LAPORAN PRAKTIKUM 4 PENGARUH FREKUENSI T (1)
FAJARIA KARTINI
03041381320005
LABORATORIUM FENOMENA MEDAN ELEKTROMAGNETIK
JURUSAN TEKNIK ELEKTRO FAKULTAS TEKNIK
UNIVERSITAS SRIWIJAYA 2015/2016
PRAKTIKUM IV
PENGARUH FREKUENSI TERHADAP INDUKTOR
YANG DIALIRI ARUS AC
1. TUJUAN
Untuk mempelajari pengaruh frekuensi dan melihat bentuk gelombang
keluaran akibat pengaruh frekuensi terhadap induktor yang dialiri arus AC.
2. ALAT DAN BAHAN
Electromagnetism Trainer 12-100
Osiloskop 2 channel
Milliammeter, 0-10 mA AC
Function Generator 4-16 kHz, 20 V pk-pk sine
3. DASAR TEORI
Induktor atau kumparan adalah salah satu komponen pasif elektronika
yang dapat menghasilkan magnet jika dialiri arus listrik dan sebaliknya dapat
menghasilkan listrik jika diberi medan magnet. Induktor ini biasanya dibuat
dengan kawat penghantar tembaga yang dibentuk menjadi lilitan atau kumparan.
Sebelum lebih jauh membahas tentang pengaruh frekuensi terhadap
induktor mari kita mengingat terlebih dahulu rumus dari suatu impedansi. Nilai
impedansi dapat dihitung dengan rumus :
|Z|=
V rms
I rms
Impedansi seperti yang kita ketahui terdiri dari nilai resistor, inductor dan
kapasitor, sering kali kita kenal dengan R, X
AHMAD OKKY SAPUTRA
03121004071
AC
L
dan X
C
. Dalam praktikum ini
Pengaruh Frekuensi Terhadap Induktor Yang Dialiri Arus
FAJARIA KARTINI
03041381320005
LABORATORIUM FENOMENA MEDAN ELEKTROMAGNETIK
JURUSAN TEKNIK ELEKTRO FAKULTAS TEKNIK
UNIVERSITAS SRIWIJAYA 2015/2016
lebih kita tekankan pada nilai X
L
atau nilai induktansi dari sebuah inductor.
Induktansi dapat digolongkan seperti padapenjelasan berikut :
a. Induktansi diri
Induktansi diri merupakan suatu besaran yang menyatakan kemampuan
membangkitkan ggl akibat arus yang berubah terhadap waktu. Sedangkan
insduktansi diri merupakan induktansi yang dihasilkan oleh arus kumparan
menginduksi kumparan itu sendiri. Dasar teori medan elektromagnetik dari
induktansi merupakan akibat dari persamaan Maxwell mengenai hukum ggl
induksi Faraday. Persamaan maxwell tersebut adalah sebagai berikut.
Kerapatan fluks magnet B yang berubah terhadap waktu dihasilkan oleh
arus listrik. Arus listrik yang berubah terhadap waktu ini menghasilkan ggl.
Induktansi memiliki satuan H. Hubungan ggl yang muncul akibat perubahan arus
dinyatakan dalam persamaan berikut.
ε : ggl induksi yang muncul pada induktor (Volt)
L : induktansi diri (H)
I : arus pada induktor (A)
Komponen atau benda yang memiliki induktansi diri disebut induktor.
Induktor layaknya seperti sebuah kapasitor, sama-sama menyimpan energi. Hanya
saja induktor menyimpan energi dalam bentuk medan magnet sedangkan kapasitor
menyimpan dalam bentuk medan listrik.
b. Induktansi murni yang dicatu tegangan bolak-balik sinusoidal
AHMAD OKKY SAPUTRA
03121004071
AC
Pengaruh Frekuensi Terhadap Induktor Yang Dialiri Arus
FAJARIA KARTINI
03041381320005
LABORATORIUM FENOMENA MEDAN ELEKTROMAGNETIK
JURUSAN TEKNIK ELEKTRO FAKULTAS TEKNIK
UNIVERSITAS SRIWIJAYA 2015/2016
Sebuah induktor apabila dicatu dengan tegangan bolak-balik sinusoidal
maka akan mengalir arus yang tertinggal sebesar 900 terhadap tegangan. Arus
yang terjadi merupakan arus bolak-balik. Rangkaian ini disebut rangkaian induktif
murni. Penyimpanan energi dan pelepasan energi dalam medan magnet pada
induktor terjadi secara periodik.
Tegangan sinusoidal dapat dituliskan sebagai berikut
Bila tegangan ini mencatu induktor maka dapat dituliskan sebagai berikut
Arus yang terjadi berbeda fase sebesar 900 terhadap tegangan.
c. Rangkaian induktor dan resistor yang dicatu tegangan bolak-balik sinusoidal
Apabila induktor dan resistor disusun secara seri dan dicatu dengan tegangan
bolak-balik sinusoidal maka persamaannya dapat dituliskan sebagai berikut.
Sehingga arus yang dihasilkannya adalah sebagai berikut
AHMAD OKKY SAPUTRA
03121004071
AC
Pengaruh Frekuensi Terhadap Induktor Yang Dialiri Arus
FAJARIA KARTINI
03041381320005
LABORATORIUM FENOMENA MEDAN ELEKTROMAGNETIK
JURUSAN TEKNIK ELEKTRO FAKULTAS TEKNIK
UNIVERSITAS SRIWIJAYA 2015/2016
Sedangkan tegangan jatuh pada induktor dapat diturunkan dari persamaan
arus dengan hubungannya dengan ggl seperti pada persamaan sebelumnya
Bila dinyatakan dalam tegangan efektif
Dimana
f adalah frekuensi tegangan masukan
Dari persamaan tersebut dapat dilihat pengaruh frekuensi terhadap
tegangan pada induktor. Semakin besar frekuensi akan menyebabkan semakin
besarnya tegangan induktor.
Frekuensi adalah ukuran jumlah putaran ulang per peristiwa dalam selang
waktu yang diberikan. Untuk memperhitungkan frekuensi, seseorang menetapkan
jarak waktu, menghitung jumlah kejadian peristiwa, dan membagi hitungan ini
dengan panjang jarak waktu. Hasil perhitungan ini dinyatakan dalam satuan hertz
(Hz) yaitu nama pakar fisika Jerman Heinrich Rudolf Hertz yang menemukan
fenomena ini pertama kali. Frekuensi sebesar 1 Hz menyatakan peristiwa yang
terjadi satu kali per detik. Secara alternatif, seseorang bisa mengukur waktu antara
dua buah kejadian/ peristiwa (dan menyebutnya sebagai periode), lalu
AHMAD OKKY SAPUTRA
03121004071
AC
Pengaruh Frekuensi Terhadap Induktor Yang Dialiri Arus
FAJARIA KARTINI
03041381320005
LABORATORIUM FENOMENA MEDAN ELEKTROMAGNETIK
JURUSAN TEKNIK ELEKTRO FAKULTAS TEKNIK
UNIVERSITAS SRIWIJAYA 2015/2016
memperhitungkan frekuensi (f ) sebagai hasil kebalikan dari periode (T ), seperti
nampak dari rumus di bawah ini :
Arus Bolak-Balik pada Induktor
Bilamana sebuah induktor dialiri arus bolak-balik, maka pada induktortersebut
akan timbul reaktansi induktif resistansi semu atau disebut jugadengan istilah
reaktansi induktansi dengan notasi XL. Besarnya nilai reaktansi induktif
tergantung dari besarnya nilai induktansi induktor L(Henry) dan frekuensi (Hz)
arus bolak-balik. Gambar dibawah ini memperlihatkanhubungan antara reaktansi
induktif terhadap frekuensi arus bolak-balik
Gambar . Hubungan reaktansi induktif terhadap frekuensi
Besarnya reaktansi induktif berbanding langsung dengan perubahan frekuensi
dan nilai induktansi induktor, semakin besar frekuensi arus bolak-balik dan
semakin besar nilai induktor, maka semakin besar nilai reaktansi induktif X L pada
induktor sebaliknya semakin kecil frekuensi arus bolak-balik dan semakin kecil
nilai dari induktansinya, maka semakin kecil nilai reaktansi induktif X L pada
induktor tersebut. Hubungan ini dapat ditulis seperti persamaan berikut :
AHMAD OKKY SAPUTRA
03121004071
AC
Pengaruh Frekuensi Terhadap Induktor Yang Dialiri Arus
FAJARIA KARTINI
03041381320005
LABORATORIUM FENOMENA MEDAN ELEKTROMAGNETIK
JURUSAN TEKNIK ELEKTRO FAKULTAS TEKNIK
UNIVERSITAS SRIWIJAYA 2015/2016
4.
PROSEDUR PERCOBAAN
1. Periksalah kelayakan dan kelengkapan alat sebelum menggunakan alat-alat
tesebut untuk praktikum.
2. Mulailah dengan merangkai Electromagnetism Trainer 12-100 terlebih
dahulu. Rangkilah dengan menggunakan jumper (kabel penghubung) yang
tersedia sehingga rangkaian pada papan ET 12-100 sesuai dengan petunjuk
gambar yang tertera pada praktiku ini.
3. Setelah jumper telah selesai dirangkai diatas ET 12-100, maka pastikan
kembali apakah rangkain yang dipasang dalam keadaan benar.
4. Hidupkan osiloskop dengan menggunakan channel yang berfungsi dengan
baik untuk melihat hasil bentuk gelombang. Letakkan pengait (steak) dan
jumper osiloskop ke posisi sesuai dengan gambar.
5. Lakukan hal yang sama terhadap Function Generator 4-16 kHz, 20 V pkpk sine. Setelah rangkain sudah benar, maka alat bisa dihidupkan secara
bersama.
6. Kemudian aturlah Vpk-pk di Function Generator 4-16 kHz, 20 V pk-pk
sine sesuai dengan nilai yang telah ditentukan pada tabel dibawah ini.
7. Lakukan pengamatan terhadap bentuk gelombang yang didapat pada
osiloskop dan lihat apa pengaruh yang terjadi selama frekuensi yang yang
digunakan berbeda-beda.
8. Setelah percobaan selesai dilakukan, maka matikan alat-alat percobaan
sesuai dengan prosedur dari asisten yang mengajar.
AHMAD OKKY SAPUTRA
03121004071
AC
Pengaruh Frekuensi Terhadap Induktor Yang Dialiri Arus
FAJARIA KARTINI
03041381320005
LABORATORIUM FENOMENA MEDAN ELEKTROMAGNETIK
JURUSAN TEKNIK ELEKTRO FAKULTAS TEKNIK
UNIVERSITAS SRIWIJAYA 2015/2016
Gambar 4.1. Diagram Rangkaian
AHMAD OKKY SAPUTRA
03121004071
AC
Pengaruh Frekuensi Terhadap Induktor Yang Dialiri Arus
FAJARIA KARTINI
03041381320005
LABORATORIUM FENOMENA MEDAN ELEKTROMAGNETIK
JURUSAN TEKNIK ELEKTRO FAKULTAS TEKNIK
UNIVERSITAS SRIWIJAYA 2015/2016
5. DATA HASIL PERCOBAAN
a. Tabel Tegangan, Arus Terukur, Impedansi Terukur dan Impedansi Terhitung
1). Untuk f = 18 Hz dan L = 0,25 Henry
V (Volt)
9
10
11
12
13
ITerukur (mA)
132,12
143,06
216,62
243,51
256,00
ZTerukur (Ω)
45,413
69,900
50,780
49,279
50,781
ZTerhitung (Ω)
28,26
2). Untuk f = 19 Hz dan L = 0,25 Henry
V (Volt)
9
10
11
12
13
ITerukur (mA)
137,92
153,25
232,27
253,38
266,51
ZTerukur (Ω)
65,255
65,252
47,358
47,359
48,778
ZTerhitung (Ω)
ZTerukur (Ω)
62,643
62,644
62,642
62,643
ZTerhitung (Ω)
29,83
3). Untuk f = 20 Hz dan L = 0,25 Henry
V (Volt)
9
10
11
12
AHMAD OKKY SAPUTRA
03121004071
AC
ITerukur (mA)
143,67
159,63
175,60
191,56
31,40
Pengaruh Frekuensi Terhadap Induktor Yang Dialiri Arus
FAJARIA KARTINI
03041381320005
LABORATORIUM FENOMENA MEDAN ELEKTROMAGNETIK
JURUSAN TEKNIK ELEKTRO FAKULTAS TEKNIK
UNIVERSITAS SRIWIJAYA 2015/2016
13
207,52
62,644
4). Untuk f = 21 Hz dan L = 0,25 Henry
V (Volt)
9
10
11
12
13
ITerukur (mA)
124,94
144,31
182,36
192,21
215,52
ZTerukur (Ω)
72,034
69,295
60,320
62,431
60,319
ZTerhitung (Ω)
32,97
b. Tabel Impedansi Rata-Rata
Frekuensi (Hz)
18
19
20
21
AHMAD OKKY SAPUTRA
03121004071
AC
ZRata-Rata (Ω)
53,2306
54,8004
62,6432
64,8798
Pengaruh Frekuensi Terhadap Induktor Yang Dialiri Arus
FAJARIA KARTINI
03041381320005
LABORATORIUM FENOMENA MEDAN ELEKTROMAGNETIK
JURUSAN TEKNIK ELEKTRO FAKULTAS TEKNIK
UNIVERSITAS SRIWIJAYA 2015/2016
6. PENGOLAHAN DATA
a. Mencari ZTerukur
1). Untuk f = 18 Hz dan L = 0,5 Henry
ZTerukur 1 =
ZTerukur 2 =
ZTerukur 3 =
V
I Terukur
V
I Terukur
V
I Terukur
AHMAD OKKY SAPUTRA
03121004071
AC
=
9Volt
132,12 mA
=
6 Volt
0,13212 A
= 45,413 ohm
=
10Volt
143,06 mA
=
10Volt
0,14306 A
= 69,900 ohm
=
11 Volt
216,62 mA
=
11 Volt
0,21662 A
= 50,780 ohm
Pengaruh Frekuensi Terhadap Induktor Yang Dialiri Arus
FAJARIA KARTINI
03041381320005
LABORATORIUM FENOMENA MEDAN ELEKTROMAGNETIK
JURUSAN TEKNIK ELEKTRO FAKULTAS TEKNIK
UNIVERSITAS SRIWIJAYA 2015/2016
ZTerukur 4 =
ZTerukur 5 =
V
I Terukur
V
I Terukur
=
12Volt
243,51 mA
=
12Volt
0,24351 A
= 49,279 ohm
=
13Volt
256,00 mA
=
13Volt
0,25600 A
= 50,781 ohm
2). Untuk f = 19 Hz dan L = 0,25 Henry
ZTerukur 1 =
ZTerukur 2 =
ZTerukur 3 =
ZTerukur 4 =
ZTerukur 5 =
V
I Terukur
V
I Terukur
V
I Terukur
V
I Terukur
V
I Terukur
=
9Volt
137,92 mA
=
9Volt
0,13792 A
= 65,255 ohm
=
10 Volt
153,25 mA
=
10Volt
0,15325 A
= 65,252 ohm
=
11 Volt
232,27 mA
=
11 Volt
0,23227 A
= 47,358 ohm
=
12Volt
253,38 mA
=
12Volt
0,25338 A
= 47,359 ohm
=
13 Volt
266,51 mA
=
13 Volt
0,26651 A
= 48,778 ohm
3). Untuk f = 20 Hz dan L = 0,25 Henry
ZTerukur 1 =
ZTerukur 2 =
V
I Terukur
V
I Terukur
AHMAD OKKY SAPUTRA
03121004071
AC
=
9 Volt
143,67 mA
=
9 Volt
0,14367 A
= 62,643 ohm
=
10 Volt
159,63 mA
=
10Volt
0,15963 A
= 62,644 ohm
Pengaruh Frekuensi Terhadap Induktor Yang Dialiri Arus
FAJARIA KARTINI
03041381320005
LABORATORIUM FENOMENA MEDAN ELEKTROMAGNETIK
JURUSAN TEKNIK ELEKTRO FAKULTAS TEKNIK
UNIVERSITAS SRIWIJAYA 2015/2016
ZTerukur 3 =
ZTerukur 4 =
ZTerukur 5 =
V
I Terukur
V
I Terukur
V
I Terukur
=
11 Volt
175,60 mA
=
11 Volt
0,17560 A
= 62,642 ohm
=
12Volt
191,56 mA
=
12Volt
0,19156 A
= 62,643 ohm
=
13 Volt
207,52 mA
=
13 Volt
0,20752 A
= 62,644 ohm
4). Untuk f = 21 Hz dan L = 0,25 Henry
ZTerukur 1 =
ZTerukur 2 =
ZTerukur 3 =
ZTerukur 4 =
ZTerukur 5 =
V
I Terukur
V
I Terukur
V
I Terukur
V
I Terukur
V
I Terukur
=
9 Volt
124,94 mA
=
9 Volt
0,12494 A
= 72,034 ohm
=
10 Volt
144,31 mA
=
10 Volt
0,14431 A
= 69,295 ohm
=
11 Volt
182,36 mA
=
11 Volt
0,18236 A
= 60,320 ohm
=
12Volt
192,21 mA
=
12Volt
0,19221 A
= 62,431 ohm
=
13 Volt
215,52 mA
=
13 Volt
0,21552 A
= 60,319 ohm
b. Mencari ZTerhitung
1). Untuk f = 18 Hz dan L = 0,25 Henry
AHMAD OKKY SAPUTRA
03121004071
AC
Pengaruh Frekuensi Terhadap Induktor Yang Dialiri Arus
FAJARIA KARTINI
03041381320005
LABORATORIUM FENOMENA MEDAN ELEKTROMAGNETIK
JURUSAN TEKNIK ELEKTRO FAKULTAS TEKNIK
UNIVERSITAS SRIWIJAYA 2015/2016
ZTerhitung = ω x L
ZTerhitung = 2 x π x f x L
ZTerhitung = 2 x π x 18 x 0,25
ZTerhitung = 28,26 ohm
2). Untuk f = 19 Hz dan L = 0,25 Henry
ZTerhitung = ω x L
ZTerhitung = 2 x π x f x L
ZTerhitung = 2 x π x 19 x 0,25
ZTerhitung = 29,83 ohm
3). Untuk f = 20 Hz dan L = 0,25 Henry
ZTerhitung = ω x L
ZTerhitung = 2 x π x f x L
ZTerhitung = 2 x π x 20 x 0,25
ZTerhitung = 31,40 ohm
4). Untuk f = 21 Hz dan L = 0,25 Henry
ZTerhitung = ω x L
ZTerhitung = 2 x π x f x L
ZTerhitung = 2 x π x 21 x 0,25
ZTerhitung = 32,97 ohm
c. Mencari ZRata-Rata
1). Untuk f = 18 Hz dan L = 0,25 Henry
AHMAD OKKY SAPUTRA
03121004071
AC
Pengaruh Frekuensi Terhadap Induktor Yang Dialiri Arus
FAJARIA KARTINI
03041381320005
LABORATORIUM FENOMENA MEDAN ELEKTROMAGNETIK
JURUSAN TEKNIK ELEKTRO FAKULTAS TEKNIK
UNIVERSITAS SRIWIJAYA 2015/2016
ZRata-Rata =
Z Terukur 1 + ZTerukur 2+ Z Terukur 3 + Z Terukur 4 + Z Terukur 5
5
ZRata-Rata=
45,413 ohm+ 69,900 ohm+50,780 ohm +49,279 ohm +50,781 ohm
5
ZRata-Rata =
266,153 ohm
5
ZRata-Rata = 53,2306 ohm
2). Untuk f = 19 Hz dan L = 0,25 Henry
ZRata-Rata =
Z Terukur 1 + ZTerukur 2+ Z Terukur 3 + Z Terukur 4 + Z Terukur 5
5
ZRata-Rata
=
65,255 ohm +65,252 ohm+ 47,358 ohm+ 47,359 ohm+ 48,778 ohm
5
ZRata-Rata =
274,002 ohm
5
ZRata-Rata = 54,8004 ohm
3). Untuk f = 20 Hz dan L = 0,25 Henry
ZRata-Rata =
Z Terukur 1 + ZTerukur 2+ Z Terukur 3 + Z Terukur 4 + Z Terukur 5
5
ZRata-Rata
=
62,643 ohm +62,644 ohm +62,642 ohm+ 62,643 ohm+62,644 ohm
5
ZRata-Rata =
313,216 ohm
5
ZRata-Rata = 62,6432 ohm
AHMAD OKKY SAPUTRA
03121004071
AC
Pengaruh Frekuensi Terhadap Induktor Yang Dialiri Arus
FAJARIA KARTINI
03041381320005
LABORATORIUM FENOMENA MEDAN ELEKTROMAGNETIK
JURUSAN TEKNIK ELEKTRO FAKULTAS TEKNIK
UNIVERSITAS SRIWIJAYA 2015/2016
4). Untuk f = 21 Hz dan L = 0,25 Henry
ZRata-Rata =
Z Terukur 1 + ZTerukur 2+ Z Terukur 3 + Z Terukur 4 + Z Terukur 5
5
ZRata-Rata
=
72,034 ohm+69,295 ohm +60,320 ohm+ 62,431 ohm+60,319 ohm
5
ZRata-Rata =
324,399 ohm
5
ZRata-Rata = 64,8798 ohm
7. ANALISA HASIL PERCOBAAN
Pada praktikum keempat (4) ini praktikan telah melakukan percobaan
tentang pengaruh frekuensi terhadap inductor yang dialiri arus AC (Alternating
Current) yang bertujuan untuk mempelajari pengaruh frekuensi dan melihat
bentuk gelombang keluaran akibat pengaruh frekuensi terhadap induktor yang
dialiri arus AC yang disimulasikan pada software Livewire. Dengan menggunakan
software Livewire praktikan akan dapat melihat bagaimana bentuk gelombang
yang dihasilkan dari percobaan tersebut.
Percobaan ini bertujuan untuk mempelajari pengaruh frekuensi dan melihat
bentuk gelombang keluaran akibat pengaruh frekuensi terhadap inductor yang
dialiri arus AC. Dari hasil percobaan yang telah dilakukan didapatkan hasil bahwa
nilai arus terukur (Iterukur) baik pada frekuensi 18 Hz, 19 Hz, 20 Hz maupun 21
Hz semakin meningkat. Hal ini dikarenakan hubungan antara tegangan (V)
berbanding lurus dengan nilai arus (I), semakin besar nilai tegangan maka
semakin besar pula nilai arus yang terukur. Pada nilai impedansi rata-rata (Zratarata) mengalami kenaikan hal ini dikarenakan oleh jumlah dari kelima impedansi
terukur (Zterukur) yang semakin besar pada 5 frekuensi yaitu, 18 Hz, 19 Hz, 20
Hz, dan 21 Hz.
AHMAD OKKY SAPUTRA
03121004071
AC
Pengaruh Frekuensi Terhadap Induktor Yang Dialiri Arus
FAJARIA KARTINI
03041381320005
LABORATORIUM FENOMENA MEDAN ELEKTROMAGNETIK
JURUSAN TEKNIK ELEKTRO FAKULTAS TEKNIK
UNIVERSITAS SRIWIJAYA 2015/2016
Dari hasil percobaan atau simulasi dengan menggunakan software Livewire
gelombang yang muncul atau terbentuk pada grafik osiloskop adalah gelombang
sinusoidal karena sumber yang digunakan pada rangkaian adalah sumber AC.
Pada grafik tersebut nilai frekuensi juga menentukan lama atau tidaknya
gelombang untuk mencapai puncak, semakin besar frekuensi maka semakin
singkat waktu yang dibutuhkan suatu gelombang untuk mencapai puncak. Begitu
juga pada nilai impedansi terhitung (Zterhitung), nilai yang didapatkan dari hasil
perhitungan semakin meningkat hal ini juga disebabkan oleh nilai frekuensi yang
semakin besar.
8. KESIMPULAN
1. Semakin besar nilai tegangan maka semakin besar pula nilai arus yang terukur.
2. Semakin besar frekuensi maka semakin singkat waktu yang dibutuhkan
gelombang untuk mencapai puncak.
3. Gelombang yang terbentuk pada grafik adalah gelombang sinusoidal karena
menggunakan sumber AC.
4. Semakin besar nilai frekuensi dan inductor, maka nilai Zterukur akan semakin
besar.
5. Nilai impedansi terhitung (Zterhitung) yang didapatkan dari hasil perhitungan
semakin meningkat hal ini juga disebabkan oleh nilai frekuensi yang semakin
besar.
AHMAD OKKY SAPUTRA
03121004071
AC
Pengaruh Frekuensi Terhadap Induktor Yang Dialiri Arus
FAJARIA KARTINI
03041381320005
LABORATORIUM FENOMENA MEDAN ELEKTROMAGNETIK
JURUSAN TEKNIK ELEKTRO FAKULTAS TEKNIK
UNIVERSITAS SRIWIJAYA 2015/2016
9. TUGAS DAN JAWABAN
Soal :
1. Jelaskan apa yang dimaksud dengan Reluktansi, Fluks Bocor dan Ampere
Turn !
2. Jelaskan mengapa hanya sumber AC yang memiliki frekuensi sedangkan
sumber DC tidak !
3. Jelaskan fungsi frekuensi pada inductor !
4. Gambarkan inductor secara manual lengkap dengan sumber AC, arah arus,
arah medan magnet dana rah fluks magnetnya serta tentukan kutub utara
dan kutub selatan pada inti besinya !
5. Seutas kawat dengan spesifikasi :
ρ=2 x 10−7 Ωm
l=500 m
A=250mm
2
Kawat tersebut dibuat menjadi inductor dengan
X L=5 Ω . Berapa
impedansi kawat (Z) ?
Jawab :
1.
Reluktansi adalah seberapa sulit garis gaya magnet melewati
sebuah benda. Secara teknis, reluktansi adalah sebuah ukuran kebalikan
AHMAD OKKY SAPUTRA
03121004071
AC
Pengaruh Frekuensi Terhadap Induktor Yang Dialiri Arus
FAJARIA KARTINI
03041381320005
LABORATORIUM FENOMENA MEDAN ELEKTROMAGNETIK
JURUSAN TEKNIK ELEKTRO FAKULTAS TEKNIK
UNIVERSITAS SRIWIJAYA 2015/2016
dari benda yang memiliki fluks magnet. Contoh: Besi dan baja memiliki
reluktansi yang rendah dan udara memiliki reluktansi tinggi.
Fluks Bocor; kebocoran fluks terjadi karena ada beberapa fluks
yang tidak menembus inti besi dan hanya melewati salah satu kumparan
transformator saja. Fluks yang bocor ini akan menghasilkan induktansi diri
pada lilitan primer dan sekunder sehingga akan berpengaruh terhadap nilai
daya yang disuplai dari sisi primer ke sisi sekunder transformator.
ɸp = ɸm + ɸLP
Dimana :
ɸp = Total fluks primer rata-rata.
ɸm = Fluks bocor yang menghubungkan primer ke
sekunder.
ɸLP = Fluks bocor pada kumparan primer.
ɸs = ɸm + ɸLs
Dimana :
ɸp = Total fluks primer rata-rata.
ɸm = Fluks
bocor
yang
menghubungkan
primer
ke
sekunder.
ɸLP = Fluks bocor pada kumparan primer.
AHMAD OKKY SAPUTRA
03121004071
AC
Pengaruh Frekuensi Terhadap Induktor Yang Dialiri Arus
FAJARIA KARTINI
03041381320005
LABORATORIUM FENOMENA MEDAN ELEKTROMAGNETIK
JURUSAN TEKNIK ELEKTRO FAKULTAS TEKNIK
UNIVERSITAS SRIWIJAYA 2015/2016
Ampere –turn Ni ini dikenal sebagai gaya gerak magnet (ggm) dan
dinyatakan dengan notasi Á. Gaya gerak magnet (ggm) adalah perbedaan
potensial magnet yang cenderung menggerakkan fluks disekitar cincin
toroidal. Gerak fluks disekitar cincin, selain ditentukan oleh besaran ggm,
juga merupakan fungsi dari tahanan inti besi yang membawa fluks tersebut
. Tahanan inti besi itu disebut reluktansi  dari rangkaian magnet.
2. Arus AC atau alternating current merupakan bentuk lain dari arus listrik,
Arus AC berbeda dengan arus DC. Arus AC besar arusnya berubah ubah
dengan frekuensi tertentu.
Gambar di atas merupakan gambar arus / tegangan AC yang terlihat dari
Osciloscope dan lambang arus AC. Dari gambar tersebut terlihat bahwa
besar arus atau tegangan AC berubah-ubah dari nilai positif ke negatif
berulang-ulang setiap satuan waktu, jadi untuk arus AC ini memiliki
frekuensi tertentu sedangkan Arus DC frekuensinya 0 atau tidak memiliki
frekuensi.
3.
Peran frekuensi secara tidak langsung pada Induktansi Bersama
yakni dalam hal menghasilkan fluksi akibat pergerakkan sudut dari fluksifluksi saat kumparan dialiri oleh arus listrik. Jika terdapat dua kumparan
AHMAD OKKY SAPUTRA
03121004071
AC
Pengaruh Frekuensi Terhadap Induktor Yang Dialiri Arus
FAJARIA KARTINI
03041381320005
LABORATORIUM FENOMENA MEDAN ELEKTROMAGNETIK
JURUSAN TEKNIK ELEKTRO FAKULTAS TEKNIK
UNIVERSITAS SRIWIJAYA 2015/2016
maka dengan arah yang saling memperkuat sehingga terjadi induktansi
bersama. Frekuensi sebanding lurus dalam memberikan pergerakan fluksifluksi pada kumparan satu maupun dua sehingga saat arahnya saling
bersama dapat menimbulkan nilai Induktansi Bersama (M).
Apabila dua kumparan saling berdekatan, seperti pada Gambar 4,
maka sebuah arus tetap I di dalam sebuah kumparan akan menghasilkan
sebuah fluks magnetik Φ yang mengitari kumparan lainnya, dan
menginduksi ggl pada kumparan tersebut.
Gambar 4. Perubahan arus di salah satu
kumparan akan
menginduksi arus pada kumparan yang lain.
4.
AHMAD OKKY SAPUTRA
03121004071
AC
Pengaruh Frekuensi Terhadap Induktor Yang Dialiri Arus
FAJARIA KARTINI
03041381320005
LABORATORIUM FENOMENA MEDAN ELEKTROMAGNETIK
JURUSAN TEKNIK ELEKTRO FAKULTAS TEKNIK
UNIVERSITAS SRIWIJAYA 2015/2016
5. Dik: :
−7
ρ=2 x 10 Ωm
l=500 m
A=250mm 2
X L=5 Ω
Dit :
Z (impedansi)
Jwb :
R= ρ
l
A
−7
R=2 x 10 Ωm
500 m
250 x 10−6 mm2
R=0,4 Ω
Z =R + j X L
Z =0,4+ j5 Ω
Z =5
03041381320005
LABORATORIUM FENOMENA MEDAN ELEKTROMAGNETIK
JURUSAN TEKNIK ELEKTRO FAKULTAS TEKNIK
UNIVERSITAS SRIWIJAYA 2015/2016
PRAKTIKUM IV
PENGARUH FREKUENSI TERHADAP INDUKTOR
YANG DIALIRI ARUS AC
1. TUJUAN
Untuk mempelajari pengaruh frekuensi dan melihat bentuk gelombang
keluaran akibat pengaruh frekuensi terhadap induktor yang dialiri arus AC.
2. ALAT DAN BAHAN
Electromagnetism Trainer 12-100
Osiloskop 2 channel
Milliammeter, 0-10 mA AC
Function Generator 4-16 kHz, 20 V pk-pk sine
3. DASAR TEORI
Induktor atau kumparan adalah salah satu komponen pasif elektronika
yang dapat menghasilkan magnet jika dialiri arus listrik dan sebaliknya dapat
menghasilkan listrik jika diberi medan magnet. Induktor ini biasanya dibuat
dengan kawat penghantar tembaga yang dibentuk menjadi lilitan atau kumparan.
Sebelum lebih jauh membahas tentang pengaruh frekuensi terhadap
induktor mari kita mengingat terlebih dahulu rumus dari suatu impedansi. Nilai
impedansi dapat dihitung dengan rumus :
|Z|=
V rms
I rms
Impedansi seperti yang kita ketahui terdiri dari nilai resistor, inductor dan
kapasitor, sering kali kita kenal dengan R, X
AHMAD OKKY SAPUTRA
03121004071
AC
L
dan X
C
. Dalam praktikum ini
Pengaruh Frekuensi Terhadap Induktor Yang Dialiri Arus
FAJARIA KARTINI
03041381320005
LABORATORIUM FENOMENA MEDAN ELEKTROMAGNETIK
JURUSAN TEKNIK ELEKTRO FAKULTAS TEKNIK
UNIVERSITAS SRIWIJAYA 2015/2016
lebih kita tekankan pada nilai X
L
atau nilai induktansi dari sebuah inductor.
Induktansi dapat digolongkan seperti padapenjelasan berikut :
a. Induktansi diri
Induktansi diri merupakan suatu besaran yang menyatakan kemampuan
membangkitkan ggl akibat arus yang berubah terhadap waktu. Sedangkan
insduktansi diri merupakan induktansi yang dihasilkan oleh arus kumparan
menginduksi kumparan itu sendiri. Dasar teori medan elektromagnetik dari
induktansi merupakan akibat dari persamaan Maxwell mengenai hukum ggl
induksi Faraday. Persamaan maxwell tersebut adalah sebagai berikut.
Kerapatan fluks magnet B yang berubah terhadap waktu dihasilkan oleh
arus listrik. Arus listrik yang berubah terhadap waktu ini menghasilkan ggl.
Induktansi memiliki satuan H. Hubungan ggl yang muncul akibat perubahan arus
dinyatakan dalam persamaan berikut.
ε : ggl induksi yang muncul pada induktor (Volt)
L : induktansi diri (H)
I : arus pada induktor (A)
Komponen atau benda yang memiliki induktansi diri disebut induktor.
Induktor layaknya seperti sebuah kapasitor, sama-sama menyimpan energi. Hanya
saja induktor menyimpan energi dalam bentuk medan magnet sedangkan kapasitor
menyimpan dalam bentuk medan listrik.
b. Induktansi murni yang dicatu tegangan bolak-balik sinusoidal
AHMAD OKKY SAPUTRA
03121004071
AC
Pengaruh Frekuensi Terhadap Induktor Yang Dialiri Arus
FAJARIA KARTINI
03041381320005
LABORATORIUM FENOMENA MEDAN ELEKTROMAGNETIK
JURUSAN TEKNIK ELEKTRO FAKULTAS TEKNIK
UNIVERSITAS SRIWIJAYA 2015/2016
Sebuah induktor apabila dicatu dengan tegangan bolak-balik sinusoidal
maka akan mengalir arus yang tertinggal sebesar 900 terhadap tegangan. Arus
yang terjadi merupakan arus bolak-balik. Rangkaian ini disebut rangkaian induktif
murni. Penyimpanan energi dan pelepasan energi dalam medan magnet pada
induktor terjadi secara periodik.
Tegangan sinusoidal dapat dituliskan sebagai berikut
Bila tegangan ini mencatu induktor maka dapat dituliskan sebagai berikut
Arus yang terjadi berbeda fase sebesar 900 terhadap tegangan.
c. Rangkaian induktor dan resistor yang dicatu tegangan bolak-balik sinusoidal
Apabila induktor dan resistor disusun secara seri dan dicatu dengan tegangan
bolak-balik sinusoidal maka persamaannya dapat dituliskan sebagai berikut.
Sehingga arus yang dihasilkannya adalah sebagai berikut
AHMAD OKKY SAPUTRA
03121004071
AC
Pengaruh Frekuensi Terhadap Induktor Yang Dialiri Arus
FAJARIA KARTINI
03041381320005
LABORATORIUM FENOMENA MEDAN ELEKTROMAGNETIK
JURUSAN TEKNIK ELEKTRO FAKULTAS TEKNIK
UNIVERSITAS SRIWIJAYA 2015/2016
Sedangkan tegangan jatuh pada induktor dapat diturunkan dari persamaan
arus dengan hubungannya dengan ggl seperti pada persamaan sebelumnya
Bila dinyatakan dalam tegangan efektif
Dimana
f adalah frekuensi tegangan masukan
Dari persamaan tersebut dapat dilihat pengaruh frekuensi terhadap
tegangan pada induktor. Semakin besar frekuensi akan menyebabkan semakin
besarnya tegangan induktor.
Frekuensi adalah ukuran jumlah putaran ulang per peristiwa dalam selang
waktu yang diberikan. Untuk memperhitungkan frekuensi, seseorang menetapkan
jarak waktu, menghitung jumlah kejadian peristiwa, dan membagi hitungan ini
dengan panjang jarak waktu. Hasil perhitungan ini dinyatakan dalam satuan hertz
(Hz) yaitu nama pakar fisika Jerman Heinrich Rudolf Hertz yang menemukan
fenomena ini pertama kali. Frekuensi sebesar 1 Hz menyatakan peristiwa yang
terjadi satu kali per detik. Secara alternatif, seseorang bisa mengukur waktu antara
dua buah kejadian/ peristiwa (dan menyebutnya sebagai periode), lalu
AHMAD OKKY SAPUTRA
03121004071
AC
Pengaruh Frekuensi Terhadap Induktor Yang Dialiri Arus
FAJARIA KARTINI
03041381320005
LABORATORIUM FENOMENA MEDAN ELEKTROMAGNETIK
JURUSAN TEKNIK ELEKTRO FAKULTAS TEKNIK
UNIVERSITAS SRIWIJAYA 2015/2016
memperhitungkan frekuensi (f ) sebagai hasil kebalikan dari periode (T ), seperti
nampak dari rumus di bawah ini :
Arus Bolak-Balik pada Induktor
Bilamana sebuah induktor dialiri arus bolak-balik, maka pada induktortersebut
akan timbul reaktansi induktif resistansi semu atau disebut jugadengan istilah
reaktansi induktansi dengan notasi XL. Besarnya nilai reaktansi induktif
tergantung dari besarnya nilai induktansi induktor L(Henry) dan frekuensi (Hz)
arus bolak-balik. Gambar dibawah ini memperlihatkanhubungan antara reaktansi
induktif terhadap frekuensi arus bolak-balik
Gambar . Hubungan reaktansi induktif terhadap frekuensi
Besarnya reaktansi induktif berbanding langsung dengan perubahan frekuensi
dan nilai induktansi induktor, semakin besar frekuensi arus bolak-balik dan
semakin besar nilai induktor, maka semakin besar nilai reaktansi induktif X L pada
induktor sebaliknya semakin kecil frekuensi arus bolak-balik dan semakin kecil
nilai dari induktansinya, maka semakin kecil nilai reaktansi induktif X L pada
induktor tersebut. Hubungan ini dapat ditulis seperti persamaan berikut :
AHMAD OKKY SAPUTRA
03121004071
AC
Pengaruh Frekuensi Terhadap Induktor Yang Dialiri Arus
FAJARIA KARTINI
03041381320005
LABORATORIUM FENOMENA MEDAN ELEKTROMAGNETIK
JURUSAN TEKNIK ELEKTRO FAKULTAS TEKNIK
UNIVERSITAS SRIWIJAYA 2015/2016
4.
PROSEDUR PERCOBAAN
1. Periksalah kelayakan dan kelengkapan alat sebelum menggunakan alat-alat
tesebut untuk praktikum.
2. Mulailah dengan merangkai Electromagnetism Trainer 12-100 terlebih
dahulu. Rangkilah dengan menggunakan jumper (kabel penghubung) yang
tersedia sehingga rangkaian pada papan ET 12-100 sesuai dengan petunjuk
gambar yang tertera pada praktiku ini.
3. Setelah jumper telah selesai dirangkai diatas ET 12-100, maka pastikan
kembali apakah rangkain yang dipasang dalam keadaan benar.
4. Hidupkan osiloskop dengan menggunakan channel yang berfungsi dengan
baik untuk melihat hasil bentuk gelombang. Letakkan pengait (steak) dan
jumper osiloskop ke posisi sesuai dengan gambar.
5. Lakukan hal yang sama terhadap Function Generator 4-16 kHz, 20 V pkpk sine. Setelah rangkain sudah benar, maka alat bisa dihidupkan secara
bersama.
6. Kemudian aturlah Vpk-pk di Function Generator 4-16 kHz, 20 V pk-pk
sine sesuai dengan nilai yang telah ditentukan pada tabel dibawah ini.
7. Lakukan pengamatan terhadap bentuk gelombang yang didapat pada
osiloskop dan lihat apa pengaruh yang terjadi selama frekuensi yang yang
digunakan berbeda-beda.
8. Setelah percobaan selesai dilakukan, maka matikan alat-alat percobaan
sesuai dengan prosedur dari asisten yang mengajar.
AHMAD OKKY SAPUTRA
03121004071
AC
Pengaruh Frekuensi Terhadap Induktor Yang Dialiri Arus
FAJARIA KARTINI
03041381320005
LABORATORIUM FENOMENA MEDAN ELEKTROMAGNETIK
JURUSAN TEKNIK ELEKTRO FAKULTAS TEKNIK
UNIVERSITAS SRIWIJAYA 2015/2016
Gambar 4.1. Diagram Rangkaian
AHMAD OKKY SAPUTRA
03121004071
AC
Pengaruh Frekuensi Terhadap Induktor Yang Dialiri Arus
FAJARIA KARTINI
03041381320005
LABORATORIUM FENOMENA MEDAN ELEKTROMAGNETIK
JURUSAN TEKNIK ELEKTRO FAKULTAS TEKNIK
UNIVERSITAS SRIWIJAYA 2015/2016
5. DATA HASIL PERCOBAAN
a. Tabel Tegangan, Arus Terukur, Impedansi Terukur dan Impedansi Terhitung
1). Untuk f = 18 Hz dan L = 0,25 Henry
V (Volt)
9
10
11
12
13
ITerukur (mA)
132,12
143,06
216,62
243,51
256,00
ZTerukur (Ω)
45,413
69,900
50,780
49,279
50,781
ZTerhitung (Ω)
28,26
2). Untuk f = 19 Hz dan L = 0,25 Henry
V (Volt)
9
10
11
12
13
ITerukur (mA)
137,92
153,25
232,27
253,38
266,51
ZTerukur (Ω)
65,255
65,252
47,358
47,359
48,778
ZTerhitung (Ω)
ZTerukur (Ω)
62,643
62,644
62,642
62,643
ZTerhitung (Ω)
29,83
3). Untuk f = 20 Hz dan L = 0,25 Henry
V (Volt)
9
10
11
12
AHMAD OKKY SAPUTRA
03121004071
AC
ITerukur (mA)
143,67
159,63
175,60
191,56
31,40
Pengaruh Frekuensi Terhadap Induktor Yang Dialiri Arus
FAJARIA KARTINI
03041381320005
LABORATORIUM FENOMENA MEDAN ELEKTROMAGNETIK
JURUSAN TEKNIK ELEKTRO FAKULTAS TEKNIK
UNIVERSITAS SRIWIJAYA 2015/2016
13
207,52
62,644
4). Untuk f = 21 Hz dan L = 0,25 Henry
V (Volt)
9
10
11
12
13
ITerukur (mA)
124,94
144,31
182,36
192,21
215,52
ZTerukur (Ω)
72,034
69,295
60,320
62,431
60,319
ZTerhitung (Ω)
32,97
b. Tabel Impedansi Rata-Rata
Frekuensi (Hz)
18
19
20
21
AHMAD OKKY SAPUTRA
03121004071
AC
ZRata-Rata (Ω)
53,2306
54,8004
62,6432
64,8798
Pengaruh Frekuensi Terhadap Induktor Yang Dialiri Arus
FAJARIA KARTINI
03041381320005
LABORATORIUM FENOMENA MEDAN ELEKTROMAGNETIK
JURUSAN TEKNIK ELEKTRO FAKULTAS TEKNIK
UNIVERSITAS SRIWIJAYA 2015/2016
6. PENGOLAHAN DATA
a. Mencari ZTerukur
1). Untuk f = 18 Hz dan L = 0,5 Henry
ZTerukur 1 =
ZTerukur 2 =
ZTerukur 3 =
V
I Terukur
V
I Terukur
V
I Terukur
AHMAD OKKY SAPUTRA
03121004071
AC
=
9Volt
132,12 mA
=
6 Volt
0,13212 A
= 45,413 ohm
=
10Volt
143,06 mA
=
10Volt
0,14306 A
= 69,900 ohm
=
11 Volt
216,62 mA
=
11 Volt
0,21662 A
= 50,780 ohm
Pengaruh Frekuensi Terhadap Induktor Yang Dialiri Arus
FAJARIA KARTINI
03041381320005
LABORATORIUM FENOMENA MEDAN ELEKTROMAGNETIK
JURUSAN TEKNIK ELEKTRO FAKULTAS TEKNIK
UNIVERSITAS SRIWIJAYA 2015/2016
ZTerukur 4 =
ZTerukur 5 =
V
I Terukur
V
I Terukur
=
12Volt
243,51 mA
=
12Volt
0,24351 A
= 49,279 ohm
=
13Volt
256,00 mA
=
13Volt
0,25600 A
= 50,781 ohm
2). Untuk f = 19 Hz dan L = 0,25 Henry
ZTerukur 1 =
ZTerukur 2 =
ZTerukur 3 =
ZTerukur 4 =
ZTerukur 5 =
V
I Terukur
V
I Terukur
V
I Terukur
V
I Terukur
V
I Terukur
=
9Volt
137,92 mA
=
9Volt
0,13792 A
= 65,255 ohm
=
10 Volt
153,25 mA
=
10Volt
0,15325 A
= 65,252 ohm
=
11 Volt
232,27 mA
=
11 Volt
0,23227 A
= 47,358 ohm
=
12Volt
253,38 mA
=
12Volt
0,25338 A
= 47,359 ohm
=
13 Volt
266,51 mA
=
13 Volt
0,26651 A
= 48,778 ohm
3). Untuk f = 20 Hz dan L = 0,25 Henry
ZTerukur 1 =
ZTerukur 2 =
V
I Terukur
V
I Terukur
AHMAD OKKY SAPUTRA
03121004071
AC
=
9 Volt
143,67 mA
=
9 Volt
0,14367 A
= 62,643 ohm
=
10 Volt
159,63 mA
=
10Volt
0,15963 A
= 62,644 ohm
Pengaruh Frekuensi Terhadap Induktor Yang Dialiri Arus
FAJARIA KARTINI
03041381320005
LABORATORIUM FENOMENA MEDAN ELEKTROMAGNETIK
JURUSAN TEKNIK ELEKTRO FAKULTAS TEKNIK
UNIVERSITAS SRIWIJAYA 2015/2016
ZTerukur 3 =
ZTerukur 4 =
ZTerukur 5 =
V
I Terukur
V
I Terukur
V
I Terukur
=
11 Volt
175,60 mA
=
11 Volt
0,17560 A
= 62,642 ohm
=
12Volt
191,56 mA
=
12Volt
0,19156 A
= 62,643 ohm
=
13 Volt
207,52 mA
=
13 Volt
0,20752 A
= 62,644 ohm
4). Untuk f = 21 Hz dan L = 0,25 Henry
ZTerukur 1 =
ZTerukur 2 =
ZTerukur 3 =
ZTerukur 4 =
ZTerukur 5 =
V
I Terukur
V
I Terukur
V
I Terukur
V
I Terukur
V
I Terukur
=
9 Volt
124,94 mA
=
9 Volt
0,12494 A
= 72,034 ohm
=
10 Volt
144,31 mA
=
10 Volt
0,14431 A
= 69,295 ohm
=
11 Volt
182,36 mA
=
11 Volt
0,18236 A
= 60,320 ohm
=
12Volt
192,21 mA
=
12Volt
0,19221 A
= 62,431 ohm
=
13 Volt
215,52 mA
=
13 Volt
0,21552 A
= 60,319 ohm
b. Mencari ZTerhitung
1). Untuk f = 18 Hz dan L = 0,25 Henry
AHMAD OKKY SAPUTRA
03121004071
AC
Pengaruh Frekuensi Terhadap Induktor Yang Dialiri Arus
FAJARIA KARTINI
03041381320005
LABORATORIUM FENOMENA MEDAN ELEKTROMAGNETIK
JURUSAN TEKNIK ELEKTRO FAKULTAS TEKNIK
UNIVERSITAS SRIWIJAYA 2015/2016
ZTerhitung = ω x L
ZTerhitung = 2 x π x f x L
ZTerhitung = 2 x π x 18 x 0,25
ZTerhitung = 28,26 ohm
2). Untuk f = 19 Hz dan L = 0,25 Henry
ZTerhitung = ω x L
ZTerhitung = 2 x π x f x L
ZTerhitung = 2 x π x 19 x 0,25
ZTerhitung = 29,83 ohm
3). Untuk f = 20 Hz dan L = 0,25 Henry
ZTerhitung = ω x L
ZTerhitung = 2 x π x f x L
ZTerhitung = 2 x π x 20 x 0,25
ZTerhitung = 31,40 ohm
4). Untuk f = 21 Hz dan L = 0,25 Henry
ZTerhitung = ω x L
ZTerhitung = 2 x π x f x L
ZTerhitung = 2 x π x 21 x 0,25
ZTerhitung = 32,97 ohm
c. Mencari ZRata-Rata
1). Untuk f = 18 Hz dan L = 0,25 Henry
AHMAD OKKY SAPUTRA
03121004071
AC
Pengaruh Frekuensi Terhadap Induktor Yang Dialiri Arus
FAJARIA KARTINI
03041381320005
LABORATORIUM FENOMENA MEDAN ELEKTROMAGNETIK
JURUSAN TEKNIK ELEKTRO FAKULTAS TEKNIK
UNIVERSITAS SRIWIJAYA 2015/2016
ZRata-Rata =
Z Terukur 1 + ZTerukur 2+ Z Terukur 3 + Z Terukur 4 + Z Terukur 5
5
ZRata-Rata=
45,413 ohm+ 69,900 ohm+50,780 ohm +49,279 ohm +50,781 ohm
5
ZRata-Rata =
266,153 ohm
5
ZRata-Rata = 53,2306 ohm
2). Untuk f = 19 Hz dan L = 0,25 Henry
ZRata-Rata =
Z Terukur 1 + ZTerukur 2+ Z Terukur 3 + Z Terukur 4 + Z Terukur 5
5
ZRata-Rata
=
65,255 ohm +65,252 ohm+ 47,358 ohm+ 47,359 ohm+ 48,778 ohm
5
ZRata-Rata =
274,002 ohm
5
ZRata-Rata = 54,8004 ohm
3). Untuk f = 20 Hz dan L = 0,25 Henry
ZRata-Rata =
Z Terukur 1 + ZTerukur 2+ Z Terukur 3 + Z Terukur 4 + Z Terukur 5
5
ZRata-Rata
=
62,643 ohm +62,644 ohm +62,642 ohm+ 62,643 ohm+62,644 ohm
5
ZRata-Rata =
313,216 ohm
5
ZRata-Rata = 62,6432 ohm
AHMAD OKKY SAPUTRA
03121004071
AC
Pengaruh Frekuensi Terhadap Induktor Yang Dialiri Arus
FAJARIA KARTINI
03041381320005
LABORATORIUM FENOMENA MEDAN ELEKTROMAGNETIK
JURUSAN TEKNIK ELEKTRO FAKULTAS TEKNIK
UNIVERSITAS SRIWIJAYA 2015/2016
4). Untuk f = 21 Hz dan L = 0,25 Henry
ZRata-Rata =
Z Terukur 1 + ZTerukur 2+ Z Terukur 3 + Z Terukur 4 + Z Terukur 5
5
ZRata-Rata
=
72,034 ohm+69,295 ohm +60,320 ohm+ 62,431 ohm+60,319 ohm
5
ZRata-Rata =
324,399 ohm
5
ZRata-Rata = 64,8798 ohm
7. ANALISA HASIL PERCOBAAN
Pada praktikum keempat (4) ini praktikan telah melakukan percobaan
tentang pengaruh frekuensi terhadap inductor yang dialiri arus AC (Alternating
Current) yang bertujuan untuk mempelajari pengaruh frekuensi dan melihat
bentuk gelombang keluaran akibat pengaruh frekuensi terhadap induktor yang
dialiri arus AC yang disimulasikan pada software Livewire. Dengan menggunakan
software Livewire praktikan akan dapat melihat bagaimana bentuk gelombang
yang dihasilkan dari percobaan tersebut.
Percobaan ini bertujuan untuk mempelajari pengaruh frekuensi dan melihat
bentuk gelombang keluaran akibat pengaruh frekuensi terhadap inductor yang
dialiri arus AC. Dari hasil percobaan yang telah dilakukan didapatkan hasil bahwa
nilai arus terukur (Iterukur) baik pada frekuensi 18 Hz, 19 Hz, 20 Hz maupun 21
Hz semakin meningkat. Hal ini dikarenakan hubungan antara tegangan (V)
berbanding lurus dengan nilai arus (I), semakin besar nilai tegangan maka
semakin besar pula nilai arus yang terukur. Pada nilai impedansi rata-rata (Zratarata) mengalami kenaikan hal ini dikarenakan oleh jumlah dari kelima impedansi
terukur (Zterukur) yang semakin besar pada 5 frekuensi yaitu, 18 Hz, 19 Hz, 20
Hz, dan 21 Hz.
AHMAD OKKY SAPUTRA
03121004071
AC
Pengaruh Frekuensi Terhadap Induktor Yang Dialiri Arus
FAJARIA KARTINI
03041381320005
LABORATORIUM FENOMENA MEDAN ELEKTROMAGNETIK
JURUSAN TEKNIK ELEKTRO FAKULTAS TEKNIK
UNIVERSITAS SRIWIJAYA 2015/2016
Dari hasil percobaan atau simulasi dengan menggunakan software Livewire
gelombang yang muncul atau terbentuk pada grafik osiloskop adalah gelombang
sinusoidal karena sumber yang digunakan pada rangkaian adalah sumber AC.
Pada grafik tersebut nilai frekuensi juga menentukan lama atau tidaknya
gelombang untuk mencapai puncak, semakin besar frekuensi maka semakin
singkat waktu yang dibutuhkan suatu gelombang untuk mencapai puncak. Begitu
juga pada nilai impedansi terhitung (Zterhitung), nilai yang didapatkan dari hasil
perhitungan semakin meningkat hal ini juga disebabkan oleh nilai frekuensi yang
semakin besar.
8. KESIMPULAN
1. Semakin besar nilai tegangan maka semakin besar pula nilai arus yang terukur.
2. Semakin besar frekuensi maka semakin singkat waktu yang dibutuhkan
gelombang untuk mencapai puncak.
3. Gelombang yang terbentuk pada grafik adalah gelombang sinusoidal karena
menggunakan sumber AC.
4. Semakin besar nilai frekuensi dan inductor, maka nilai Zterukur akan semakin
besar.
5. Nilai impedansi terhitung (Zterhitung) yang didapatkan dari hasil perhitungan
semakin meningkat hal ini juga disebabkan oleh nilai frekuensi yang semakin
besar.
AHMAD OKKY SAPUTRA
03121004071
AC
Pengaruh Frekuensi Terhadap Induktor Yang Dialiri Arus
FAJARIA KARTINI
03041381320005
LABORATORIUM FENOMENA MEDAN ELEKTROMAGNETIK
JURUSAN TEKNIK ELEKTRO FAKULTAS TEKNIK
UNIVERSITAS SRIWIJAYA 2015/2016
9. TUGAS DAN JAWABAN
Soal :
1. Jelaskan apa yang dimaksud dengan Reluktansi, Fluks Bocor dan Ampere
Turn !
2. Jelaskan mengapa hanya sumber AC yang memiliki frekuensi sedangkan
sumber DC tidak !
3. Jelaskan fungsi frekuensi pada inductor !
4. Gambarkan inductor secara manual lengkap dengan sumber AC, arah arus,
arah medan magnet dana rah fluks magnetnya serta tentukan kutub utara
dan kutub selatan pada inti besinya !
5. Seutas kawat dengan spesifikasi :
ρ=2 x 10−7 Ωm
l=500 m
A=250mm
2
Kawat tersebut dibuat menjadi inductor dengan
X L=5 Ω . Berapa
impedansi kawat (Z) ?
Jawab :
1.
Reluktansi adalah seberapa sulit garis gaya magnet melewati
sebuah benda. Secara teknis, reluktansi adalah sebuah ukuran kebalikan
AHMAD OKKY SAPUTRA
03121004071
AC
Pengaruh Frekuensi Terhadap Induktor Yang Dialiri Arus
FAJARIA KARTINI
03041381320005
LABORATORIUM FENOMENA MEDAN ELEKTROMAGNETIK
JURUSAN TEKNIK ELEKTRO FAKULTAS TEKNIK
UNIVERSITAS SRIWIJAYA 2015/2016
dari benda yang memiliki fluks magnet. Contoh: Besi dan baja memiliki
reluktansi yang rendah dan udara memiliki reluktansi tinggi.
Fluks Bocor; kebocoran fluks terjadi karena ada beberapa fluks
yang tidak menembus inti besi dan hanya melewati salah satu kumparan
transformator saja. Fluks yang bocor ini akan menghasilkan induktansi diri
pada lilitan primer dan sekunder sehingga akan berpengaruh terhadap nilai
daya yang disuplai dari sisi primer ke sisi sekunder transformator.
ɸp = ɸm + ɸLP
Dimana :
ɸp = Total fluks primer rata-rata.
ɸm = Fluks bocor yang menghubungkan primer ke
sekunder.
ɸLP = Fluks bocor pada kumparan primer.
ɸs = ɸm + ɸLs
Dimana :
ɸp = Total fluks primer rata-rata.
ɸm = Fluks
bocor
yang
menghubungkan
primer
ke
sekunder.
ɸLP = Fluks bocor pada kumparan primer.
AHMAD OKKY SAPUTRA
03121004071
AC
Pengaruh Frekuensi Terhadap Induktor Yang Dialiri Arus
FAJARIA KARTINI
03041381320005
LABORATORIUM FENOMENA MEDAN ELEKTROMAGNETIK
JURUSAN TEKNIK ELEKTRO FAKULTAS TEKNIK
UNIVERSITAS SRIWIJAYA 2015/2016
Ampere –turn Ni ini dikenal sebagai gaya gerak magnet (ggm) dan
dinyatakan dengan notasi Á. Gaya gerak magnet (ggm) adalah perbedaan
potensial magnet yang cenderung menggerakkan fluks disekitar cincin
toroidal. Gerak fluks disekitar cincin, selain ditentukan oleh besaran ggm,
juga merupakan fungsi dari tahanan inti besi yang membawa fluks tersebut
. Tahanan inti besi itu disebut reluktansi  dari rangkaian magnet.
2. Arus AC atau alternating current merupakan bentuk lain dari arus listrik,
Arus AC berbeda dengan arus DC. Arus AC besar arusnya berubah ubah
dengan frekuensi tertentu.
Gambar di atas merupakan gambar arus / tegangan AC yang terlihat dari
Osciloscope dan lambang arus AC. Dari gambar tersebut terlihat bahwa
besar arus atau tegangan AC berubah-ubah dari nilai positif ke negatif
berulang-ulang setiap satuan waktu, jadi untuk arus AC ini memiliki
frekuensi tertentu sedangkan Arus DC frekuensinya 0 atau tidak memiliki
frekuensi.
3.
Peran frekuensi secara tidak langsung pada Induktansi Bersama
yakni dalam hal menghasilkan fluksi akibat pergerakkan sudut dari fluksifluksi saat kumparan dialiri oleh arus listrik. Jika terdapat dua kumparan
AHMAD OKKY SAPUTRA
03121004071
AC
Pengaruh Frekuensi Terhadap Induktor Yang Dialiri Arus
FAJARIA KARTINI
03041381320005
LABORATORIUM FENOMENA MEDAN ELEKTROMAGNETIK
JURUSAN TEKNIK ELEKTRO FAKULTAS TEKNIK
UNIVERSITAS SRIWIJAYA 2015/2016
maka dengan arah yang saling memperkuat sehingga terjadi induktansi
bersama. Frekuensi sebanding lurus dalam memberikan pergerakan fluksifluksi pada kumparan satu maupun dua sehingga saat arahnya saling
bersama dapat menimbulkan nilai Induktansi Bersama (M).
Apabila dua kumparan saling berdekatan, seperti pada Gambar 4,
maka sebuah arus tetap I di dalam sebuah kumparan akan menghasilkan
sebuah fluks magnetik Φ yang mengitari kumparan lainnya, dan
menginduksi ggl pada kumparan tersebut.
Gambar 4. Perubahan arus di salah satu
kumparan akan
menginduksi arus pada kumparan yang lain.
4.
AHMAD OKKY SAPUTRA
03121004071
AC
Pengaruh Frekuensi Terhadap Induktor Yang Dialiri Arus
FAJARIA KARTINI
03041381320005
LABORATORIUM FENOMENA MEDAN ELEKTROMAGNETIK
JURUSAN TEKNIK ELEKTRO FAKULTAS TEKNIK
UNIVERSITAS SRIWIJAYA 2015/2016
5. Dik: :
−7
ρ=2 x 10 Ωm
l=500 m
A=250mm 2
X L=5 Ω
Dit :
Z (impedansi)
Jwb :
R= ρ
l
A
−7
R=2 x 10 Ωm
500 m
250 x 10−6 mm2
R=0,4 Ω
Z =R + j X L
Z =0,4+ j5 Ω
Z =5