Lewati ke isi

Reaktansi kapasitor dan induktor pada arus AC

Kurikulum: Sek II

Buka versi lengkap ↗

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

  1. Catat arus di kedua cabang.
  2. Atur sumber ke 100, 200, dan 500 Hz dan catat arus pada setiap frekuensi.
  3. Hitung reaktansi \(X = U / I\) untuk tegangan efektif 3,54 V.
  4. 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

  1. Mengapa kapasitor tidak melewatkan arus searah, tetapi melewatkan arus bolak-balik?
  2. Pada frekuensi berapa reaktansi kapasitor dan induktor dalam praktikum ini sama besar?
Jawaban
  1. 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: \(X_C = 1 / (2\pi f C)\).
  2. 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.