d 21 21 N 2 d 21 d 21 di di dt d 21  21 di1 i1 dt  

Presentasi berjudul: "d 21 21 N 2 d 21 d 21 di di dt d 21  21 di1 i1 dt  "— Transcript presentasi:

1 d 21 21 N 2 d 21 d 21 di di dt d 21  21 di1 i1 dt  
Modul 8. Fisika Dasar II I. Induktansi,Energi dalam Induktor dan Konstanta Waktu Tujuan Instruksional Khusus Mahasiswa diharapkan dapat memahami dan menghitung besarnya induktansi pada kumparan serta memahami konstanta waktu pada rangkaian RC dan RL. II. Materi : Induktansi,Energi dalam Induktor dan Konstanta Waktu 2.1 Induktansi 2.2 Energi dalam Induktor 2.3 Konstanta Waktu III Pembahasan Materi Suatu penghantar yang berbentuk gulungan atau lilitan yang disebut sebagai induktor. Induktor memiliki kemampuan untuk menyimpan energi dalam medan magnet, dan ukuran yang menyatakan besar kecilnya kemampuan induktor energi atau disebut induktansi. 2.1.1 Induktansi Bersama ( Induktasi Silang ) Terdiri dari dua kumparan yang dalam keadaan diam satu terhadap yang lainnya ( Gambar 6.6 ). Kumparan I terdiri atas N1 lilitan dan dihubungan dengan sumber tegangan bolak-balik, sedangkan kumparan II terdiri atas N2 lilitan tanpa dihubungan dengan sumber tegangan luar. Akibat perubahan arus yang dihasilkan sumber pada kumparan I, fluks magnet yang melalui kumparan II berubah terhadap waktu maka timbul GGL induksi pada kumparan II. Hubungan tersebut dinyatakan sebagai berikut : d 21 dt 21 N 2 ( 8.1 ) d 21 dt d 21 di di dt d 21 dt  21 di1 i1 dt   sehingga ( 8.2 )

2 d m ' N  m di dt L N  LL  m (4 .107 )(100)2 (8.104 )
Suatu kumparan yang memiliki N lilitan, jika kumparan tersebut diberi arus yang berubah terhadap waktu maka fluks magnet dalam kumparan tersebut berubah terhadap waktu. Sehingga akan terjadi GGL induksi di dalam kumparan itu sendiri. Induksi tersebut dinamakan induksi diri, dan GGL induksi yang terjadi pada kumparan ditentukan dari hukum Lenz-Faraday , sebagai berikut : d m dt ' N ( 8.5 ) atau dinyatakan dengan persamaan :  m i di dt L N  LL atau ( 8.6 ) Contoh 1 : Sebuah inductor terbuat dari kumparan kawat penghantar dengan 100 lilitan . Jika panjang kumparan 16 cm dan luas penampangnya 8 cm2. Hitunglah : a. Induktansi diri b. Induktansi diri, jika kumparan disisipi antibesi dengan = 500o. Penyelesaian :  m i (4 .107 )(100)2 (8.104 ) 0,16 L N    2 .105 H o a.  b.Jika terdapat antibesi, maka : L H 0,0314Henry 2.2 Energi dalam Induktor Karena inductor memiliki GGL-induksi ( GGL- Balik ), maka diperlukan usaha untuk memperbesar arus dalam inductor dari nol sampai harga I. Usaha yang dilakukan pada kumparan selama proses ini dihimpun dan disimpan, dalam kumparan/medan dan akan diperoleh kembali seandainya arus dalam kumparan diperkecil kembali dari I ke nol. Energi yang tersimpan adalah sebagai berikut : 1 2 LI 2W Joule W ( 8.7 ) 2.3.1 Konstanta Waktu RC ( RC- time ) a. Muatan q Kapasitas mula-mula tidak bermuatan. b a S a

3 Muatan q pada kapasitor juga menurun dan mengikuti kurva seperti kurva
c. Kuat arus pengosongan. Bila kapasitor C yang mula-mula bermuatan qo=Q=CVab. Kemudian diberi kesempatan melepaskan muatan itu melalui hambatan R, maka kurva i→ t adalah sama dengan kurva waktu kapasitor sedang mengisi. Muatan q pada kapasitor juga menurun dan mengikuti kurva seperti kurva arus pelepasan. Pada saat t = RC, i = 0,37 io dan q = 0,37 Q 2.3.2 Tetapan Waktu RL b a a Gambar 8.2 Rangkaian RL L s b R x I = kuat arus pada waktu t Vab Ri di dt L Vab Ri dimana di dt di dt Vab Ri (L ) 0 Vab L  Ri atau di dt Vab L di dt Ri  L Vab L  Ri 0  L  0 atau ( 8.9 ) Vab R i (1 e  Rt tR L ) i I (1 e ) L , I = kuat arus maksimum dalam rangkaian. L/R = tetapan waktu dimana arus I mencapai harga I/e dibawah harga maksimumnya. Contoh 1 : Suatu solenoida dalam udara panjangnya L luas penampangnya A dan jumlah lilitan N. a. Tentukan induksi diri solenoida itu