LAPORAN PRAKTIKUM 4 PENGARUH FREKUENSI T (1)

(1)

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

(2)

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.

(3)

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.

(4)

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

(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 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 XL pada

induktor sebaliknya semakin kecil frekuensi arus bolak-balik dan semakin kecil nilai dari induktansinya, maka semakin kecil nilai reaktansi induktif XL pada

(6)

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)

5. DATA HASIL PERCOBAAN

(9)

13 207,52 62,644

4). Untuk f = 21 Hz dan L = 0,25 Henry

V (Volt) ITerukur (mA) ZTerukur (Ω) ZTerhitung (Ω)

9 124,94 72,034

32,97

10 144,31 69,295

11 182,36 60,320

12 192,21 62,431

13 215,52 60,319

b. Tabel Impedansi Rata-Rata

Frekuensi (Hz) ZRata-Rata (Ω)

18 53,2306

19 54,8004

20 62,6432

(10)

(11)

(12)

(13)

(14)

ZRata-Rata =

Z_Terukur1+Z_Terukur₂+Z_Terukur3+Z_Terukur4+Z_Terukur5

5 ZRata-Rata = 53,2306 ohm

ZRata-Rata =

5

ZRata-Rata =

65,255ohm+65,252ohm+47,358ohm+47,359ohm+48,778ohm

5

ZRata-Rata = 274,002₅ ohm

ZRata-Rata = 54,8004 ohm

ZRata-Rata =

5

ZRata-Rata =

62,643ohm+62,644ohm+62,642ohm+62,643ohm+62,644ohm

5

ZRata-Rata = 313,216₅ ohm

(15)

ZRata-Rata =

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.

(16)

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.

(17)

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 :

(18)

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.

(19)

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 Â 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

(20)

maka dengan arah yang saling memperkuat sehingga terjadi induktansi bersama. Frekuensi sebanding lurus dalam memberikan pergerakan fluksi-fluksi 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.

(21)

(22)

DAFTAR PUSTAKA

Korps Asisten Laboratorium Fenomena Medan Elektromagnetik. 2015. Modul

Praktikum Fenomena Medan Elektromagnetik. Inderalaya: Jurusan Teknik Elektro Universitas Sriwijaya.

____. 2006. Bab 7 Arus dan Tegangan Bolak-Balik. (http://ondoc.logand.com/d /

3200/pdf, Diakses pada tanggal 25 September 2015 di Palembang).

____. 2007. Induktor. https://cnt121.wordpress.com/2007/11/14/induk tor/, Diakses pada tanggal 22 September 2015 di Palembang)

_____. 2013. Induktansi. http://perpustakaancyber.blogspot.com /

2013/04/pengertian-induktansi-diri-dan-induktansi-bersama-contoh-soal- induktor-jawaban-gaya-gerak-listrik-ggl-kumparan-solenoida-toroida-energi-penerapan.html, Diakses pada tanggal 22 September 2015 di Palembang)

_____. 2015. Analisa Arus AC pada Induktor, (

(23)

LAMPIRAN GAMBAR ALAT

Modul Electromagnetism Trainer 12-100

Multimeter

(24)

Jumper

Function Generator

LAMPIRAN GAMBAR GELOMBANG

1. Untuk f = 18 Hz, V = 9 Volt, dan L = 0,25 H

(25)

(26)