PENGERTIAN INDUKTOR

Induktor atau ada juga yang menyebut koil, spul, kumparan atau lilitan termasuk dalam golongan komponen pasif yang terbuat dari kawat yang dililitkan pada sebuah core atau inti pusat. Dikenali sebuah pernyataan yaitu "Jika lilitan kawat dialiri arus listrik maka akan terjadi medan magnet di sekitar lilitan kawat tersebut dan efek dari medan magnetnya disebut induktansi". Pernyataan tersebut terkenal sebagai hukum induksi faraday. Nilai induktansi sebuah induktor ditentukan oleh jumlah lilitannya, jarak antar lilitannya, besar inti pusatnya dll. Bermacam-macam jenis bahan yang banyak dijadikan sebagai inti pusat diantaranya  batang besi padat, inti udara, atau inti ferit dan ada juga inti yang berbentuk cincin  atau sering disebut teroida.
 

Komponen apa lagi yang bisa menyimpan energi selain kapasitor?, jawabannya yaitu induktor, kenapa?, karena energi medan magnit yang dihasilkan akan tersimpan selama ada arus yang mengalir pada induktor tersebut. Semakin besar  arus yang mengalir melwati induktor maka akan semakin besar pula energi medan magnit yang dihasilkan. Dan kekuatan energi medan magnit juga ditentukan oleh nilai induktansi lilitannya.

 

Namun sifat induktor kebalikan dari sifat kapasitor dimana induktor bersifat menahan arus ac dan melewatkan arus dc.Ini terjadi karena induktor akan memiliki sifat resistif ketika dialiri arus bolak-balik (ac). Seperti pada resistor, hubungan arus dan tegangan terhadap resistansi pada induktor juga berlaku hukum ohm dengan bunyi:

V = L x (di/dt)

Dimana:  V = tegangan sesaat, L = nilai induktansi (henry), di/dt = waktu sesaat (ampere/detik)

Simbol "L" dijadikan sebagai lambang standar komponen induktor dan henry (H) adalah besaran nilai induktansi sebua induktor. Sayangnya nilai henry ini adalah sangat besar dibanding kebutuhan nilai induktor yang dibutuhkan oleh sebuah rangkaian, oleh karena itu induktor dibuat mulai dari ukuran terkecil menjadi seperti seribunya (0,001H) atau dalam satuan miliHenry (1mH) dan sepersejutanya (0,000001H) atau mikroHenry (µH).

Jenis dan Simbol Induktor

Jenis induktor tergantung dari bahan material yang dipakai sebagai koker / inti pusat. Dibawah ini adalah contoh gambar dan simbol dari jenis-jenis induktor:

Jenis Induktor

Simbol Induktor

• induktor dengan inti udara (air core induktor)

Tidak memakai material sebagai intinya pada induktor jenis ini, rangkaian RF banyak menggunakan induktor jenis ini karena tidak ada kerugian energi dan memiliki permeabilitas udara yang sangat rendah. Induktor jenis ini hanya tersedia dengan ukuran nilai induktansi yang kecil.

• induktor dengan inti ferit (ferit core induktor)

Inti ferit terbuat dari bahan bubuk keramik yang dipadatkan. Induktor dengan inti ferit ini paling banyak penggunaannya pada rangkaian elektronik terutama pada rangkaian frekuensi tinggi karena memiliki histeristis yang kecil dan arus eddy yang sangat rendah.

• induktor dengan inti besi (iron core induktor)

Sesuai namanya inti pusat induktor ini terbuat dari bahan besi padat, sayang arus eddy dan histerystis yang dihasilkan oleh induktor jenis ini sangat besar sehingga hanya digunakan untuk aplikasi rendah dengan daya tinggi seperti pada power supply, inverter dll. dan nilai induktansi yang tersedia biasanya besar.

• induktor dengan inti besi laminasi (laminated core induktor)

inti induktor ini terbuat dari susunan lembaran baja tipis yang terlaminasi. antar lapisan baja tipis ditempelkan secara kuat agar terbentuk inti yang padat, dan dipisahkan oleh lapisan isolasi untuk mengcegah arus eddy.

• induktor inti teroid (teroidal core induktor)

Bentuk induktor jenis ini melingkar seperti donat, nilai induktansi dan faktor Q yang dimilikinya sangat tinggi, induktor ini banyak digunakan pada rangkaian power dan switching.

Fungsi dan aplikasi rangkaian induktor

Dilihat dari cara kerja maka diantara fungsi kerjanya induktor banyak digunakan pada rangkaian elektronik sebagai filter noise dari frekuensi yang tidak diinginkan dan pembangkit frekuensi pada rangkaian oscilator. Sedangkan untuk produk, induktor banyak dibuat untuk, motor listrik, transformator, relay, buzzer, sensor magnetik, speaker, mik, dll.

Reaktansi Kapasitif Pada Rangkaian AC

Sinyal AC pada Kapasitor

Sebuah kapasitor kita berikan tegangan dengan arus searah atau tegangan DC, maka lempengan plat pada Kapasitor akan mulai terisi muatan listrik (Charging) secara konstan. Kapasitor dikatakan bearada pada kondisi jenuh atau sudah mencapai titik saturasi dimana tegangan pada kapasitor sudah mencapai atau sama dengan tegangan supply yang diberikan (full charging), dan setelah mencapai titik itu kapasitor akan memblok arus lebih yang mengalir pada plat kapasitor. Lamanya waktu pengisian muatan pada kapasitor sebanding atau bersamaan dengan perubahan tegangan pada kapasitor hingga mencapai titik jenuhnya (full charging).

Penjelasan diatas apabila kapasitor disupply oleh tegangan DC, namun bagaimana kerja kapasitor jika diberikan tegangan arus bolak-balik (AC)?,, jawabanya pasti berbeda, kenapa?, karena kita sudah ketahui bahwa sinyal arus AC berbentuk sinusiodal yang memiliki ciklus positif dan siklus negatif dan memiliki pola arus yang bergelombang dan berulang dari nol sampai puncak tegangan positif dan kembali menurun ke nol kemudian berulang pada siklus negatifnya hingga mencapai titik puncak tegangan negatif dan kembali menuju nol begitu seterusnya secara bergantian. Sesuia dengan bentuk arus AC itu maka akan terjadi proses pengisian dan pengosongan tegangan atau disebut charging dan discharging secara bergantian sesuai dengan frekuensi sinyal ACnya. Berbeda dengan arus DC, Laju arus AC saat pengisian dan pengosongan pada kapasitor akan berlawanan dengan laju perubahan nilai tegangan pada plat kapasitor. Dan frekuensi sinyal ACnya akan mempengaruhi lama waktu charging dan discharging pada kapasitor.  Sifat berlawanan dari perubahan nilai arus dan tegangan terhadap frekuensi ini disebut dengan reaktansi kapasitif (XC). Perhatikan gambar dibawah ini:

Gambar diatas menjelaskan pola charging dan discharging pada kapasitor dimana laju perubahan arus yang mendahului tegangan dengan beda phasa 90°. Ketika arus berada pada titik nol, tegangan berada pada posisi berlawanan yaitu pada posisi puncak (tegangan maksimum). sedangkan daya yang dihasilkan dari beda phase antara arus dan tegangan ini adalah berubah-ubah dalam waktu yang bersamaan.

Hubungan antara arus pada kapasitor dengan laju perubahan nilai tegangan, dapat didefinisikan sebagai berikut:

Irms = Vrms / Xc

dimana: Irms = Arus RMS (A), Vrms = Tegangan RMS (v), Xc = Reaktansi Kapasitif (Ohm)

Reaktansi Kapasitif

reaktansi kapasitif adalah sifat berlawanannya nilai arus terhadap perubahan nilai tegangan pada kapasitor, nilai reaktansi diukur dalam satuan Ohm tetapi untuk membedakannya dari nilai resistif pada resistor reaktansi kafasitif diberi simbol Xc, dan simbol ini berbeda dengan reaktansi pada induktor yang diberi simbol XL.

seperti yang kita ketahui sinyal AC adalah sinyal yang memiliki frekuensi, maka nilai reaktansi kapasitip adalah ditentukan dari besarnya nilai kapasitansi (Farad) dan frekuensi gelombang AC (hertz) , sehingga untuk mengetahui nilai reaktansi kapasitipnya berlaku rumus :

Sebagai catatan, bahwa pada rangkaian AC kapasitip, reaktansi kapasitip berbanding terbalik dengan frekuensi, artinya ketika frekuensi naik maka reaktansi kapasitip turun dan sebaliknya jika frekuensi turun maka frekuensi kapasitip menjadi naik.

Contoh Soal :

Suatu rangkaian AC Kapasitip memiliki nilai kapasitip 4700uF , di sambungkan dengan tegangan AC 12v dengan frekuensi 50Hz, berapakah arus yang mengalir pada rangkaian tersebut?

Penyelesaian :

 

Teori Kapasitor, Jenis, Rumus dan Cara Kerja

Kapasitor

komponen elektronika yang dapat menyimpan energi arus listrik itulah kapasitor. Alessandro Volta adalah seorang ilmuwan dari negara Italia pernah menyatakan bahwa "semua benda yang dapat menyimpan energi disebut condensatore". Oleh karena itu kapasitor yang memiliki ukuran besar dalam mikrofarad (uF), sering disebut kondensator. Kapasitor disebut komponen pasif karena akan bekerja ketika diberi arus listrik, besar energi yang disimpan oleh sebuah kapasitor ditentukan oleh besar nilai kapasitor dan waktu pengisian kapasitor.

Konstruksi dasar dari sebuah kapasitor dibuat dari 2 lempengan plat logam yang dipasang sejajar tetapi tidak saling berhubungan, lempengan tersebut disekat/diisolasi oleh lapisan bahan dielektrik, Jenis bahan dielektrik inilah yang menentukan spesifikasi dan juga nama dari jenis kapasitor tersebut, seperti: mika, polyster, keramik, dan gel cair seperti yang digunakan pada electrolit kapasitor (ELKO). Lempengan plat logam dibentuk sesuai dengan model kapasitor, sedangkan besar nilai kapasitansi dan rating tegangan kapasitor ditentukan oleh konstruksi lempengan plat logam dan lapisan isolasi (Dielektrik).

Konstruksi kapasitor

Cara Kerja Kapasitor

Jika muatan positip (+) diberikan pada salah satu plat dan plat yang lain diberi muatan negatip (-) maka sifat muatan pada kondisi ini akan saling tarik menarik, tetapi karena adanya lapisan isolasi elektron-elektron itu tertahan dan tidak akan pernah mengalir, sehingga muatan listrik akan terjebak pada masing-masing plat dan terserap keseluruh kepingan plat, kepingan plat membutuhkan waktu untuk mengisi muatan (Charge) sehingga mencapai tegangan maksimum yang diberikan, dan selama tidak ada rangkaian konduksi yang dapat menarik atau mengeluarkan muatan listrik dari kapasitor, muatan listrik akan terus tersimpan pada kapasitor.

Sifat Kapasitor

Kapasitor bersifat menahan arus DC dan melewatkan arus AC. Jika dialiri arus DC maka arus akan diserap oleh kapasitor sehingga mencapai tegangan maksimum power supply (Full Charge), dan karena dihalangi oleh lapisan isolasi yang bersifat non konduktif, arus DC tidak akan pernah tembus mengalir pada kapasitor.. Dan ketika kapasitor dialiri arus AC maka lapisan isolasi dapat ditembus oleh perubahan elektron dari sinyal ac dengan resistansi yang sangat kecil bahkan  tidak ada resistansi (tanpa tahanan) dan sering digunakan sebagai kopling pada rangkaian audio.

Jenis dan Simbol Kapasitor

Non Polar
Adalah jenis kapasitor tanpa polaritas, artinya pemasangan dibolak-balik tidak masalah. Kapasitor jenis ini umumnya memiliki nilai kapasintansi yang kecil antara pikofarad dan nanofarad. Contoh kapasitor non polar adalah: kapasitor keramik, mika, dan polyester.

Bipolar
Adalah jenis kapasitor yang memiliki polaritas positif dan negatif. Hati-hati saat pemasangan kapasitor jenis ini karena jika dipasang terbalik akan merusak kapasitor bahkan bisa menimbulkan ledakan. Contoh kapasitor bipolar adalah: Elektrolit kapasitor (ELKO), dan kapasitor tantalum.

Variable kapasitor
Kapasitor ini umumnya jenis nonpolar, biasa dipakai untuk penalaan radio frekuensi pada rangkaian oscilator, contoh kapasitor ini adalah: VARCO dan kapasitor trimer.

Simbol dan Jenis kapasitor

Nilai Kapasitansi

Michael Faraday adalah penemu kapasitor, mungkin oleh karena itu nama beliau diabadikan sebagai nilai satuan kapasitor yaitu farad sebagai penghargaan terhadap hasil penemuannya. Namun nilai farad pada kapasitor adalah nilai kapasitansi yang sangat besar sehingga untuk mendukung kebutuhan komponen kapasitor pada rangkaian elektronik maka dibuatlah nilai yang lebih kecil sebagai berikut:

0,000000000001F = 1pf (piko farad)
0,000000001F = 1nf (nano farad)
0,000001F = 1mf (mikrofarad)

Rangkaian Seri-Paralel Kapasitor

Rangkaian kapasitor bisa dibuat secara seri atau paralel,sehingga dapat menghasilkan nilai kapasitansi baru yang tidak ada dipasaran.

Untuk menghitung total kapasitansi rangkaian seri berlaku rumus:

Ctotal (Ct) = 1/C1+1/C2+1/C3

 

Dan untuk menghitung total kapasitansi rangkaian parallel berlaku rumus:

Ctotal (Ct) = C1+C2+C3