A. Indu Induks ksii Diri Diri Pengubahan kuat arus yang melewati suatu penghantar mengubah medan magnet di sekeli sekelilin ling g penghan penghantar tar itu itu sehing sehingga ga terjad terjadii induks induksii terhad terhadap ap pengant pengantar ar itu sendir sendiri. i. Induksi ini disebut induksi diri. Besarnya induksi diri tergantung dari kecepatan perubahan kuat arus ∆I ∕ ∆t, bentuk, dan ukuran penghantar, serta zat yang terdapat di sekitar penghantar itu. Induksi diri akan lebih terasa gejalanya pada penghantar berbentuk kumparan dibandingkan dengan penghantar lurus. Perhatikan gejala pada gambar 6.8!
Jika saklar S ditutup, lampu P akan menyala. Namun jika saklar S dibuka, arus berhenti mengalir. Ternyata lampu P dalam rangkaian itu dapat menyala beberapa saat, baru kemudian padam. Hal itu menunjukkan bahwa pada saat aliran diputus, timbul suatu arus yang masih menyalakan lampu. Arus tersebut disebut arus induksi. Pada Pada saat saat arus arus dipu diputu tus, s, gari gariss gaya gaya magn magnet etic ic di kumpar kumparan an L meng menghi hila lang ng.. Akibat Akibatnya nya,, di L terjad terjadii perubah perubahan an jumlah jumlah garis gaya dari dari ada menjad menjadii nol. nol. Hal itu menimbulkan arus induksi sehingga lampu P masih dapat menyala. Memutuskan suatu arus dapat juga diartikan sebagai usaha untuk mengadakan perubahan kuat arus. Arus induksi yang menyalakan lampu P tersebut adalah arus induksi yang timbul karrena terjadinya perubahan kuat arus dalam penghantar itu. Besarnya ggl arus induksi sendiri (єs) berbanding lurus dengan cepat perubahan kuat arus ∆I ∕ ∆t, dinyatakan dengan rumus sebagai berikut. єs = -L∆I ∕ ∆t Keterangan: Єs
= gg ggl induksi se sendiri (V)
L
= koefisien induksi diri (H)
∆I ∕ ∆t ∆t = cepat perubahan perubahan kuat arus (A/s)
Definisi Koefisien induksi diri adalah perbandingan antara ggl yang terjadi dalam suatu penghantar dengan laju perubahan kuat arus.
Satuan Satuan koefisien induksi diri adalah henry (H). “Satu henry ialah koefisien induksi diri suatu penghantar, di mana timbul ggl 1 volt karena perubahan kuat arus 1 ampere tiap sekon.” Besarnya induksi diri suatu kumparan dirumuskan sebagai berikut. Єi= Єs dΦ -N
= -L di dt
dt
N dΦ = L dl Bila diintegralkan, N Φ = L i NΦ L= I Keterangan: L
= induktansi kumparan (H)
N
= jumlah lilitan kumparan
Φ
= fluks magnetic di dalam kumparan (weber atau wb)
i
= kuat arus (A)
•
Induktansi Diri Toroida dan Solenoida Toroida adalah solenoida yang dilengkungkan sehingga membentuk lingkaran. Harga L untuk kedua susunan itu memiliki rumus yang sama, yang ditentukan sebagai berikut. Misalkan suatu toroida atau solenoid jumlah lilitan = N, dengan panjang l dialiri arus I, rapat fluks magnetic di dalam kumparan B, adalah μ0 i N B= l
Fluks magnetik total di dalam kumparan dinyatakan dalam bentuk persamaan berikut. Φ = BA Faktor A menyatakan luas penampang kumparan (m2). μ0 i N Φ=
.A l
Karena N Φ L=
maka, I
N (μ0 i N) A L= i.l
μ0 N2A L= l
Karena adanya induksi diri, arus yang mulai dialirkan lewat solenoida atau kumparan tidak dapat langsung mencapai harga stasionernya. Sebaliknya, pada saat dihentikan, arus tidak langsung berhenti. Koefisien induksi diri antara lain digunakan untuk mengadakan suatu redaman elektromagnetik.
B. Induksi Silang (Induktansi Timbal Balik) Pada gambar , rangkaian kumparan primer P dilengkapi dengan tahanan geser R dan baterai elemen E, sedangkan rangkaian kumparan sekunder S dilengkapi dengan galvanometer G.
Jika pada rangkaian P terjadi perubahan kuat arus hingga menyebabkan perubahan fluks magnetik di kumparan P, maka fluks magnetik yang dilingkungi kumparan S juga berubah. Menurut Faraday, pada rangkaian kumparas S akan timbul ggl induksi. Gejala ini disebut induksi timbal balik.
Jika jumlah lilitan kumparan P dan S masing – masing N1 dan N2 dan perubahan fluks magnetik di kumparan S ialah dΦ1 (karena pengubahan arus di kumparan 1 atau kumparan P) dalam waktu dt, maka ggl induksi di kumparan S dapat dicari melalui persamaan berikut.
dΦ1 Є2 = -N2 Dt
Jika perubahan arus selama dt pada kumparan P sebesar di1, analog rumus besarnya Є2 di S dapat pula ditunjukkan oleh persamaan berikut.
di1 Є2 = -M dt Besaran M disebut koefisien timbal balik atau induktansi timbal balik. Jika dalam waktu dt di titik S terjadi perubahan arus di2 , maka dapat menimbulkan perubahan fluks magnetik di kumparan P, misalnya sebesar dΦ2. Sehingga, di titik P akan terjadi ggl induksi sebesar. dΦ2 Є1 = -N1 dt Analog uraian di atas, di2 Є1 = -M dt Jadi induktansi timbal balik dapat ditulis sebagai berikut. Є2 M = -
Є1 = -
di1/ dt
di2/ dt
Rumus di atas dapat dipakai untuk mendefinisikan induktansi timbale balik 1 henry (H). Suatu pasangan yang terdiri dari 2 kumparan akan mempunyai induktansi timbal balik sebesar 1 henryjika perubahan kuat arus sebesar 1 ampere tiap 1 detik dari kumparan yang satu akan menimbulkan ggl induksi sebesar 1 volt pada kumparan kedua. Jika kita memperhatikan salah satu kumparan, misalnya kumparan sekunder (S), dΦ1
di1
-N2
=
-M
dt
dt
N2 dΦ1 = M di1
N2 Φ1 M = i1 Dengan Φ1 menyatakan fluks yang menembus kumparan 2 yang berasal dari kumparan 1. Dengan demikian, dapat ditunjukkan bahwa N1 Φ2 M = i2 dengan Φ2 menyatakan fluks yang menembus kumparan 1 yang berasal dari kumparan 2.
