Mustafa Kemal: Induktor

Induktor adalah komponen yang tersusun dari lilitan kawat. Induktor termasuk juga komponen yang dapat menyimpan muatan listrik. Bersama kapasitor induktor dapat berfungsi sebagai rangkaian resonator yang dapat beresonansi pada frekuensi tertentu.

Fungsi Induktor:

Penyimpan arus listrik dalam bentuk medan magnet
Menahan arus bolak-balik/ac
Meneruskan/meloloskan arus searah/dc
Sebagai penapis (filter)
Sebagai penalaan (tuning)

Kumparan/coil ada yang memiliki inti udara, inti besi, atau inti ferit.
Nilai/harga dari inductor disebut sebagai induktansi dengan satuan dasar henry.

Simbol Induktor :

Simbol Induktor

Contoh bentuk fisik induktor :

Bentuk Fisik Induktor

Jenis induktor :

Fixed coil, yaitu inductor yang memiliki harga yang sudah pasti. Biasanya dinyatakan dalam kode warna seperti yang diterapkan pada resistor. Harganya dinyatakan dalam satuan mikrohenry (μH).
Variable coil, yaitu inductor yang harganya dapat diubah-ubah atau disetel. Contohnya adalah coil yang digunakan dalam radio.
Choke coil (kumparan redam), yaitu coil yang digunakan dalam teknik sinyal frekuensi tinggi.

Konstruksi induktor

Induktor, skala dalam sentimeter.

Sebuah induktor biasanya dikonstruksi sebagai sebuah lilitan dari bahan penghantar, biasanya kawat tembaga, digulung pada inti magnet berupa udara atau bahan feromagnetik. Bahan inti yang mempunyai permeabilitas magnet yang lebih tinggi dari udara meningkatkan medan magnet dan menjaganya tetap dekat pada induktor, sehingga meningkatkan induktansi induktor. Induktor frekuensi rendah dibuat dengan menggunakan baja laminasi untuk menekan arus eddy. Ferit lunak biasanya digunakan sebagai inti pada induktor frekuensi tingi, dikarenakan ferit tidak menyebabkan kerugian daya pada frekuensi tinggi seperti pada inti besi. Ini dikarenakan ferit mempunyai lengkung histeresis yang sempit dan resistivitasnya yang tinggi mencegah arus eddy. Induktor dibuat dengan berbagai bentuk. Sebagian besar dikonstruksi dengan menggulung kawat tembaga email disekitar bahan inti dengan kaki-kali kawat terlukts keluar. Beberapa jenis menutup penuh gulungan kawat di dalam material inti, dinamakan induktor terselubungi. Beberapa induktor mempunyai inti yang dapat diubah letaknya, yang memungkinkan pengubahan induktansi. Induktor yang digunakan untuk menahan frekuensi sangat tinggi biasanya dibuat dengan melilitkan tabung atau manik-manik ferit pada kabel transmisi.

Induktor kecil dapat dicetak langsung pada papan rangkaian cetak dengan membuat jalur tembaga berbentuk spiral. Beberapa induktor dapat dibentuk pada rangkaian terintegrasi menhan menggunakan inti planar. Tetapi bentuknya yang kecil membatasi induktansi. Dan girator dapat menjadi pilihan alternatif.

Jenis-jenis lilitan

[sunting]Lilitan ferit sarang madu

Lilitan sarang madu dililit dengan cara bersilangan untuk mengurangi efek kapasitansi terdistribusi. Ini sering digunakan pada rangkaian tala pada penerima radio dalam jangkah gelombang menengah dan gelombang panjang. Karena konstruksinya, induktansi tinggi dapat dicapai dengan bentuk yang kecil.

[sunting]Lilitan inti toroid

Sebuah lilitan sederhana yang dililit dengan bentuk silinder menciptakan medan magnet eksternal dengan kutub utara-selatan. Sebuah lilitan toroid dapat dibuat dari lilitan silinder dengan menghubungkannya menjadi berbentuk donat, sehingga menyatukan kutub utara dan selatan. Pada lilitan toroid, medan magnet ditahan pada lilitan. Ini menyebabkan lebih sedikit radiasi magnetik dari lilitan, dan kekebalan dari medan magnet eksternal.

[sunting]Rumus induktansi

Konstruksi	Rumus	Besaran (SI, kecuali disebutkan khusus)
Lilitan silinder	$L=\frac{\mu_0KN^2\pi r^2}{l}$	L = induktansi μ₀ = permeabilitas vakum K = koefisien Nagaoka N = jumlah lilitan r = jari-jari lilitan l = panjang lilitan
Kawat lurus	$L =200 \, l \left(\ln\frac{4l}{d}-1\right)10^{-9}$	L = induktansi l = panjang kawat d = diameter kawat
Lilitan silinder pendek berinti udara	$L=\frac{r^2N^2}{9r+10l}$	L = induktansi (µH) r = jari-jari lilitan (in) l = panjang lilitan (in) N = jumlah lilitan
Lilitan berlapis-lapis berinti udara	$L = \frac{0.8r^2N^2}{6r+9l+10d}$	L = induktansi (µH) r = rerata jari-jari lilitan (in) l = panjang lilitan (in) N = jumlah lilitan d = tebal lilitan (in)
Lilitan spiral datar berinti udara	$L=\frac{r^2N^2}{(2r+2.8d) \times 10^5}$	L = induktansi r = rerata jari-jari spiral N = jumlah lilitan d = tebal lilitan
Inti toroid	$L=\mu_0\mu_r\frac{N^2r^2}{D}$	L = induktansi μ₀ = permeabilitas vakum μ_r = permeabilitas relatif bahan inti N = jumlah lilitan r = jari-jari gulungan D = diameter keseluruhan

[sunting]Dalam sirkuit elektrik

Sebuah induktor menolak perubahan arus. Sebuah induktor ideal tidak menunjukkan resistansi kepada arus rata, tetapi hanya induktor superkonduktor yang benar-benar memiliki resistansi nol. Pada umumnya, hubungan antara perubahan tegangan, induktansi, dan perubahan arus pada induktor ditentukan oleh rumus diferensial:

$v(t) = L \frac{di(t)}{dt}$

Jika ada arus bolak-balik sinusoida melalui sebuah induktor, tegangan sinusoida diinduksikan. Amplitudo tegangan sebanding dengan amplitudo arus dan frekuensi arus.

$i(t) = I_P \sin(2 \pi f t)\,$

$\frac{di(t)}{dt} = 2 \pi f I_P \cos(2 \pi f t)$

$v(t) = 2 \pi f L I_P \cos(2 \pi f t)\,$

Pada situasi ini, fasa dari gelombang arus tertinggal 90 dari fasa gelombang tegangan.

Jika sebuah induktor disambungkan ke sumber arus searah, dengan harga "I" melalui sebuah resistansi "R" dan sumber arus berimpedansi nol, persamaan diferensial diatas menunjukkan bahwa arus yang melalui induktor akan dibuang secara eksponensial:

$\ i(t) = I (e^{\frac{-tR}{L}})$

[sunting]Analisis sirkuit Laplace (s-domain)

Ketika menggunakan analisis sirkuit transformasi Laplace, impedansi pemindahan dari induktor ideal tanpa arus sebelumnya ditunjukkan dalam domain s oleh:

$Z(s) = Ls\,$

dimana

L adalah induktansi

s adalah frekuensi kompleks

Jika induktor telah memiliki arus awal, ini dapat ditunjukkan dengan:

menambahkan sumber tegangan berderet dengan induktor dengan harga:

$L I_0 \,$

(Pegiatikan bahwa sumber tegangan harus berlawanan kutub dengan arus awal)

atau dengan menambahkan sumber arus berjajar dengan induktor, dengan harga:

$\frac{I_0}{s}$

dimana

L adalah induktansi

$I 0$ adalah arus awal

[sunting]Jejaring induktor

Induktor dalam konfigurasi kakap memiliki beda potensial yang sama. Untuk menemukan induktansi ekivalen total (L_eq):

$\frac{1}{L_\mathrm{eq}} = \frac{1}{L_1} + \frac{1}{L_2} + \cdots + \frac{1}{L_n}$

Arus dalam induktor deret adalah sama, tetapi tegangan yang membentangi setiap induktor bisa berbeda. Penjumlahan dari beda potensial dari beberapa induktor seri sama dengan tegangan total. Untuk menentukan todu total digunakan rumus:

$L_\mathrm{eq} = L_1 + L_2 + \cdots + L_n \,\!$

Hubungan tersebut hanya benar jika tidak ada kopling magnetis antar kumparan.

[sunting]Energi yang tersimpan

Energi yang tersimpan di induktor ekivalen dengan usaha yang dibutuhkan untuk mengalirkan arus melalui induktor, dan juga medan magnet:

$E_\mathrm{stored} = {1 \over 2} L I^2$

Dimana L adalah induktansi dan I adalah arus yang melalui induktor.

Mustafa Kemal

Senin, 16 Januari 2012

Induktor