Induktansi

Induktansi

Induktansi adalah sifat sebuah rangkaian listrik atau komponen yang menyebabkan timbulnya gaya gerak listrik di dalam suatu rangkaian akibat perbahan arus yang melewati rangkaian (self inductance) atau akibat perubahan arus yang melewati rangkaian tetangga yang dihubungkan secara magnetis (induktansi bersama atau mutual inductance). Pada kedua keadaan tersebut, perubahan arus berarti ada perubahan medan magnetik, yang kemudian menghasilkan gaya gerak listrik (GGL).

1.  Induktansi Diri (GGL Induksi Pada Kumparan)

Apabila arus berubah melewati suatu kumparan atau solenoida, terjadi perubahan fluks magnetik di dalam kumparan yang akan menginduksi ggl pada arah yang berlawanan. Ggl terinduksi ini berlawanan arah dengan perubahan fluks. Jika arus yang melalui kumparan meningkat, kenaikan fluks magnet akan menginduksi ggl dengan arah arus yang berlawanan dan cenderung untuk memperlambat kenaikan arus tersebut. Dapat disimpulkan bahwa ggl induksi ε sebanding dengan laju  perubahan arus yang dirumuskan :

dengan I merupakan arus sesaat, dan tanda negatif menunjukkan bahwa ggl yang dihasilkan berlawanan dengan perubahan arus. Konstanta kesebandingan L disebut induktansi diri atau induktansi kumparan, yang memiliki satuan henry (H), yang didefinisikan sebagai satuan untuk menyatakan besarnya induktansi suatu rangkaian tertutup yang menghasilkan ggl satu volt bila arus listrik di dalam rangkaian berubah secara seragam dengan laju satu ampere per detik.

               Emf atau GGL yang terjadi akan menghasilkan arus yang menentang setiap perubahan fluks magnetik, penentangan ini disebut dengan induktansi diri (self inductance). pernyataan ini sesuai hukum lenz yang dikemukan oleh Heinrich Friedrich Lenz (1804 - 1865). besaran satuan nilai induktansi dinyatakan dalam Henry (H), sebuah induktor dikatakan memiliki nilai induktansi sebesar 1H, jika perubahan arus yang mengaliri pada rating 1ampere/detik menginduksi tegangan 1volt didalamnya. definisi ini dapat dirumuskan sebagai berikut :

L = 1.H  = 1.V.(di/dt)  = 1.V/(ampere/detik)

Semakin banyak jumlah lilitan dalam sebuah induktur maka semakin bertambah juga nilai induktansinya. Besarnya nilai induktansi terhadap jumlah lilitan pada suatu induktor dapat dihitung dengan rumus:

L = N x (φ/I)

 

dimana: L = induktansi (H), N = jumlah lilitan, φ = fluks magnetik (Weber/Wb), I = arus (A)

koefesiensi induktansi diri sebuah induktor tergantung dari konstruksinya seperti : jumlah lilitan kawat, jarak antar lilitan, besar inti pusat dll. Oleh karena untuk mendapatkan induktor dengan koefesiensi induksi diri yang sangat tinggi bisa dengan menggunakan kore ( pusat inti) dengan permeabilitas tinggi, dan merubah jumlah lilitan, sehingga fluks magnetik yang dihasilkan dapat dihitung dengan rumus :

φ = B x A

dimana : φ = besar magnetik fluks (Wb), B = kerapatan fluks, A = luas area (m²)

jika sebuah induktor dapat diketahui jumlah lilitan (N), maka induksi magnetik/kerapatan fluks(B) dalam inti, dapat diketahui dengan rumus :

B =  µo x H  = N x (I/l)

untuk menggabungkan pernyataan rumus persamaan diatas maka untuk mengetahui nilai induktansi sebuah induktor dapat diketahui dengan uraian rumus:

L = N x (φ /I) = N x ((BxA)/I)   =  (µo x N x I)/(l x I)

dan pengelompokan dari peryataan diatas, maka nilai induktansi dari sebuah induktor dapat sederhanakan dengan rumus persamaan akhir sebagai berikut:

Rumus Induktansi

Dimana: L = induktasni (H), N = jumlah lilitan, µo = panjang Permeabilitas (4.π.10-7), l = panjang koil dalam meter

Tegangan emf

disebabkan oleh hukum faraday yang dikemukan oleh michael faraday bahwa semakin cepat perubahan medan magnet maka emf yang diinduksikan akan semakin besar. besar tegangan emf pada induktor adapat dihtiung dengan rumus :

Vemf = L x (di/dt)

dimana : Vemf = tegangan emf (V), L = induktansi (H), di/dt = tingkat perubahan arus (ampere/detik).

2.  Induktansi Bersama

Induktansi bersama memerlukan kehadiran dua solenoid atau lebih. induktansi bersama memperhitungkan efek satu solenoid terhadap solenoid lainnya. misalkan kita memiliki dua solenoid yang didekatkan. solenoid pertama dialiri arus i yang berubah terhadap waktu akibatnya medan magnet yang dihasilkan solenoid tersebuit berubah-ubah. sebagian medan magnet ini masuk kedalam rongga solenoid kedua sehingga menghasilkan fluks pada solenoid kedua. karena medan magnet berubah-ubah maka fluks magnetik pada solenoid kedua juga berubah-ubah. akibatnya pada solenoid kedua muncul GGL induksi. 

Apabila dua kumparan saling berdekatan, seperti pada gambar diatas, maka sebuah arus tetap I di dalam sebuah kumparan akan menghasilkan sebuah fluks magnetik Φ yang mengitari kumparan lainnya, dan menginduksi ggl pada kumparan tersebut. Menurut Hukum Faraday, besar ggl ε₂ yang diinduksi ke kumparan tersebut berbanding lurus dengan laju perubahan fluks yang melewatinya. Karena fluks berbanding lurus dengan kumparan 1, maka ε₂ harus sebanding dengan laju perubahan arus pada kumparan 1, dapat dinyatakan :

Dengan M adalah konstanta pembanding yang disebut induktansi bersama. Nilai M tergantung pada ukuran kumparan, jumlah lilitan, dan jarak pisahnya. Induktansi bersama mempunyai satuan henry (H), untuk mengenang fisikawan asal AS, Joseph Henry (1797 – 1878). Pada situasi yang berbeda, jika perubahan arus kumparan 2 menginduksi ggl pada kumparan 1, maka konstanta pembanding akan bernilai sama, yaitu :

Induktansi bersama diterapkan dalam transformator, dengan memaksimalkan hubungan antara kumparan primer dan sekunder sehingga hampir seluruh garis fluks melewati kedua kumparan tersebut. Alat pemacu jantung, untuk menjaga kestabilan aliran darah pada jantung pasien merupakan salah satu contoh alat yang menerapkan induktansi bersama.

Source : http://fisikazone.com/induktansi/

http://komputerdalampembelajaran.blogspot.co.id/2013/05/induktansi-bersama.html

http://bagi-ilmu-elektronika.blogspot.co.id/2015/02/teori-rumus-induktansi-pada-induktor.html