 V), 50 Hz. Dua cabang dengan amperemeter dalam mode AC: bawah — kapasitor 10 µF, atas — induktor 1 H dengan kumparan 10 Ω.
Langkah kerja¶
- Catat arus di kedua cabang.
- Atur sumber ke 100, 200, dan 500 Hz dan catat arus pada setiap frekuensi.
- Hitung reaktansi \(X = U / I\) untuk tegangan efektif 3,54 V.
- Buat grafik \(X(f)\) untuk kapasitor dan induktor.
Hasil yang diharapkan
Pada 50 Hz arus kedua cabang hampir sama: kapasitor — sekitar 11,1 mA (\(X_C\) ≈ 318 Ω), induktor — sekitar 11,2 mA (\(X_L\) ≈ 314 Ω). Ketika frekuensi naik, arus kapasitor bertambah sebanding dengan \(f\), hingga sekitar 111 mA pada 500 Hz; arus induktor berkurang, hingga sekitar 1,1 mA pada 500 Hz.
Pertanyaan¶
- Mengapa kapasitor tidak melewatkan arus searah, tetapi melewatkan arus bolak-balik?
- Pada frekuensi berapa reaktansi kapasitor dan induktor dalam praktikum ini sama besar?
Jawaban
- Keping-keping kapasitor dipisahkan oleh isolator, dan tidak ada muatan yang melintasinya. Dengan arus searah kapasitor terisi sekali dan arus berhenti; dengan arus bolak-balik kapasitor bergantian diisi dan dikosongkan setiap setengah periode, sehingga arus terus mengalir di kabel menuju keping dan dari keping, dan makin tinggi frekuensinya, makin besar arus itu: \(X_C = 1 / (2\pi f C)\).
- Reaktansi \(X_C = 1 / (2\pi f C)\) dan \(X_L = 2\pi f L\) sama besar pada \(f_0 = 1 / (2\pi\sqrt{LC})\) ≈ 50,3 Hz untuk 1 H dan 10 µF. Karena itulah kedua arus pada 50 Hz hampir sama: 318 Ω berbanding 314 Ω.