Pengertian, Rumus, dan Jenis-Jenis Induktansi

Pengertian, Rumus, dan Jenis-Jenis Induktansi - Pada topik sebelumnya, kalian telah belajar tentang GGL induksi. GGL induksi ditimbulkan oleh adanya gaya gerak listrik yang berubah terhadap waktu. Hal itu akan menimbulkan perubahan fluks magnetik. Pada topik ini, kalian akan belajar tentang sifat rangkaian yang mampu menghasilkan gaya gerak listrik, yaitu induktansi. Perhatikan analogi berikut ini.

Pengertian, Rumus, dan Jenis-Jenis Induktansi

Pernahkah kalian mendekatkan dua buah mikrofon? Apa yang kalian rasakan? Ya, pasti kalian akan mendengarkan suara dengungan yang sangat keras. Hal ini terjadi karena dua mikrofon tersebut saling berinduktansi. Apakah induktansi itu ? Mari kita simak penjelasan berikut ini.

Induktansi adalah sifat suatu rangkaian listrik atau komponen yang berkaitan dengan timbulnya gaya gerak listrik dalam rangkaian tersebut. Munculnya gaya gerak listrik ini disebabkan oleh perubahan 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, terjadi perubahan arus dan perubahan medan magnetik, sehingga akan dihasilkan GGL.

Perubahan ggl akan mengakibatkan berubahnya fluks magnetik, sehingga dapat menghasilkan GGL induksi. Hasil GGL induksi ini bergantung dari jenis induktansi rangkaian. Jenis-jenis induktansi rangkaian adalah sebagai berikut.

💠 Induktansi Diri

Induktansi diri adalah sebuah induktansi dari kumparan sendiri yang mempengaruhi GGL induksi akibat perubahan kuat arus dalam penghantar tersebut. Induktansi diri sebuah rangkaian bersifat konstan dan dilambangkan dengan huruf L. Joseph Henrymenyatakan bahwa induktansi suatu rangkaian tertutup dapat menghasilkan ggl satu Volt jika arus listrik di dalam rangkaian tersebut berubah secara seragam dengan laju satu Ampere per sekon. Secara matematis, dirumuskan sebagai berikut.

ε=−Ldldt $\epsilon =-L\frac{dl}{dt}$

Keterangan:

ε $\epsilon$ = GGL induksi (V);

L = induktansi diri (H); dan

dldt $\frac{dl}{dt}$ = besarnya perubahan kuat arus tiap satuan waktu (A/s).

        Salah satu komponen yang mempunyai induktansi diri adalah solenoida dan toroida. Solenoida adalah lilitan kumparan kawat yang berbentuk silinder. Sementara itu, toroida adalah solenoida yang dilengkungkan sehingga sumbunya berbentuk lingkaran. Induktansi diri dari sebuah solenoida dan toroida dapat ditentukan dengan persamaan berikut ini.

👉 Induktansi diri pada pusat solenoida

L=μ0N2Al $L=\frac{{\mu }_0{N}^{2}A}{l}$

Keterangan:

μ0 = 4π x 10-7 Wb/Am;

A = luas bidang kumparan (m2);

N = banyakanya lilitan; dan

l = panjang solenoida.

👉 Induktansi pada toroida

Besar induktansi pada toroida dirumuskan sebagai berikut.

L=μ0n2V $L={\mu }_0{n}^{2}V$

Keterangan:

n=Nl $n=\frac{N}{l}$; dan

V = volume benda = panjang di kali luas kumparan.

Suatu indukor yang menghasilkan induktansi diri akan menyimpan energi. Besar energi yang tersimpan pada induktor tersebut adalah sebagai berikut.

W=12LI2 $W=\frac{1}{2}L{I}^2$

Keterangan:

W = energi (J);

L = induktansi diri (H); dan

I = arus (A).

Contoh Soal

Sebuah solenoida dengan panjang 2 m dan luas 1 m2 memiliki 100 lilitan. Jika solenoida tersebut menghasilkan induktansi diri, berapakah besar induktansinya?

Penyelesaian:

Diketahui:
l = 2 m

N = 100
A = 1 m2

μ0 = 4π x 10-7 Wb/Am

Ditanyakan: L?

Jawab:

L=μ0N2Al $L=\frac{{\mu }_0{N}^{2}A}{l}$

L=4π×10−7×1002×12=2π×10−3 $\mathrm{<br>}$

$L=\frac{4\pi \times {10}^{-7}\times {100}^2\times 1}{2}=2\pi \times {10}^{-3}$

Jadi, besar induktansi diri pada solenoida tersebut adalah 2π x 10-3 H.

💠 Induktansi Silang

Induktansi silang, biasa disebut induktansi bersama, terjadi saat dua buah kumparan didekatkan, sehingga saling menginduksi satu sama lain. Apabila kumparan pertama dialiri arus listrik, maka akan timbul medan magnetik pada kumparan kedua. Begitupun sebaliknya, apabila kumparan kedua dialiri listrik, maka akan timbul medan magnetik pada kumparan pertama. Besar induktansi silang atau induktansi bersama dapat ditentukan dengan persamaan berikut ini.

M=μ0N1N2l $M={\mu }_0\frac{N_1{N}_2}{l}$

Keterangan:

M = besar induktansi bersama;

N1 = jumlah lilitan kumparan pertama (primer);

N2 = jumlah kumparan kedua (sekunder);

μ0 ${\mu }_0$ = 4π x 10-7 Wb/Am; dan

l = panjang kumparan (m).

        Salah satu contoh aplikasi induktansi bersama dapat dilihat pada transformator dan alat pemacu jantung. Kedua alat tersebut memanfaatkan hubungan antara kumparan primer dan sekunder, sehingga hampir semua fluks magnetik akan melewati kedua kumparan tersebut.

Untuk mengasah pemahaman kalian tentang induktansi, kerjakan soal-soal yang telah tersedia. Selamat belajar!!

Share this post