Pengaruh Frekuensi Terhadap Induktor Yan

(1)

PRAKTIKUM IV

PENGARUH FREKUENSI TERHADAP INDUKTOR

YANG DIALIRI ARUS AC

4.1. TUJUAN

Untuk mempelajari pengaruh frekuensi dan melihat bentuk gelombang keluaran akibat pengaruh frekuensi terhadap induktor yang dialiri arus AC.

4.2. ALAT DAN BAHAN

Electromagnetism Trainer 12-100 Osiloskop2 channel

Milliammeter, 0-10 mA AC

Function Generator 4-16 kHz, 20 V pk-pk sine

4.3. 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 inductor mari kita mengingat terlebih dahulu rumus dari suatu impedansi. Nilai impedansi dapat dihitung dengan rumus :

|Z|=

V

_I

rms

Impedansi seperti yang kita ketahui terdiri dari nilai resistor, inductor dan

(2)

lebih kita tekankan pada nilai X L _{atau nilai induktansi dari sebuah inductor.}

Induktansi dapat digolongkan seperti pada penjelasan 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 hokum 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.

(3)

Sebuah inductor 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 inductor dan resistor yang dicatu tegangan bolak-balik sinusoidal

Apabila inductor dan resistor disusun secara seri dan dicatu dengan tegangan bolak-balik sinusoidal maka persamaannya dapat dituliskan sebagai berikut.

(4)

Sedangkan tegangan jatuh pada inductor dapat diturunkan dari persamaan arus dengan hubungannya dengan ggl seperti pada persamaan sebelumnya

Bila dinyatakan dalam tegangan efektif

Dimana

f adalah frekuens itegangan masukan

Dari persamaan tersebut dapat dilihat pengaruh frekuensi terhadap tegangan pada induktor. Semakin besar frekuensi akan menyebabkan semakin besarnya tegangan induktor.

(5)

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 daribesarnya nilai induktansi induktor L(Henry) dan frekuensi (Hz) arus bolak-balik. Gambar dibawah ini memperlihatkan hubungan antara reaktansi induktif terhadap frekuensi arus bolak-balik

Gambar . Hubungan reaktansi induktif terhadap frekuensi

(6)

4.4. 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 pk-pk sine. Setelah rangkain sudah benar, maka alat bisa dihidupk-pkan 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.

(7)

(8)

4.3.1 Pengertian dan Fungsi Induktor [12]

Induktor atau kumparan adalah salah satu komponen pasif elektronika yang tersusun dari lilitan kawat dan bias menghasilkan medan magnet bila dialiri arus listrik dan sebaliknya bias menghasilkan listrik bila diberi medan magnet. Induktor termasuk komponen elektronika yang bias menyimpan muatan listrik. Pada umumnya induktor dibuat dari kawat penghantar tembaga yang berbentuk kumparan atau lilitan. Induktor bersama kapasitor dapat berfungsi sebagai rangkaian resonator yang dapat beresonansi pada frekuensi tertentu. Henry disebut satuan induktansi dimana( h = henry, mh = mili henry, uh = mikro henry, nh = nano henry ) dengan notasi penulisan huruf l.

Suatu inductor disebut ideal jika mempunyai induktansi, namun tanpa resistansi atau kapasitansi, dan tidak memboroskan energi. Pada kenyataanya sebuah inductor adalah kombinasi dari induktansi, beberapa resistansi dan beberapa kapasitansi. Lantaran kapasitas parasitnyaitu inductor bias menjadi sirkuit resonansi pada suatu frekuensi. Induktor berinti magnet tak hanya memboroskan energy pada resistansi kawat, namun bias memboroskan energi di dalam inti karena dampak histeresis, dan bias mengalami non linearitas karena adanya penjenuhan pada arus tinggi.

Ada beberapa kegunaan induktor, diantaranya :

 Sebagai pemroses sinyal pada rangkaian analog

 Dapat menghilangkan noise ( dengung )

 Dapat mencegah interferensi frekuensi radio

 Sebagai komponen utama pembuatan transformator

 Sebagai filter pada rangkaian power supply

Berdasarkan kegunaannya tersebut induktor bekerja pada:

(9)

 Frekuensi menengah pada spul MF

 Frekuensi rendah pada trafo input, trafo output, spul speaker, trafo tenaga, spul relay dan spul penyaring

Sedangkan fungsi induktor adalah :

 Penyimpan arus listrik dalam bentuk medan magnet

 Menahan arus bolak-balik ( AC )

 Meneruskan / meloloskan arus searah ( DC )

 Sebagai penapis (filter) Sebagai penalaan (tuning)

 Kumparan/coil ada yang memiliki inti udara, inti besi, atau inti ferit

 Tempat terjadinya gaya magnet

 Pelipat ganda tegangan

 Pembangkit getaran

4.3.2 Simbol dan Jenis Induktor [13]

(10)

Nilai Induktansi sebuah Induktor (Coil) tergantung pada 4 faktor, diantaranya adalah :

 Jumlah Lilitan, semakin banyak lilitannya semakin tinggi Induktasinya

 Diameter Induktor, Semakin besar diameternya semakin tinggi pula induktansinya

 Permeabilitas Inti, yaitu bahan Inti yang digunakan seperti Udara, Besi ataupun Ferit.

 Ukuran Panjang Induktor, semakin pendek inductor (Koil) tersebut semakin tinggi induktansinya.

Berdasarkan bentuk dan bahan inti-nya, Induktor dapat dibagi menjadi beberapa jenis, diantaranya adalah :

 Air Core Inductor – Menggunakan Udara sebagai Intinya

 Iron Core Inductor – Menggunakan bahan Besi sebagai Intinya

 Ferrite Core Inductor – Menggunakan bahan Ferit sebagai Intinya

 Torroidal Core Inductor – Menggunakan Inti yang berbentuk O Ring (bentukDonat)

 Laminated Core Induction – Menggunakan Inti yang terdiri dari beberapa lapis lempengan logam yang ditempelkan secara paralel. Masing-masing lempengan logam diberikan Isolator.

 Variable Inductor – Induktor yang nilai induktansinya dapat diatur sesuai dengan keinginan. Intidari Variable Inductor pada umumnya terbuat dari bahan Ferit yang dapat diputar-putar.

4.3.3 Cara Kerja Induktor [14]

(11)

magnet dengan tidak mengubah tegangan listriknya. Perubahan yang terjadi biasa disebut dengan fluks magnet.

Perubahan arus listrik yang mengalir pada lilitan inti besi akan menghasilkan medan magnet disekitar kumparan tersebut sehingga, besi tersebut akan berubah menjadi magnet selama mendapat arus magnetic dari sumber daya baik berupa arus bolak balik (AC) maupun arus searah (DC).

Biar lebih jelasnya, kita membuat suatu rangkaian listrik yang terdiri dari baterai, lampu pijar, switch yang terhubung paralel dengan sebuah induktor. Saat menekan switch pada rangkaian maka, lampu akan menyala dengan terang pada awalnya sebelum mengalami peredupan pada intensitas cahaya yang lebih rendah.

Efek yang sama saat switch dimatikan atau tidak ditekan yaitu lampu mengalami berhenti memancarkan cahaya sepenuhnya.

Hal ini disebabkan oleh adanya induktasi. Dimana, ketika adaanya arus yang mulai mengalir melalui kumparan inductor akan menimbulkan reaksi perubahan menjadi medan magnet yang mencoba menghentikan arus yang mengalir melalui kumparan dengan menghasilkan arus kedia. Tetapi, dalam arah yang berlawanan.

Namun, ketika medan magnet terbentuk, arus kembali ke kondisi normal. Atau saat arus dimatikan, medan magnet yang terbentuk mencoba untuk mempertahankan aliran arus listrik yang terdapat pada koil sampai arus yang dihasilkan tidak bias dipertahankan dan menghilang akibat tidak lagi adanya arus yang mengalir yang membuat lampu hanya menyala sebentar.

(12)

Dalam pengaplikasiannya, inductor memiliki peran yang sangat banyak dalam penggunaan akan dalam peralatan elektronika dan mesin – mesin listrik. Induktor sendiri kebanyakan digunakan sebagai komponen yang akan bekerja secara otomatis jika suatu kondisi terpenuhi sehingga, dengan pengoperasiannya yang bekerja secara otomatis akan mempermudah dalam pengoperasian alat – alatel ektronika.

Beberapa contoh pengaplikasian induktor dalam kegiatan sehari – hariadalah :



Relay

(13)

 Busi Kendaraan Bermotor

Melihat gambar rangkaian sederhana pada busi motor diatas, dilihat dari rangkaian sebelah kiri merupakan rangkaian yang akan membuat busi motor menyala dan menghasilkan percikan bunga api yang akan membakar bensin kendaraan sehingga, motor dapat bekerja. Dari manapercikan bunga api tersebut dengan memanfaatkan sifat induktor ?

Awalnya, saklar diatas merupakan rangkaian tertutup yang membuat tidak adanya rangkaian dari pihak lain. Ketika dibuat menjadi rangkaian tertutup (rangkaian tengah) maka, sumber arus yang digunakan menjadi sumber arus searah dimana, hal tersebut tidak akan menghasilkan efek pada inductor dikarenakan tidak adanya perubahan arus yang membuat tidak terbentuknya medan magnet pada induktor.

(14)

4.4.2. DATA HASIL PERCOBAAN

a. Tabel Tegangan rms, Arus rms dan Impedansi terukur

(15)

44 294,52 149,395

b. Tabel Impedansi Rata – rata terhadap frekuensi

Frekuensi (Hz)

Zrata – rata (Ω) XL(Ω)

50 297,357 1884

54 276,505 2034,72

67 229,694 2524,56

77 198,279 2901,36

103 149,039 3881,04

4.4.3. PENGELOLAHAN DATA

a. Mencari Zterukur

Saat f = 50 Hz, L = 6 Henry.

(16)

Zterukur = Vrms_Irms=_0,0786524 =305,149Ohm

Saat f= 54 Hz, L = 6 Henry.

Saat F = 67 Hz, L = 6 Hendry.

(17)

(18)

XL= 2πfL = 2 (3,14) (54) (6) = 2034,72 Ω

Saat Frekuensi 67 Hz

XL= 2πfL = 2 (3,14) (67) (6) = 2524,56 Ω

XL= 2πfL = 2 (3,14) (77) (6) = 2901,36 Ω

XL= 2πfL = 2 (3,14) (67) (103) = 3881,04 Ω

4.5. TUGAS DAN JAWABAN

1. Carilah jurnal tentang kapasitas motor DC ! 2. Jelaskan apa pengaruh ggl pada inductor !

(19)

5. Jelaskan pengaplikasian inductor dalam kehidupan sehari-hari !

Jawaban :

1. Terlampir.

2. Pengaruh GGL pada inductor yaitu dapat menyebabkan perubahan medan magnet yang mengakibatkan gaya elektromotif lawan melalui GGL induksi yang bersifat menentang perubahan arus. Induktansi diukur berdasarkan jumlah gaya elektromotif yang ditimbulkan untuk setiap perubahan arus terhadap waktu. Sebagai contoh, sebuah induktor dengan induktansi 1 Henry menimbulkan gaya elektromotif sebesar 1 volt saat arus dalam indukutor berubah dengan kecepatan 1 ampere setiap sekon. Jumlah lilitan, ukuran lilitan, dan material inti menentukan induktansi. Induksi listrik itu adalah fenomena fisika yang apabila pada suatu benda yang tadinya netral atau (tidak bermuatan listrik) menjadi bermuatan listrik karena akibat adanya pengaruh dari gaya listrik atau dari benda yang bermuatan lain dan didekatkan padanya.

3. Satu gelombang adalah jarak yang ditempuh gelombang dalam satu periode ( waktu yang dibutuhkan untuk membentuk sebuah gelombang ) atau besarnya jarak satu bukit dan satu lembah. Dalam dunia elektro satu gelombang artinya satu kali putaran rotor.

4. Arus AC berasal dari perputaran turbin ( mekanik ) yang diubah ke listrik pada generator sehingga menghasilkan sebuah gelombang berupa sebuah gunung ( bagian positif ) dan lembah ( bagian negative ) sehingga arus yang timbul berupa sinusoidal

5. Relay merupakan salah satu komponen elektronika yang berfungsi untuk mengendalikan Besi sebagai saklar tersebut. Apabila rangkaian tersebut dialiri arus listrik walaupun sangat kecil. maka, relay tersebut akan bekerja sebagai saklar otomatis yang digunakan untuk menghidupkan ataupun mematikan laju berikutnya sesuai kondisi yang diberika pada relay.

(20)

4.6. ANALISA HASIL PERCOBAAN

Praktikum kali ini bertujuan untuk melihat pengaruh frekuensi, serta melihat bentuk gelombang keluaran akibat pengaruh frekuensi terhadap induktor yang dialiri arus AC. Pada praktikum kali ini alat yang kita gunakan adalah modul dan laptop yang harus dipegang setiap satu praktikan. Data yang diberi asisten berbeda untuk setiap praktikan. Pada praktikum ini, sebenarnya diperlukan alat modul electromagnetism trainer 12-100, osiloskop 2 channel, milliammeter 0-10 mA AC dan Function Generator 4-16 kHz, 20V pk - pk sine. Namun kami disini hanya menggunakan sebuah laptop dan aplikasi livewire.

Kemudian kami merangkai komponen-komponen Ammeter, Induktor, Signal Generator dan Osiloskop. Disini kami menggunakan nilai yang telah ditetapkan. Dengan menggunakan frekuensi yang disesuaikan dengan NIM pada masing – masing praktikan. Disini kami menggunakan frekuensi sebesar, 50 Hz, 54 Hz, 67 Hz, 77 Hz dan 103 Hz. Vrms sebesar 12 Volt, 24 Volt dan 44 Volt dengan nilai L sebesar 6 H. Nilai Irms ditentukan dari satu seperempat gelombangnya yang bisa dilihat pada komponen Ammeter pada rangkaian yang ada di aplikasi livewirenya. Sehingga didapatkan hasil berupa table yang ada pada data hasil percobaan dan pengolahan data yang dapat diselesaikan.

(21)

4.7. KESIMPULAN

1. Semakin besar frekuensi yang diberikan, maka Imax terukur yang dihasilkan pada satu seperempat gelombang akan semakin mengecil.

2. Nilai Zterukur maupun nilai ZHitung, berbanding lurus dengan Imax yang terukur dalam percobaan.

3. Semakin besar frekuensi, maka nilai ZTerukur maupun ZHitung akan bertambah juga.

4. Amplitudo gelombang yang dihasilkan dipengaruhi oleh waktu.

(22)

LAMPIRAN

1. Untuk L = 6 Hendry dan V = 12 Volt.

(23)

Saat F = 54 Hz.

(24)

Saat F = 77 Hz.

(25)

2. Untuk L = 6 Hendry dan V = 24 Volt.

Saat F = 50 Hz.

(26)

Saat F = 67 Hz.

(27)

Saat F = 103 Hz.

(28)

Saat F = 50 Hz.

Saat F = 54 Hz.

(29)

Saat F = 77 Hz.

(30)

(31)

DaftarPustaka

[12] Rudiawan, Eko. 2013. Pengertian dan Fungsi Induktor, (Online : http://dasarelektronika.com/pengertian-dan-fungsi-induktor/). Diakses pada tanggal 27 September 2017

[13] Kho, Dickson. 2015. Pengertian dan Fungsi Induktor Beserta Jenis-Jenis

Induktor, (Online :

http://teknikelektronika.com/pengertian-dan-fungsi-induktor-beserta- jenis-jenis-induktor/ ). Diakses pada tanggal 27 September 2017.