Rangkaian Listrik 2: rangkaian AC: paket kilat

Lembar rumus, langkah-langkah metode utama untuk setiap topik, dan 16 soal latihan, dengan pembahasan lengkap di bagian belakang.

Soal baru Kembali ke mata kuliah

Di jendela cetak, pilih “Simpan sebagai PDF” untuk menyimpan salinan di perangkat Anda.

1Rumus dan metode

Bilangan kompleks

Bentuk kartesius: z = a + jb, j² = −1, z̄ = a − jb
Modulus dan argumen: |z| = √(a² + b²), tan θ = b/a (check the quadrant)
Bentuk kutub dan eksponensial: z = r∠θ = r(cos θ + j sin θ) = r·e^jθ
Pembagian: z₁/z₂ = z₁z̄₂/|z₂|²
Hasil kali dan hasil bagi: r₁∠θ₁ · r₂∠θ₂ = r₁r₂∠(θ₁ + θ₂), r₁∠θ₁ / r₂∠θ₂ = (r₁/r₂)∠(θ₁ − θ₂)
De Moivre: (r∠θ)ⁿ = rⁿ∠nθ
Akar ke-n: z_k = R^1/n∠((φ + 360°·k)/n), k = 0 … n − 1
Kuadratik dengan p² < 4q: z = −p/2 ± j√(q − p²/4)

Metode

Tentukan bentuk yang cocok untuk operasinya: kartesius a + jb untuk menjumlahkan dan mengurangkan, kutub r∠θ untuk mengalikan, membagi, pangkat, dan akar.
Kalikan dengan j² = −1; bagi dengan mengalikan pembilang dan penyebut dengan konjugat penyebut.
Ubah dengan r = √(a² + b²) dan θ dari sketsa titik (periksa kuadran), dan kembali dengan a = r cos θ, b = r sin θ.
Untuk pangkat pakai De Moivre, (r∠θ)ⁿ = rⁿ∠nθ; untuk zⁿ = R∠φ daftarkan semua n akar R^1/n∠((φ + 360°k)/n).

Impedansi AC & fasor

Impedansi: Z_R = R, Z_L = jωL, Z_C = 1/(jωC)
Frekuensi sudut: ω = 2πf
Besar dan sudut: |Z| = √(R² + X²), φ = atan(X/R)
Hukum Ohm dalam fasor: V = I·Z

Metode

Ubah frekuensinya: ω = 2πf.
Cari setiap reaktansi: X_L = ωL dan X_C = 1/(ωC).
Jumlahkan impedansi seperti resistor, dengan Z = R + jX.
Cari besar |Z| = √(R² + X²) dan sudut φ = atan(X/R), lalu gunakan hukum Ohm dengan fasor.

Daya AC & faktor daya

Daya nyata: P = V·I·cos φ
Daya reaktif: Q = V·I·sin φ
Daya semu: S = V·I = √(P² + Q²)
Faktor daya: pf = cos φ = P/S
Kapasitor kompensasi: Q_C = P(tan φ₁ − tan φ₂), C = Q_C/(ωV²)

Resonansi LC, faktor Q & lebar pita

Frekuensi alami: ω₀ = 1/√(LC), f₀ = 1/(2π√(LC))
Energi: W = ½CV₀² = ½Cv² + ½Li²
Arus puncak: I_max = V₀√(C/L)
Faktor kualitas: Q = 2π·(energy stored)/(energy lost per cycle)
RLC seri: Q = (1/R)√(L/C), BW = R/(2πL)
RLC paralel: Q = R√(C/L), BW = 1/(2πRC)
Lebar pita: BW = f₂ − f₁ = f₀/Q, f₀ = √(f₁f₂)
Frekuensi setengah daya: f_1,2 = f₀(√(1 + 1/(4Q²)) ∓ 1/(2Q))
Rangkaian tangki dengan resistansi kumparan r: R_D = L/(C·r) = Q²·r
Peluruhan amplitudo: e^−Rt/(2L)

Metode

Cari frekuensi resonansi lebih dulu: ω₀ = 1/√(LC) dan f₀ = ω₀/(2π).
Tentukan apakah rangkaiannya seri atau paralel: seri Q = (1/R)√(L/C), paralel Q = R√(C/L).
Gunakan BW = f₀/Q untuk lebar pita, atau pintasan R/(2πL) (seri) dan 1/(2πRC) (paralel).
Pada soal energi, gunakan fakta bahwa energi total ½CV₀² tetap konstan pada rangkaian LC ideal dan berpindah antara C dan L setiap seperempat periode.

Daya tiga fasa

Hubungan Y: V_L = √3·V_ph, I_L = I_ph
Hubungan Δ: V_L = V_ph, I_L = √3·I_ph
Daya nyata total: P = √3·V_L·I_L·cos φ = 3·I_ph²·R
Daya semu dan daya reaktif: S = √3·V_L·I_L, Q = P·tan φ
Kapasitor perbaikan faktor daya: Q_C = P(tan φ₁ − tan φ₂), C = Q_C/(3ωV²)
Tegangan pada setiap kapasitor: Δ: V_L Y: V_L/√3
Daya masukan motor: P_in = P_out/η

Transien RC & RL

Konstanta waktu: τ = RC | τ = L/R
Respons: x(t) = x(∞) + [x(0) − x(∞)]·e^−t/τ
Kapasitor pada DC: rangkaian terbuka; v_C tidak dapat melompat
Induktor pada DC: hubung singkat; i_L tidak dapat melompat
Keadaan tunak: t ≈ 5τ

Metode

Cari nilai awal sesaat setelah sakelar berpindah: tegangan kapasitor dan arus induktor tidak dapat melompat.
Cari nilai akhir lama setelah sakelar berpindah: kapasitor berperilaku sebagai rangkaian terbuka, induktor sebagai hubung singkat.
Cari konstanta waktu: τ = RC atau τ = L/R, dengan hambatan yang terlihat oleh kapasitor atau induktor.
Gunakan x(t) = x(∞) + [x(0) − x(∞)]·e^−t/τ.

Thévenin & Norton

Tegangan Thévenin: V_th = V_{open circuit}
Resistansi Thévenin: R_th: semua sumber dimatikan, dilihat dari a–b
Arus Norton: I_N = V_th/R_th
Arus beban: I_L = V_th/(R_th + R_L)
Transfer daya maksimum: R_L = R_th, P_max = V_th²/(4R_th)

Metode

Lepaskan beban dan tandai kedua terminal a dan b.
Cari tegangan rangkaian terbuka antara a dan b: inilah V_th.
Matikan semua sumber independen dan cari hambatan yang terlihat dari a–b: inilah R_th.
Pasang kembali beban pada rangkaian ekuivalen: V_th seri dengan R_th.
Untuk ekuivalen Norton, konversikan: I_N = V_th/R_th, dengan R_N = R_th secara paralel.

2Soal latihan

1.Bilangan kompleksSedang

Diagram menunjukkan z = −1 + j4. Dengan w = 0,5∠−90°, klik titik yang menyatakan z/w.

z = −1 + j4w = 0,5∠−90°

1A (−4 − j)
2B (−2 + j8)
3C (8 + j2)
4D (−8 − j2)

2.Bilangan kompleksSulit

Carilah bagian imajiner dari (−3 − j)⁴.

z = −3 − jn = 4

Im(z⁴) =

3.Impedansi AC & fasorSedang

Rangkaian RLC seri dihubungkan ke sumber 50 V (rms), 100 Hz. Cari daya nyata P yang diambil dari sumber.

V = 50 V (rms)f = 100 HzR = 15 ΩL = 100 mHC = 22 µF

P = W

4.Impedansi AC & fasorSulit

Sebuah resistor R₁ dihubungkan seri dengan gabungan paralel R₂ dan kapasitor C, ke sumber 230 V (rms), 200 Hz. Cari besar impedansi |Z|.

V = 230 V (rms)f = 200 HzR₁ = 25 ΩR₂ = 80 ΩC = 4,7 µF

|Z| = Ω

5.Daya AC & faktor dayaSedang

Sebuah beban dengan impedansi Z = 7 + j24 Ω dihubungkan ke sumber satu fase 240 V (rms). Cari daya nyata P yang diserapnya.

V = 240 VZ = 7 + j24 Ω

P = W

6.Daya AC & faktor dayaSulit

Beban satu fase menyerap 10 kW pada faktor daya 0,65 tertinggal dari sumber 230 V, 50 Hz. Kapasitor yang dipasang paralel menaikkan faktor daya menjadi 0,9. Cari arus saluran baru I_new.

P = 10 kWpf₁ = 0,65pf₂ = 0,9V = 230 Vf = 50 Hz

I_new = A

7.Resonansi LC, faktor Q & lebar pitaSedang

Sebuah rangkaian RLC seri memiliki R = 47 Ω, L = 1 mH, dan C = 2,2 nF. Cari lebar pitanya BW dalam kHz.

R = 47 ΩL = 1 mHC = 2,2 nF

BW = kHz

8.Resonansi LC, faktor Q & lebar pitaSulit

Kapasitor 4,7 nF yang bermuatan dilucuti melalui kumparan 47 µH dengan resistansi seri total 2 Ω, sehingga osilasi perlahan mereda. Amplitudonya meluruh sebagai e^−Rt/(2L). Berapa siklus osilasi n yang berlalu sebelum amplitudo menjadi setengah? (Rugi-ruginya kecil, jadi frekuensinya f₀.)

L = 47 µHC = 4,7 nFR = 2 Ω

n =

9.Daya tiga fasaSedang

Beban seimbang terhubung Y dengan impedansi 16 + j12 Ω per fasa dihubungkan ke sumber tiga fasa seimbang dengan tegangan antarsaluran 208 V. Cari daya nyata total P yang diserap beban dalam kW.

V_L = 208 VZ = 16 + j12 Ω per fasa

P = kW

10.Daya tiga fasaSulit

Beban tiga fasa seimbang menyerap 75 kW pada faktor daya 0,8 tertinggal dari sumber 690 V (antarsaluran), 60 Hz. Bank kapasitor tiga fasa yang diparalel dengan beban harus menaikkan faktor daya keseluruhan menjadi 0,9 tertinggal. Daya nyatanya tetap sama. Cari daya reaktif total Q_C yang harus disuplai bank kapasitor, dalam kvar.

P = 75 kWpf₁ = 0,8pf₂ = 0,9V_L = 690 Vf = 60 Hz

Q_C = kvar

11.Transien RC & RLSedang

Induktor tidak dialiri arus sebelum sakelar ditutup pada t = 0. Cari arus i pada t = 1 ms.

V_s = 9 VR = 20 ΩL = 22 mHt = 1 ms

i = A

12.Transien RC & RLSulit

Tepat sebelum sakelar ditutup pada t = 0, kapasitor bertegangan 3 V dengan polaritas yang ditunjukkan. Cari tegangan kapasitor v_C pada t = 150 ms.

V_s = 24 VR = 1 kΩC = 100 µFv_C(0) = 3 Vt = 150 ms

v_C = V

13.Thévenin & NortonSedang

Cari resistansi Thévenin R_th dilihat dari terminal a–b.

V₁ = 18 VR₁ = 15 ΩR₂ = 20 ΩR₃ = 15 Ω

R_th = Ω

14.Thévenin & NortonSulit

Beban R_L = 4 Ω dipasang di a–b. Ganti sisa rangkaian dengan ekuivalen Thévenin-nya dan cari arus beban I_L.

V₁ = 5 VI_s = 3 AR₁ = 2 ΩR₂ = 12 ΩR₃ = 8 ΩR_L = 4 Ω

I_L = A

15.Plot Bode dan marginSedang

Filter lolos rendah RC yang ditunjukkan memiliki R = 10 kΩ, C = 47 nF. Masukan sinusoidal 1 kHz diberikan. Cari pergeseran fasa φ dari v_out relatif terhadap v_in, dalam derajat.

R = 10 kΩC = 47 nFf = 1 kHz

φ = °

16.Plot Bode dan marginSulit

Lingkar umpan balik satuan memiliki fungsi alih lingkar terbuka L(s) = 118/(s(s + 3)(s + 7)). Cari margin penguatan GM dalam dB.

L(s) = 118/(s(s + 3)(s + 7))

GM = dB

3Larutan

1.Bilangan kompleks

Jawaban: D (−8 − j2)

Bentuk kutub: z = r∠θ = r(cos θ + j sin θ) = r·e^jθ, dengan r = |z| dan θ = arg z. Kembali ke bentuk kartesius: a = r cos θ, b = r sin θ. Argumen memerlukan kuadran: θ = atan(b/a) hanya jika a > 0; untuk a < 0 tambahkan atau kurangkan 180°. Dalam bentuk kutub perkalian mudah: kalikan modulus dan jumlahkan argumen; untuk pembagian bagi modulus dan kurangkan argumen.

Pengaruh w

|z/w| = |z|/0,5, arg(z/w) = arg z − (−90)°

Titiknya

z/w = −8 − j2 → D

Jawaban

D (−8 − j2)

2.Bilangan kompleks

Jawaban: Im(z⁴) = 96

De Moivre dan akar: (r∠θ)ⁿ = rⁿ∠nθ. Persamaan zⁿ = R∠φ memiliki tepat n akar, semuanya bermodulus R^1/n, pada argumen (φ + 360°·k)/n untuk k = 0, 1, …, n − 1: akar-akar itu tersebar merata pada sebuah lingkaran, berjarak 360°/n. Persamaan kuadrat z² + pz + q = 0 dengan p² < 4q memiliki akar kompleks z = −p/2 ± j√(q − p²/4); polinom berkoefisien real selalu memiliki akar kompleks dalam pasangan konjugat a ± jb.

Pangkat langkah demi langkah

z² = (−3 − j)(−3 − j) = 8 + j6

z³ = (8 + j6)(−3 − j) = −18 − j26

z⁴ = (−18 − j26)(−3 − j) = 28 + j96

Periksa dengan De Moivre

z = 3,162∠−161,6° → z⁴ = 100∠73,74°

Im(z⁴) = 96

Jawaban

Im(z⁴) = 96

3.Impedansi AC & fasor

Jawaban: P = 118,9 W

Rangkaian AC dengan fasor: resistor, induktor, dan kapasitor memiliki impedansi R, jωL, dan 1/(jωC), dengan ω = 2πf. Dalam seri, impedansi dijumlahkan seperti resistansi, tetapi sebagai bilangan kompleks. Arus dan tegangan rms mengikuti hukum Ohm dengan |Z|.

Reaktansi

X_L = 62,83 Ω, X_C = 72,34 Ω

Impedansi

|Z| = √(15² + (−9,511)²) = 17,76 Ω

Daya nyata

Induktor dan kapasitor hanya menyimpan dan mengembalikan energi; resistor menyerap seluruh daya nyata.

I = 50/17,76 = 2,815 A

P = I²·R = 2,815²·15 = 118,9 W

Jawaban

P = 118,9 W

4.Impedansi AC & fasor

Jawaban: |Z| = 95,53 Ω

Reaktansi

X_C = 1/(2π·200·4,7·10⁻⁶) = 169,3 Ω

Gabungan paralel

Kalikan pembilang dan penyebut dengan sekawan kompleksnya untuk memisahkan Z_p menjadi bagian real dan imajiner.

Z_p = R₂·(−jX_C)/(R₂ − jX_C) = (R₂·X_C² − jR₂²·X_C)/(R₂² + X_C²)

Z_p = 65,4 − j30,9 Ω

Impedansi total

Z = 25 + 65,4 − j30,9 = 90,4 − j30,9 Ω

|Z| = √(90,4² + 30,9²) = 95,53 Ω

Jawaban

|Z| = 95,53 Ω

5.Daya AC & faktor daya

Jawaban: P = 645,1 W

Daya AC: daya semu S = V·I (VA) terbagi menjadi daya nyata P = S·cos φ (W), yang melakukan kerja berguna, dan daya reaktif Q = S·sin φ (var), yang bolak-balik antara sumber dan beban. Faktor daya adalah cos φ. Kapasitor paralel memasok daya reaktif secara lokal, sehingga arus saluran turun untuk daya nyata yang sama.

Arus

|Z| = √(7² + 24²) = 25 Ω

I = V/|Z| = 240/25 = 9,6 A

Daya nyata

P = I²·R = 9,6²·7 = 645,1 W

Jawaban

P = 645,1 W

6.Daya AC & faktor daya

Jawaban: I_new = 48,31 A

Daya reaktif sebelum dan sesudah

Daya nyata P tidak berubah; hanya daya reaktif yang ditarik dari sumber yang berubah.

Q₁ = P·tan φ₁ = 10·tan(49,46°) = 11,69 kvar

Q₂ = P·tan φ₂ = 10·tan(25,84°) = 4,843 kvar

Q_C = Q₁ − Q₂ = 6,848 kvar

Arus saluran baru

I_new = P/(V·cos φ₂) = 10000/(230·0,9) = 48,31 A

Jawaban

I_new = 48,31 A

7.Resonansi LC, faktor Q & lebar pita

Jawaban: BW = 7,48 kHz

Faktor Q dan lebar pita: pada rangkaian resonan Q = 2π·(energi tersimpan)/(energi hilang per siklus). Untuk RLC seri Q = ω₀L/R = (1/R)√(L/C); untuk RLC paralel Q = R/(ω₀L) = R√(C/L). Lebar pita antara frekuensi setengah daya f₁ dan f₂ (tempat daya menjadi setengah dan arus atau tegangan menjadi 1/√2 dari puncaknya) adalah BW = f₂ − f₁ = f₀/Q, yaitu R/(2πL) pada rangkaian seri dan 1/(2πRC) pada rangkaian paralel. Frekuensi resonansi adalah rata-rata geometrik f₀ = √(f₁f₂), dan f_1,2 = f₀(√(1 + 1/(4Q²)) ∓ 1/(2Q)). Rugi-rugi juga membuat osilasi meluruh: pada RLC seri amplitudonya turun sebagai e^−Rt/(2L).

Lebar pita dalam rad/s

R/L = 47/0,001 = 47000 rad/s

Lebar pita dalam Hz

BW = 47000/(2π) = 7480 Hz = 7,48 kHz

Jawaban

BW = 7,48 kHz

Dengan f₀ = 107,3 kHz ini memberi Q = 14,34.

8.Resonansi LC, faktor Q & lebar pita

Jawaban: n = 11,03

Waktu paruh amplitudo

t = 2·4,7 × 10⁻⁵·ln 2/2 = 3,258 × 10⁻⁵ s

Jumlah siklus

n = t·f₀ = 3,258 × 10⁻⁵·338628 = 11,03

Jawaban

n = 11,03

Pintasan: n = Q·ln 2/π dengan Q = 50.

9.Daya tiga fasa

Jawaban: P = 1,731 kW

Tegangan fasa

V_ph = 208/√3 = 120,1 V

Arus fasa

|Z| = √(16² + 12²) = 20 Ω

I_ph = 120,1/20 = 6,004 A

Daya nyata total

Hanya bagian resistif dari setiap impedansi yang menyerap daya nyata.

P = 3·I_ph²·R = 3·6,004²·16 = 1,731 kW

Jawaban

P = 1,731 kW

Periksa: cos φ = R/|Z| = 0,8, dan √3·V_L·I_L·cos φ memberikan daya yang sama.

10.Daya tiga fasa

Jawaban: Q_C = 19,93 kvar

Sistem tiga fasa seimbang: pada hubungan Y (bintang) tegangan antarsaluran adalah √3 kali tegangan fasa, V_L = √3·V_ph, dan arus saluran sama dengan arus fasa. Pada hubungan Δ (delta) tegangan antarsaluran sama dengan tegangan fasa dan arus saluran adalah √3 kali arus fasa, I_L = √3·I_ph. Daya total adalah tiga kali daya satu fasa: P = 3·V_ph·I_ph·cos φ = √3·V_L·I_L·cos φ. Perbaikan faktor daya: kapasitor menyuplai daya reaktif secara lokal, Q_C = P·(tan φ₁ − tan φ₂). Masing-masing dari ketiga kapasitor menyuplai Q_C/3 = V²·ω·C, dengan V tegangan pada kapasitor tersebut: V_L pada bank Δ, V_L/√3 pada bank Y.

Daya reaktif sebelum dan sesudah

Daya nyata tidak berubah, sehingga setiap faktor daya menentukan daya reaktifnya: Q = P·tan φ.

Q₁ = 75·tan(acos 0,8) = 75·0,75 = 56,25 kvar

Q₂ = 75·tan(acos 0,9) = 75·0,4843 = 36,32 kvar

Daya reaktif dari kapasitor

Q_C = Q₁ − Q₂ = 19,93 kvar

Jawaban

Q_C = 19,93 kvar

11.Transien RC & RL

Jawaban: i = 0,2687 A

Transien orde satu: pada rangkaian dengan satu kapasitor atau satu induktor, setiap tegangan dan arus berubah secara eksponensial dari nilai awal ke nilai akhir: x(t) = x(∞) + [x(0) − x(∞)]·e^−t/τ, dengan τ = RC atau τ = L/R. Setelah sekitar 5τ rangkaian sudah stabil.

Konstanta waktu dan arus akhir

Lama setelah sakelar ditutup, induktor berperilaku seperti hubung singkat, jadi arus akhir hanya ditentukan oleh R.

τ = L/R = 22 mH / 20 Ω = 1,1 ms

i(∞) = V_s/R = 9/20 = 0,45 A

Arus pada waktu tertentu

i(t) = i(∞)·(1 − e^−t/τ) = 0,45·(1 − e^−1/1,1) = 0,2687 A

Jawaban

i = 0,2687 A

12.Transien RC & RL

Jawaban: v_C = 19,31 V

Nilai awal, nilai akhir, konstanta waktu

Tegangan kapasitor tidak dapat melompat, jadi dimulai dari nilai tersimpannya dan menuju tegangan sumber.

v_C(0) = 3 V, v_C(∞) = V_s = 24 V

τ = R·C = 1 kΩ · 100 µF = 100 ms

v_C(t) = 24 + (3 − 24)·e^−t/τ

Tegangan pada waktu tertentu

v_C(150) = 24 + (−21)·e^−150/100 = 19,31 V

Jawaban

v_C = 19,31 V

13.Thévenin & Norton

Jawaban: R_th = 23,57 Ω

Teorema Thévenin: setiap jaringan linear dua terminal berperilaku seperti satu sumber tegangan V_th yang seri dengan resistansi R_th. Teorema Norton menyatakan jaringan yang sama sebagai sumber arus I_N = V_th/R_th yang paralel dengan R_th.

Cari R_th dengan semua sumber dimatikan

Ganti sumber tegangan dengan hubung singkat dan sumber arus dengan rangkaian terbuka, lalu lihat rangkaian dari a–b.

R₁ ∥ R₂ = 15·20/(15+20) = 8,571 Ω

R_th = (R₁ ∥ R₂) + R₃ = 8,571 + 15 = 23,57 Ω

14.Thévenin & Norton

Jawaban: I_L = 2,438 A

Cari R_th dengan semua sumber dimatikan

Ganti sumber tegangan dengan hubung singkat dan sumber arus dengan rangkaian terbuka, lalu lihat rangkaian dari a–b.

R₁ ∥ R₂ = 2·12/(2+12) = 1,714 Ω

R_th = (R₁ ∥ R₂) + R₃ = 1,714 + 8 = 9,714 Ω

Cari V_th, tegangan rangkaian terbuka

Dengan a–b terbuka, satu-satunya jalur Iₛ adalah melalui R₃ ke simpul A. Cari V_A dengan superposisi V₁ dan Iₛ, lalu tambahkan jatuh tegangan pada R₃.

V_A = V₁·R₂/(R₁+R₂) + I_s·(R₁∥R₂) = 4,286 + 3·1,714 = 9,429 V

V_th = V_B = V_A + I_s·R₃ = 9,429 + 3·8 = 33,43 V

Hubungkan beban ke ekuivalen Thévenin

Sumber Thévenin dan R_th seri berperilaku persis seperti rangkaian asli di a–b, jadi beban melihat loop seri sederhana.

I_L = V_th/(R_th + R_L) = 33,43/(9,714 + 4) = 2,438 A

15.Plot Bode dan margin

Jawaban: φ = −71,29 °

Respons frekuensi: substitusikan s = jω ke fungsi alih. Besar dalam desibel adalah 20·log₁₀|H(jω)| dan fasa adalah jumlah sudut faktor pembilang dikurangi sudut faktor penyebut. Filter RC atau RL orde pertama memiliki frekuensi sudut (−3 dB) pada ω_c = 1/(RC) atau R/L, dan f_c = ω_c/(2π); filter lolos rendah memberi |H| = 1/√(1 + (ω/ω_c)²) dan φ = −atan(ω/ω_c). Pada plot Bode asimtotik (garis lurus) setiap kutub membengkokkan besar ke bawah sebesar 20 dB/dekade pada frekuensi sudutnya, setiap nol membengkokkannya ke atas sebesar 20 dB/dekade, dan integrator 1/s memberi −20 dB/dekade pada semua frekuensi. Persilangan penguatan ω_c: |L(jω)| = 1 (0 dB); margin fasa PM = 180° + ∠L(jω_c). Persilangan fasa ω₁₈₀: ∠L(jω) = −180°; margin penguatan GM = −20·log₁₀|L(jω₁₈₀)| dB. Lingkar tertutup stabil bila kedua margin positif.

Frekuensi sudut

ω_c = 1/(RC) = 1/(10000·4,7 × 10⁻⁸) = 2128 rad/s

f_c = 338,6 Hz → f/f_c = 1000/338,6 = 2,953

Fasa

φ = − atan(2,953) = −71,29°

Jawaban

φ = −71,29°

16.Plot Bode dan margin

Jawaban: GM = 5,007 dB

Persilangan fasa

(ω/3)·(ω/7) = 1 → ω₁₈₀ = √(3·7) = 4,583 rad/s

Besar pada persilangan fasa

|L(jω₁₈₀)| = K/(ω·√(ω² + 9)·√(ω² + 49)) = K/(3·7·(3 + 7)) = K/210

Margin penguatan

GM = 20·log₁₀(210/118) = 5,007 dB

Jawaban

GM = 5,007 dB

ExamProblems · examproblems.com/courses/circuit-analysis-2

Rangkaian Listrik 2: rangkaian AC: paket kilat

1Rumus dan metode

Bilangan kompleks

Metode

Impedansi AC & fasor

Metode

Daya AC & faktor daya

Resonansi LC, faktor Q & lebar pita

Metode

Daya tiga fasa

Transien RC & RL

Metode

Thévenin & Norton

Metode

2Soal latihan

3Larutan

Pengaruh w

Titiknya

Jawaban

Pangkat langkah demi langkah

Periksa dengan De Moivre

Jawaban

Reaktansi

Impedansi

Daya nyata

Jawaban

Reaktansi

Gabungan paralel

Impedansi total

Jawaban

Arus

Daya nyata

Jawaban

Daya reaktif sebelum dan sesudah

Arus saluran baru

Jawaban

Lebar pita dalam rad/s

Lebar pita dalam Hz

Jawaban

Waktu paruh amplitudo

Jumlah siklus

Jawaban

Tegangan fasa

Arus fasa

Daya nyata total

Jawaban

Daya reaktif sebelum dan sesudah

Daya reaktif dari kapasitor

Jawaban

Konstanta waktu dan arus akhir

Arus pada waktu tertentu

Jawaban

Nilai awal, nilai akhir, konstanta waktu

Tegangan pada waktu tertentu

Jawaban

Cari Rth dengan semua sumber dimatikan

Cari Rth dengan semua sumber dimatikan

Cari Vth, tegangan rangkaian terbuka

Hubungkan beban ke ekuivalen Thévenin

Frekuensi sudut

Fasa

Jawaban

Persilangan fasa

Besar pada persilangan fasa

Margin penguatan

Jawaban

Cari R_th dengan semua sumber dimatikan

Cari R_th dengan semua sumber dimatikan

Cari V_th, tegangan rangkaian terbuka