Teori & Rumus Induktansi pada Induktor

Arus Listrik Pada Induktor

jika sebuah induktor dialiri arus listrik (DC) maka akan timbul induksi medan listrik pada setiap lilitan kawatnya dengan arah yang sama hal ini disebut induksi diri (self induction), besar akumulasi induksi medan listrik tiap lilitan kawat pada induktor disebut fluks magnetik (magnetics flux), kuat medan magnet yang ditimbulkan akibat medan listrik pada induktor berubah-ubah terhadap waktu, perubahan ini mengakibatkan timbulnya induksi gaya gerak listrik (ggl) atau sering disebut "electromotive force" (emf).

Induktansi Diri (Self Inductance)

emf 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:

Dimana: L = induktasni (H), N = jumlah lilitan, µ_{o = 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) 
 

Contoh Soal

Jika sebuah induktor dengan inti udara (air core) terdiri  100 lilitan kawat,dan menghasilkan fluks magnet sebesar 10mWb, jika arus DC yang mengalir sebesar 5A,berapakah induktansi diri dari induktor tersebut? dan hitunglah induksi diri emf (Vemf) setelah 20ms?

Penyelesaian : 

Kesimpulan :

Induktansi dari koil / kumparan disebabkan dari fluks magnet yang terjadi disekitarnya. semakin kuat fluks magnet maka induktansi yang dihasilkan akan semakin besar. untuk menaikan nilai induktansi dari koil/kumparan kita dapat menambah jumlah lilitan kawat, atau menambah ukuran diameter atau panjang dari kore inti (inti pusat) dan juga dengan cara mengganti kore inti (inti pusat) dengan bahan feromagnetik seperti dengan bahan besi lunak atau jenis ferit.

bahan feromagnetik seperti besi lunak, kobalt atau jenis nikel dll. yang digunakan sebagai kore inti (inti pusat) akan meanikan nilai induktansi dari koil. Ini karena dengan garis-garis gaya yang dihasilkan dari bahan konsentrat feromagnetik lebih kuat.

Sebagai contoh; jika bahan inti permeabilitas 1000 kali lebih besar dari ruang bebas seperti besi lunak atau baja, maka induktansi yang dihasilkan akan 1000 kali lebih besar. Sehingga dapat dikatakan induktansi dari koil akan meningkat secara proposional sebagai permeabilitas dari bahan inti.