28
KEGIATAN PEMBELAJARAN 1: INDUKSI ELEKTROMAGNETIK
KELOMPOK KOMPETENSI G
28
PPPPTK IPA
Direktorat Jenderal Guru dan Tenaga Kependidikan - Kemdikbud
� =
��
2
� �
........................... 1.19
6. Rangkaian LR
Elemen rangkaian yang memiliki induksi diri besar disebut induktor dengan simbol
. Sebuah rangkaian yang mengandung induktor, seperti solenoida, akan memiliki induktansi diri yang akan mencegah arus dalam
rangkaian dari peningkatan atau penurunan seketika. Karena induktansi induktor hasil dari ggl induksi diri, sebuah induktor dalam
rangkaian melawan perubahan arus yang mellalui rangkaian tersebut. Jika tegangan baterai dalam rangkaian meningkat maka arus pun meningkat
tetapi induktor menentang perubahan ini, sehingga peningkatan tersebut tidak seketika. Jika tegangan baterai menurun, kehadiran induktor
menghasilkan penurunan arus yang lambat. Dengan demikian, induktor menyebabkan rangkaian menjadi lamban sebagai reaksi terhadap
perubahan tegangan.
Gambar 1.15 Sebuah rangkaian seri RL. Dengan meningkatnya arus menuju nilai maksimum, ggl yang menentang peningkatan arus diinduksi dalam induktor.
Selain memiliki induktansi, induktor juga memiliki hambatan. Kita tunjukkan keadaan ini dengan menggambarkan induktansi L dan hambatan R secara
terpisah, seperti pada Gambar 1.15. Sekarang kita bertanya, apa yang terjadi jika arus dc disambungkan secara seri pada rangkaian LR seperti itu? Pada
saat saklar ditutup, arus mulai meningkat dan tentu saja ditentang oleh ggl induksi diri pada induktor. Namun, segera setelah arus mulai mengalir, timbul
tegangan pada hambatan. Jadi tegangan yang jatuh pada induktor berkurang dan impedansi terhadap arus yang mengalir pada induktor pun berkurang.
Kemudian arus akan meningkat secara bertahap, seperti terlihat pada Gambar 1.16a, dan mendekati nilai konstan
�
���
= � � �
jika seluruh tegangan jatuh pada hambatan. Bentuk dari kurva I merupakan fungsi waktu:
� = �
� �
� �1 − �
−��
� ........................... 1.20
LISTRIK untuk SMP
KEGIATAN PEMBELAJARAN 1: INDUKSI ELEKTROMAGNETIK
KELOMPOK KOMPETENSI G
29
Modul Pembinaan Karier Guru melalui Peningkatan Kompetensi Mata Pelajaran Fisika SMA
dimana τ
adalah konstanta waktu rangkaian RL. � =
� �
........................... 1.21 Secara fisik
τ , adalah waktu yang dibutuhkan arus dalam rangkaian untuk
mencapai nilai akhir �
� �
. Konstanta waktu merupakan parameter yang berguna untuk membandingkan respon waktu berbagai rangkaian. Jika t =
τ ,
maka kita dapatkan 1
− �
−1
= 0,63 sehingga kita lihat bahwa
τ adalah
waktu yang diperlukan arus untuk mencapai 0,63 I
max
.
Gambar 1.16 a Kenaikan arus pada rangkaian LR jika dihubungkan pada sebuah baterai. b Penurunan arus pada rangkaian LR jika pada rangkaian dibuat hubungan
singkat baterai dikeluarkan dari rangkaian.
Jika saklar tiba-tiba di putuskan, arus akan jatuh seperti Gambar 1.16b. Ini adalah eksponensial turun yang rumusnya
� = �
���
�
−��
. Konstatnta waktu τ
adalah waktu yang diperlukan arus untuk turun hingga mencapai 37 persen dari nilai awalnya, dan lagi-lagi sama dengan
� �
� .
7. Energi di dalam Medan Magnetik
Karena ggl induksi dalam sebuah induktor menghambat baterai dari membangun arus sesaat, maka baterai harus melakukan usaha terhadap
induktor untuk melawan hambatan tersebut. Bagian dari energi yang disuplai oleh baterai muncul sebagai energi internal resistor, sementara energi yang
tersisa disimpan dalam medan magnetik induktor. Untuk menurunkan persamaan energi dalam induktor, mari kita perhatikan
kembali Gambar 1.15. Jika kita gunakan aturan loop Kirchhoff dalam rangkaian dengan arah searah jarum jam maka akan didapat
� − �� − � ��
�� = 0
Kemudian kita kalikan persamaan tersebut dengan I, maka akan diperoleh
