Rangkaian Seri Resistor dengan Kapasitor pada Arus Listrik Bolak-Balik 1 Fasa

Gambar rangkaian seri resistor dan induktor dengan sumber arus listrik bolak-balik

Resistor yang dirangkai secara seri dengan kapasitor yang dialiri  arus bolak-balik akan menghasilkan beban impedansi (Z). Impedansi tersebut disebabkan oleh adanya komponen resistor yang menghasilkan beban berupa resistansi (R) dan kapaistor yang menghasilkan beban berupa reaktansi kapasitif  (X_C). Sumber arus listrik bolak-balik atau sumber tegangan bolak-balik ketika dihubungkan secara seri dengan dengan beban resistor dan kapasitor akan mengalirkan arus listrik (I) maka pada resisitor terjadi drop tegangan V_W dan drop tegangan pada kapasitor V_BC.

Gambar segitiga tegangan pada rangkaian seri resistor dan kapasitor

Drop tegangan pada resistor (V_W) digambarkan dengan posisi horizontal (arus se fasa dengan tegangan pada resistor). Drop tegangan pada kapasitor (V_BC) digambarkan tegak lurus dengan garis V_W  berbeda sudut fasa sebesar 90^o. Sumber tegangan (V) merupakan hasil dari penjumlahan secara vektor tegangan V_W dan V_BC. Rumus tegangan pada rangkaian seri resistor dan kapasitor pada arus bolak-balik :

Keterangan :
V = Tegangan sumber (V)
VW = Tegangan drop pada resistor (V)
VBC = Tegangan drop pada kapasitor (V)

Impedansi yang dihasilkan pada rangkaian seri resistor dan kapaistor pada arus bolak-balik dapat diketahui dengan mengetahui nilai reaktansi kapasitif (X_C) pada kapasitor dakam rangkaian tersebut dengan mengunakan rumus berikut :

Keterangan :
X_C = Reaktansi Kapasitif (Ω)
ƒ = Frekuensi (Hz)
C = Nilai kapasitas pada kapasitor (F)
π = 22/7 atau 3,14

Apabila nilai reaktansi kapasitif (X_C) telah diketahui selanjutnya dapat untuk menghitung nilai impedansi (Z) pada rangkaian seri resistor dan kapasitor dengan mengunakan rumus berikut :

Keterangan :
Z = Nilai impedansi pada rangkaian (Ω)
R = niai hambatan atau resistansi pada resistor (Ω)
X_C = Nilai Reaktansi kapasitif (Ω)

Contoh soal rangkaian seri resistor dan kapasitor:

Rangkaian seri kapasitor dengan nilai kapasitas 4 μF dengan resistor yang memiliki nilai hambatan 1 KΩ dirangkai dengan sumber tegangan yang memiliki nilai frekuensi 50 Hz, Berapakah nilai impedansi pada rangkaian tersebut?

Gambar rangkaian

Diketahui : C = 4μF = 4 x10^-6 F
                   R =1 KΩ = 1000 Ω
                   ƒ = 50 Hz
Ditanya    : Z = ?
Jawab       :
Langkah pertama menghitung nilai reaktansi kapasitif (XC) pada kapasitor :

Jika reaktansi kapasitif telah diketahui, selanjutnya menghitung nilai impedansi (Z) pada rangkaian seri resistor dan kapasitor :