Hukum Kelistrikan Arus Bolak-Balik Khusus Gejala Peralihan Pada Induktor

Penulis: 12 elektronika 1

Hukum Kelistrikan Arus Bolak-Balik Khusus Gejala Peralihan Pada Induktor.

                       Hukum Kelistrikan Arus Bolak-Balik Khusus Gejala Peralihan Pada Induktor.

    a. Induktor

    b. Induktor dalam rangkaian AC

          c. Gejala Peralihan pada Induktor

A.     Induktor

Induktor adalah kumparan kawat yang dililitkan pada inti besi Suatu induktor idealnya memiliki hambatan kawat nol. Hambatan induktor muncul jika induktor dialiri arus bolak balik.Saat induktor dialiri listrik bolak balik, terjadi perubahan fluk magnetik dalam kumparannya. Menurut Lenz, perubahan fluk magnetik menimbulkan GGL induksi yang melawan arus semula. Arus inilah yang menghambat arus yang datang, sehingga muncul hambatan pada induktor. Dari pengamatan suatu percobaan besarnya GGL induksi  pada kumparan sebanding dengan laju kenaikan arus yang masuk. Konstanta pembandingnya tergantung pada karakteristik induktor, yang dinamakan induktansi diri.

 

Gambar  1.Induktor

Dirumuskan  :

 L =Induktansi diri

Keterangan :

Tanda (-) menunjukkan bahwa GGL induksi melawan perubahan kenaikan arus.

B.     Induktor dalam rangkaian AC

Berikut merupakan suatu rangkaian arus bolak-balik yang terdiri dari sebuah induktor dan sumber listrik bolak-balik.

 

 

    Gambar 2. Rangkaian listrik bolak balik dengan sebuah Induktor

Grafik sinusoidal

Grafik fasor 

   

Dari gambar grafik diatas diperoleh :

Arus pada  induktor merupakan fungsi sinus, maka GGL induksi yang dihasilkan adalah fungsi cosinus.

dirumuskan :

V_I = V_m . sin t

 I_L = I_m sin ( t – 90^o)

Hubungan antara arus maksimum I_m­ dan tegangan induksi maksimum V_m adalah :

   I_m =           X_L = L

Keterangan:

: kecepatan sudut (rad)

 L : Induktansi diri kumparan

: Reaktansi induktif ( )

Berbeda dengan resistor, reaktansi induktif besarnya tergantung pada frekuensi

Dirumuskan :

I_ef =

C.      Gejala Peralihan pada Induktor

Ditinjau rangkaian RL–seri yang dihubungkan dengan baterei ε melalui sakelar S, seperti dalam Gambar 3.(a)

(a)                                               (b)

                              

                                                    

Gambar 1. (a)  Rangkaian RL–seri dihubungkan baterei ε melalui sakelarS.  (b)  Contoh beberapa induktor yang tersedia di pasaran

Gambar 3.(b) menggambarkan beberapa contoh induktor dalam berbagai bentuk dan ukuran yang tersedia di pasaran. Induktor berperilaku mirip massa yang selalu menghambat gerakan, maka induktor juga selalu melawan perubahan tegangan. Pada saat sakelar disambungkan maka dalam rangkaian terjadi perubahan tegangan, disinilah perlawanan induktor akan teramati. Perilakunya berbeda dengan resistor. Hubungkan sakelar S ke a, berarti rangkaian RL–seri tersambung dengan baterei ε, sehingga arus mengalir dalam rangkaian dan memenuhi hukum kedua Kirchhoff: 

ε = +

D.     Contoh Soal

1.       Suatu kumparan dengan induktansi diri 0,5 H pada catu daya listrik AC, V= 200 sin (100t + 120^o). Bagaimana persamaan arusnya?

Diketahui :          L = 0, 5 H

                           V = V_m sin t

                           V = 200 sin (100t + 120^o)

                           V_m = 200

                                             = 100

Ditanya:    persamaan  I?

Jawab :     = X_L  = L

               = 100 . 0,5 = 50

                             I_m =        

                                 =   = 4 A

                              I = I_m sin ( t – 90^o)

                                  = 4 sin (100t + 120^o – 90^o)

                                  = 4 sin (100t + 30^o)

2.     Tinjau rangkaian RL seri yang terdiri atas induktor (L) 3 henry dan resistor 6 ohm dihubungkan dengan battery 12 volt yang tahanan dalamnya diabaikan,

 

 Tentukan

a.       Laju perubahan arus saat t = 0, dalam rangkaian

b.    Laju perubahan arus saat arus i(t) = 1 Amp.

Penyelesaian :

ε = L +         ε =   =    (ε- )                   ε = 12V

a.    Pada keadaan awal arus i(t) = 0, sehingga laju perubahan arus 

ε = L  =   =  4 Amp/s

b.    Bila  i = 1 A

       ε =   =    (ε- ) =  (12-6) = 2 Amp