PRAKTIKUM 4 PENGARUH FREKUENSI TERHADAP

(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 Osiloskop 2 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 induktor 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 kapasitor, sering kali kita kenal dengan R, X L _{dan X} C _{. Dalam praktikum ini lebih kita}

tekankan pada nilai X L _{atau nilai induktansi dari sebuah inductor. Induktansi dapat} digolongkan seperti padapenjelasan berikut :

a. Induktansi diri

(2)

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

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.

(3)

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

(4)

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 memperhitungkan frekuensi (f ) sebagai hasil kebalikan dari periode (T ), seperti nampak dari rumus di bawah ini :

Arus Bolak-Balik pada Induktor

(5)

Gambar . Hubungan reaktansi induktif terhadap frekuensi

(6)

4.3.1 Pengertian dan Fungsi Induktor [11]

Induktor atau kumparan adalah salah satu komponen pasif elektronika yang tersusun dari lilitan kawat dan bisa menghasilkan medan magnet bila dialiri arus listrik dan sebaliknya bisa menghasilkan listrik bila diberi medan magnet. Induktor termasuk komponen elektronika yang bisa 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.

(7)

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:

 Frekuensi tinggi pada spul antena dan osilator

 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

(8)

4.3.2 Simbol dan Jenis Induktor [12]

Berikut ini adalah Simbol-simbol Induktor :

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

(9)

 Torroidal Core Inductor – Menggunakan Inti yang berbentuk O Ring (bentuk dengan keinginan. Inti dari Variable Inductor pada umumnya terbuat dari bahan Ferit yang dapat diputar-putar.

4.3.3 Cara Kerja Induktor [13]

Ketika arus mulai dialirkan ke induktor maka, induktor akan mulai menghasilkan medan magnet diakibatkan oleh perubahan arus listrik ke medan 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 magnetik 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 swtich pada rangkaian maka, lampu akan mnyala 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.

(10)

Namun, ketika medan magnet terbentuk, arus kembali ke kondisi normal. atau dimanfaatkan untuk kegiatan elektronika yang kita lakukan dalam kehidupan sehari. Prinsip kerja dari induktor ini juga sering disebut dengan teori tangan kanan.

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

Beberapa contoh pengaplikasian induktor dalam dalam kegiatan sehari – hari adalah :

(11)

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.

 Busi Kendaraan Bermotor

(12)

breakdown udara yang membuat percikan api pada celah busi dan membakar bensin.

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 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.

(13)

(14)

4.4.2 DATA HASIL PERCOBAAN

(15)

(16)

(17)

5. Untuk Frekuensi 104 Hz, L = 6 H

z terukur

¿_IterukurV =_45,3713_mA=¿ _{0,2865 kΩ}

z terukur

¿_IterukurV =_80,2723_mA=0,2865k_Ω

(18)

Z rata-rata

Z Rata-rata

=

0,1912+0,2121₃ +0,1962

= 0,1998 kΩ

2.

Untuk Frekuensi 44 Hz, L = 6 H

Z Rata-rata

=

0,5280+0,5151₃ +0,5180

= 0,5203 kΩ

Z Rata-rata

=

0,4072+0,3968₃ +0,3947

= 0,3995kΩ

Z Rata-rata

=

0,4072+0,3968₃ +0,3947

= 0,3995kΩ

Z Rata-rata

=

0,2865+0,2865₃ +0,2865

= 0,2865 kΩ

(19)

XL =2Πfl=2×3,14×5×6=188,4_H

XL =2Πfl=2×3,14×44×6=¿1657,92 H 3. Untuk Frekuensi 59 Hz, L = 6 H

XL =2Πfl=2×3,14×104×6=¿3918,72 H

(20)

1. Cari jurnal tentang penggunaan inductor yang berhubungan dengan motor DC! Terlampir

2. Jelaskan apa itu motor DC!

Motor DC adalah jenis motor listrik yang bekerja menggunakan sumber tegangan DC. Motor DC atau motor arus searah sebagaimana namanya, menggunakan arus langsung dan tidak langsung/direct-unidirectional. Motor DC digunakan pada penggunaan khusus dimana diperlukan penyalaan torque yang tinggi atau percepatan yang tetap untuk kisaran kecepatan yang luas. Induksi adalah timbulnya daya gerak listrik. Maka induksi motor DC adalah timbulnya dayak gerak listrik yang berada pada motor DC

3. Apa pengaruh GGL terhadap induktor?

Apabila arus berubah melewati suatu kumparan atau solenoida, terjadi perubahan fluks magnetik di dalam kumparan yang akan menginduksi ggl pada arah yang berlawanan.聽

Ggl terinduksi ini berlawanan arah dengan perubahan fluks. Jika arus yang melalui kumparan meningkat, kenaikan fluks magnet akan menginduksi ggl dengan arah arus yang berlawanan dan cenderung untuk memperlambat kenaikan arus tersebut. Dapat disimpulkan bahwa ggl induksi 蔚 sebanding dengan laju perubahan arus yang dirumuskan :

(21)

4. Jelaskan mengapa hanya arus AC saja yang dapat membuat induktor menghasilkan fluks medan magnetik?

(22)

4.6 ANALISA HASIL PERCOBAAN

Pada praktikum kali ini kami melakukan sebuah percobaan yang berjudul Pengaruh frekuensi terhadap Indikator yang dialiri arus AC (arus bolak-balik). Pada percobaan ini kami tidak menggunakan alat melainkan menggunakan software yaitu Livewire. Pertama kali yang kami lakukan adalah menyusun rangkaian sesuai dengan prosedur percobaan dan membentuk gambar seperti pada lampiran. Disini kami menggunakan tegangan sebesar 13 V, 23 V, 33 V dan frekuensi yang bervariasi sesuai NIM yaitu 5 Hz, 44 Hz, 59 Hz, 69 Hz dan 104 Hz dan menggunakan induktor sebesar 6 Henry.

(23)

4.7 KESIMPULAN

1. Semakin besar frekuensi maka semakin cepat pula gelombang merambat

2. Nilai tegangan akan mempengaruhi tinggi puncak dari satu bukit atau setengah gelombang (tegangan maksimum)

3. Semakin kecil arus yang mengalir pada suatu rangkaian maka semakin besar impedansinya

4. Besarnya impedansi akan berbanding lurus dengan besarnya induktansi

(24)

Daftar Pustaka

[11] Rudiawan, Eko. 2013. Pengertian dan Fungsi Induktor, (Online: http://dasar e lektronika.com/pengertian-dan-fungsi-induktor/ ). Diakses pada tanggal 4 Oktober 2017

[12] 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 4 Oktober 2017.

(25)

LAMPIRAN GRAFIK

1. Grafik dengan V = 13 V, f = 5 Hz, L = 6 H

2. Grafik dengan V = 23, f = 5 Hz, L = 6 H

(26)

4. Grafik dengan V = 13 v, f = 44 Hz, L = 6H

5. Grafik dengan V = 23 V, f = 44 Hz, L = 6H

(27)

8. Grafik dengan V = 23v, f = 59 Hz, L = 6H

(28)

(29)

(30)

Lampiran Kesalahan

(31)

(32)