Direktorat Guru dan Tenaga Kependidikan - Kemdikbud
24
KEGIATAN PEMBELAJARAN 1: INDUKSI ELEKTROMAGNETIK KELOMPOK KOMPETENSI G
24
Pada modul sebelumnya sudah dijelaskan bahwa induksi magnetik pada solenoida atau toroida yaitu
dengan l adalah panjang solenoida atau keliling toroida, sehingga persamaan 1.17 dapat dituliskan:
Apabila kumparan itu berintikan bahan dielektrikum tertentu, maka induktansi kumparan dinyatakan sebagai:
........................... 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
LISTRIK untuk SMP
Mata Pelajaran Fisika SMA
KEGIATAN PEMBELAJARAN 1: INDUKSI ELEKTROMAGNETIK KELOMPOK KOMPETENSI G
25
Gambar 1.16a, dan mendekati nilai konstan ⁄ jika seluruh tegangan jatuh pada
hambatan. Bentuk dari kurva I merupakan fungsi waktu: ........................... 1.20
dimana adalah konstanta waktu rangkaian RL.
........................... 1.21 Secara fisik
, 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 =
, maka kita dapatkan sehingga kita lihat bahwa
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 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
Kemudian kita kalikan persamaan tersebut dengan I, maka akan diperoleh
