LEMBAR KERJA SISWA (LKS) Mata pelajaran : Kelas/semester : Materi : Alokasi waktu :
Fisika XII / 1 Rangkaian R-L-C seri 3 x 40 menit
I.
Petunjuk Belajar 1. Membaca dengan cermat sebelum melakukan aktivitas ini 2. Membaca literatur yang yang berkaitan dengan materi materi arus dan tegangan bolak-balik bolak-balik pada Rangkaian RLC seri. 3. Menyimak apa yang disampaikan guru 4. Lakukan kegiatan sesuai dengan langkah-langkah langkah-la ngkah yang telah disajikan 5. Menjawab pertanyaan yang ada pada langkah kerja 6. Presentasika hasil kegiatan
II.
Indikator Pencapaian: Pencapaian: Memformulasikan Memformulas ikan konsep arus dan tegangan bolak-balik pada Rangkaian RLC seri. (Nilai yang ditanamkan; jujur, kerja keras, toleransi, rasa ingin tahu, disiplin, tang ta ng g ung ja jawa wab b)
III.
Tujuan : 1. Menjelaskan Menjelaskan sifat sifat rangkaian rangkaian R-L-C seri 2. Menentukan impedansi,arus,te impedansi,arus,tegangan gangan masing-masing masing-masing hambatan, hambatan, sudut sudut fase dan frekwensi frekwensi resonansi pada rangkaian R-L-C seri 3. Menentukan persamaan daya pada rangkaian arus AC. 4. Menghitung besaran – besaran – besaran besaran yang berkaitan dengan rangkaian R-L-C seri
IV.
Informasi
R angk aian ian R-L-C s eri Rangkaian seri RLC yaitu rangkaian yang terdiri atas hambatan, induktor dan kapasitor yang dihubungkan seri,kemudian dihubungkan dengan sumber tegangan AC. Pada rangkaian hambatan (R) arus tegangan sefase, pada inductor (L) tegangan mendahului arus, dan pada kapasitor (C) arus mendahului tegangan.
G rafik rafik sinus R -L-C -L-C s eri eri
Impedans i( hambatan total) rang kaian R -L-C s eri :
A rus pada rang kaian :
I
V
Z
Dimana : I = arus listrik (A) V = tegangan listrik(v) Z = impedansi(Ω)
Teg anag an V R , V L , V C dan V pada rangk aian R -L-C s eri : V R = I.R V L = I.XL V C = I.XC
B eda s udut fas e antara kuat arus dan teganng an :
atau
Jika nilai XL = XC maka besarnya impedansi rangkaian sama dengan nilai hambatannya (Z = R) maka pada rangkaian akan terjadi resonansi yang disebut resonansi deret/seri .
B es arnya frekuens i res onans i dapat dicari deng an pers amaan : Faktor daya rangkaian arus AC dapat ditentukan dari diagram fasor impedansi atau diagram fasor tegangan.
Faktor daya :
cos
R
Berdasarkan nilai cos , maka
Z
P = Vef .Ief . P = Ief .Z. Ief.
cos
R Z
[P = I2ef.R]
………. Pers Daya
V.
VI.
Alat dan bahan Alat : Bahan : lembar kerja siswa Langkah kerja Diskusikan dalam kelompok dan jawablah pertanyaan-pertanyaan dibawah ini ! 1. Jelaskankan sifat rangkaian R-L-C seri 2. Gambarkan grafik gelombang sinus untuk rangkaian yang bersifat resitif, kapasitif, dan induktif 3. Tentukan persamaan dari: a. impedansi ( hambatan) pada rangkaian R-L-C seri b. arus pada rangkaian R-L-C seri c. tegangan masing-masing hambatan d. sudut fase pada rangkaian R-L-C seri e. frekwensi resonansi pada rangkaian R-L-C seri f. daya pada rangkaian arus AC. 4. Perhatikan gambar rangkaian R-L-C dibawah ini! Jika besar R = 40 Ω, XL = 90 Ω, dan Xc = 6 0 Ω.
50 V Tentukan : a. impedansi rangkaian b. kuat arus dalam rangkaian c. tegangan masing-masing hambatan c. faktor daya rangkaian d. daya sesungguhnya dalam rangkaian. 5. Hitunglah frekuensi resonansi dari sebuah rangkaian dengan hambatan yang diabaikan. Jika induktansi 1000 mH dan kapasitansi 4 µF.
Jawaban LKS 1. Sifat rangkaian R-L-C seri a. Jika nilai X L > X C maka rangkaian akan bersifat induktor, yaitu tegangan mendahului arus b. Jika nilai X L < X C maka rangkaian akan bersifat kapasitor, yaitu tegangan ketinggalan terhadap arus c. Jika nilai X L = X C maka rangkaian akan bersifat resistor karena besarnya impedansi rangkaian sama dengan nilai hambatannya (Z = R) maka pada rangkaian akan terjadi resonansi yang disebut resonansi deret/seri 2. Resistor
Kapasitor
Arus dan teganagn sefase
3.
Induktor
arus mendahului tegangan
tegangan mendahului arus
Impedans i( hambatan total) rang kaian R -L-C s eri :
A rus pada rang kaian :
I
V
Z
Dimana : I = arus listrik (A) V = tegangan listrik(v) Z = impedansi(Ω)
Teg anagan V R , V L , V C dan V pada rang kaian R -L-C s eri : V R = I.R V L = I.XL V C = I.XC
B eda s udut fas e antara kuat arus dan teganng an :
atau
B esarnya frekuens i res onans i dapat dicari dengan pers amaan : Faktor daya :
cos
R
Berdasarkan nilai cos , maka
Z
P = Vef .Ief . P = Ief .Z. Ief.
cos
R Z
[P = I2ef.R]
… Pers daya
4. Dik : R = 40 Ω, XL = 90 Ω, dan XC = 6 0 Ω.
Dit: a.Z = …? b. I = …? c. VR, VC, VL = …? c. cos = … ? d. P = … ? Penye :
a. Z R 2 b.
I
50
V
XL XC
Z
50
2
40
2
90 60
2
1 A
c. VR VC VL
d. cos e.
5.
f
P
1.40
I . XC
I . XL
2
40V
1.60
1.90
50
Z
I R
40
R
2
1
IR
1 .40
1
LC
1
2
90V
0,8
2
60V
4W
1 1 x 4.10
1 6
2
500=250 Hz
1600 900 50
SOAL TES 1. Jelaskan sifat rangkaian RLC seri 2. Perhatikan gambar rangkaian R-L-C dibawah ini! Jika besar R = 30 Ω, XL = 90 Ω, dan Xc = 50 Ω.
50 V Tentukan : a. impedansi rangkaian b. kuat arus dalam rangkaian c. tegangan masing-masing hambatan 3. Hitunglah frekuensi resonansi dari sebuah rangkaian dengan hambatan yang diabaikan. Jika induktansi 2000 mH dan kapasitansi 8 µF.
