-
INDUKTOR
Willy Tambunan
-
INDUKTORInduktor adalah komponen elektronik pasif yang dapat
menghasilkan tegangan listrik berbanding lurus dengan perubahan
sesaat dari arus listrik yang mengalir melaluinya. Induktor dapat
menimbulkan medan magnet sesuai dengan kebutuhan. Solenoida panjang
merupakan contoh induktor paling dikenal.
-
Jika suatu induktor menghasilkan medan magnet sedemikian rupa
sehingga fluks megnetik yang dicakup oleh setiap lilitannya sebesar
, induktansi (L) induktor itu adalah :
Dengan N jumlah lilitan dan i arus yang dialirkan melalui
induktor itu.
L = N
-
Induktor Solenoida
Fungsi utama dari induktor di dalam suatu rangkaian adalah untuk
melawan fluktuasi arus yang melewatinya. Aplikasinya pada rangkaian
dc salah satunya adalah untuk menghasilkan tegangan dc yang konstan
terhadap fluktuasi beban arus
-
Pada aplikasi rangkaian ac, salah satu gunanya adalah bisa untuk
meredam perubahan fluktuasi arus yang tidak dinginkan. Akan lebih
banyak lagi fungsi dari induktor yang bisa diaplikasikan pada
rangkaian filter, tuner dan sebagainya.Dari pemahaman fisika,
elektron yang bergerak akan menimbulkan medan elektrik di
sekitarnya. Berbagai bentuk kumparan, persegi empat, setengah
lingkaran ataupun lingkaran penuh, jika dialiri listrik akan
menghasilkan medan listrik yang berbeda
-
Penampang induktor biasanya berbentuk lingkaran, sehingga
diketahui besar medan listrik di titik tengah lingkaran adalah
:
Medan ListrikJika dikembangkan, n adalah jumlah lilitan N
relatif terhadap panjang induktor l. Secara matematis ditulis :
Lilitan per-meter
-
Lalu i adalah besar arus melewati induktor tersebut. Ada simbol
m yang dinamakan permeability dan mo yang disebut permeability
udara vakum. Besar permeability m tergantung dari bahan inti (core)
dari induktor. Untuk induktor tanpa inti (air winding) m = 1.Jika
rumus-rumus di atas di subsitusikan maka rumus induktansi (rumus 3)
dapat ditulis menjadi :
Induktansi Induktor
-
Induktor selenoida dengan inti (core)
Keterangan :L : induktansi dalam H (Henry) m : permeability inti
(core) mo : permeability udara vakum mo : 4 x 10-7 N : jumlah
lilitan induktor A : luas penampang induktor (m2) l : panjang
induktor (m)
-
Induktor adalah juga kumparan yang memiliki koefisien induktansi
sendiri (L), dan besarnya dinyatakan oleh persamaan sebagai berikut
:
-
Tegangan yang diterapkan pada inductor, besarnya sebanding
dengan perubahan arus setiap saat dalam kumparan tersebut, dan
secara matematis ditulis sebagai berikut :
U = L ( di/dt ) Volt
Berdasarkan persamaan (U) diatas ada beberapa hal yang dapat
disimpulkan sebagai berikut :
-
Bahwa tegangan pada inductor ada, apabila arus yang mengalir
melewatinya adalah arus yang berubah-ubah setiap saatnya (di/dt).
Tetapi kalau arus yang melewatinya tidak berubah-ubah dan arus itu
adalah arus yang konstan (arus DC) maka tegangan pada indktor tidak
ada atau inductor hanyalah sebagai kawat penghantar biasa sehingga
drop tegangan padanya sama dengan nol.Bahwa apabila perubahan arus
pada inductor itu terjadi cepat sekali atau (dt) hamper sama dengan
nol (dt = 0) maka dibutuhkan tegangan yang besar sekali Volt sama
dengan besar tegangan takterhingga. Perubahan yang tiba-tiba pada
inductor akan mengakibatkan juga perubahan tiba-tiba energi yang
disimpan dalam inductor itu [karena energi yang tersimpan adalah
(LI2)/2]. Selain itu perubahan energi tersimpan ini secara
tiba-tiba membutuhkan daya yang besar takterhingga, karena daya
[(energi)/t], jadi apabila (t) itu tiba-tiba atau (t = 0) maka daya
yang diperlkan sama dengan (energi/0) adalah suatu nilai yang besar
tak terhingga.
-
Secara grafis kedua pernyataan tersebut diatas dapat digambarkan
sebagai berikut :
i (t)
i (s)
- 1
1
0
3
2
1 A
- 1 A
u (t)
i (s)
- 1
1
0
3
2
3 V
- 3 V
-
Inilah rumus untuk menghitung nilai induktansi dari sebuah
induktor. Tentu saja rumus ini bisa dibolak-balik untuk menghitung
jumlah lilitan induktor jika nilai induktansinya sudah
ditentukan.
Toroid Ada satu jenis induktor yang kenal dengan nama toroid.
Jika biasanya induktor berbentuk silinder memanjang, maka toroid
berbentuk lingkaran.
-
Biasanya selalu menggunakan inti besi (core) yang juga berbentuk
lingkaran seperti kue donat.
Toroida
-
Jika jari-jari toroid adalah r, yaitu jari-jari lingkar luar
dikurang jari-jari lingkar dalam. Maka panjang induktor efektif
adalah kira-kira :
Keliling lingkaran toroida
Dengan demikian untuk toroida besar induktansi L adalah :
Induktansi Toroida
-
Salah satu keuntungan induktor berbentuk toroid, dapat induktor
dengan induktansi yang lebih besar dan dimensi yang relatif lebih
kecil dibandingkan dengan induktor berbentuk silinder. Juga karena
toroid umumnya menggunakan inti (core) yang melingkar, maka medan
induksinya tertutup dan relatif tidak menginduksi komponen lain
yang berdekatan di dalam satu pcb.
-
Energi Yang Tersimpan dalam Induktor
Energi dalam induktor (kumparan) tersimpan dalam bentuk medan
magnet. Ketika sakelar pada rangkaian R-L yang dihubungkan ke
tegangan searah (baterai) ditutup maka terjadi pertumbuhan arus
di/dt dalam rangkaian. Ini menimbulkan ggl induksi diri antara
unjung-ujung induktor, yaiu : = L di/dt
-
Usaha dW = i dt = L (di/dt) i di= L i diUsaha total yang
dikerjakan selama arus melalui induktor diubah dari i = 0 ke nilai
tetap i adalah :
Energi InduktordW = L i diW = 1/2 Li2 W0i0
-
Contoh Soal1.Arus tetap 4,5 A membangkitkan fluks magnetik 1,5 x
10-4 Wb dalam kumparan yang terdiri atas 600 buah lilitan.
Hitunglah induktansi diri (Induktor) di kumparan tersebut.
Jawab :L = N = (600)(1,5 x 10-4) = 0,02 Henry i 4,5
-
2.Sebuah solenoida terbuat dari kawat dengan 50 lilitan. Panjang
solenoida 50 cm dan luasnya 10 cm2 . Tentukanlah induktasi diri
(Induktor) solenoida dan energi dalam solenoida jika arus dalam
solenoida sebesar 25 A
Jawab :Induktansi Solenoida (Induktor)L = o A N2 =
(4.10-7)(10-3)(50)2 l50 x 10-2 = 2 .10-5 Henry
-
Energi yang tersimpan dalam solenoidaW = 1/2 L i2 = 1/2 (2
.10-5)(25)2 = 6,25 x 10-3 Joule
*****************
