INDUKTANSI: RUMUS DAN UNIT, INDUKTANSI DIRI - DUDAS - 2025

The induktansi adalah milik sirkuit listrik di mana gaya gerak listrik karena aliran arus listrik dan variasi medan magnet terkait terjadi. Gaya gerak listrik ini dapat menghasilkan dua fenomena yang berdiferensiasi baik.

Yang pertama adalah induktansi yang tepat dalam kumparan, dan yang kedua sesuai dengan induktansi timbal balik, jika dua atau lebih kumparan digabungkan satu sama lain. Fenomena ini didasarkan pada Hukum Faraday yang juga dikenal sebagai hukum induksi elektromagnetik, yang menunjukkan bahwa medan listrik dapat dibangkitkan dari medan magnet variabel.

Pada tahun 1886 fisikawan Inggris, matematikawan, insinyur listrik dan operator radio Oliver Heaviside memberikan indikasi pertama induksi diri. Belakangan, fisikawan Amerika Joseph Henry juga memberikan kontribusi penting pada induksi elektromagnetik; maka unit pengukuran induktansi menggunakan namanya.

Demikian pula, fisikawan Jerman Heinrich Lenz mendalilkan hukum Lenz, yang menyatakan arah gaya gerak listrik induksi. Menurut Lenz, gaya yang disebabkan oleh perbedaan tegangan yang diterapkan ke konduktor ini berlawanan arah dengan arah arus yang mengalir melaluinya.

Induktansi adalah bagian dari impedansi rangkaian; Artinya, keberadaannya menyiratkan resistensi tertentu terhadap sirkulasi arus.

Rumus matematika

Induktansi biasanya diwakili oleh huruf "L", untuk menghormati kontribusi fisikawan Heinrich Lenz pada subjek.

Pemodelan matematis dari fenomena fisika melibatkan variabel listrik seperti fluks magnet, beda potensial dan arus listrik rangkaian penelitian.

Rumus intensitas arus

Secara matematis, rumus induktansi magnet didefinisikan sebagai hasil bagi antara fluks magnet dalam suatu elemen (sirkuit, kumparan listrik, loop, dll.), Dan arus listrik yang bersirkulasi melalui elemen tersebut.

Dalam rumus ini:

L: induktansi.

Φ: fluks magnet.

I: intensitas arus listrik.

N: jumlah kumparan di belitan.

Fluks magnet yang disebutkan dalam rumus ini adalah fluks yang dihasilkan semata-mata karena adanya sirkulasi arus listrik.

Agar pernyataan ini valid, fluks elektromagnetik lain yang dihasilkan oleh faktor eksternal seperti magnet, atau gelombang elektromagnetik di luar rangkaian studi tidak boleh dipertimbangkan.

Nilai induktansi berbanding terbalik dengan intensitas arus. Artinya semakin besar induktansi, semakin sedikit arus yang mengalir melalui rangkaian, begitu pula sebaliknya.

Untuk bagiannya, besarnya induktansi berbanding lurus dengan jumlah putaran (atau lilitan) yang membentuk kumparan. Semakin banyak kumparan yang dimiliki induktor, semakin besar nilai induktansinya.

Sifat ini juga bervariasi tergantung pada sifat fisik kawat konduktif yang membentuk kumparan, serta panjangnya.

Formula untuk tegangan induksi

Fluks magnet yang berhubungan dengan kumparan atau konduktor merupakan variabel yang sulit diukur. Akan tetapi, perbedaan potensial listrik yang disebabkan oleh variasi aliran tersebut adalah layak.

Variabel terakhir ini tidak lebih dari tegangan listrik, yang merupakan variabel yang dapat diukur melalui alat konvensional seperti voltmeter atau multimeter. Dengan demikian, ekspresi matematika yang menentukan tegangan pada terminal induktor adalah sebagai berikut:

Dalam ungkapan ini:

V _L : perbedaan potensial pada induktor.

L: induktansi.

∆I: diferensial saat ini.

∆t: perbedaan waktu.

Jika itu adalah single coil, maka V _L adalah tegangan self-induced induktor. Polaritas tegangan ini akan bergantung pada apakah besarnya arus meningkat (tanda positif) atau berkurang (tanda negatif) ketika bersirkulasi dari satu kutub ke kutub lainnya.

Akhirnya, saat menyelesaikan induktansi dari ekspresi matematika sebelumnya, diperoleh hal berikut:

Besarnya induktansi dapat diperoleh dengan membagi nilai tegangan yang diinduksi sendiri dengan perbedaan arus terhadap waktu.

Rumus untuk karakteristik induktor

Bahan pembuatan dan geometri induktor memainkan peran mendasar dalam nilai induktansi. Artinya, selain intensitas arusnya, ada faktor lain yang mempengaruhinya.

Rumus yang menggambarkan nilai induktansi sebagai fungsi dari sifat fisik sistem adalah sebagai berikut:

Dalam rumus ini:

L: induktansi.

N: jumlah putaran kumparan.

µ: permeabilitas magnetik material.

S: luas penampang inti.

l: panjang garis aliran.

Besarnya induktansi berbanding lurus dengan kuadrat jumlah lilitan, luas penampang kumparan, dan permeabilitas magnetis material.

Sementara itu, permeabilitas magnet adalah sifat material untuk menarik medan magnet dan dilintasi olehnya. Setiap material memiliki permeabilitas magnet yang berbeda.

Pada gilirannya, induktansi berbanding terbalik dengan panjang kumparan. Jika induktor sangat panjang, nilai induktansinya akan lebih kecil.

Satuan ukuran

Dalam sistem internasional (SI), satuan induktansi adalah henry, menurut nama fisikawan Amerika Joseph Henry.

Menurut rumus untuk menentukan induktansi sebagai fungsi fluks magnet dan intensitas arus, kita memiliki:

Di sisi lain, jika kita menentukan satuan pengukuran yang menyusun henry berdasarkan rumus induktansi sebagai fungsi dari tegangan induksi, kita memiliki:

Perlu dicatat bahwa, dalam satuan pengukuran, kedua ekspresi tersebut ekuivalen secara sempurna. Besaran induktansi yang paling umum biasanya dinyatakan dalam millihenries (mH) dan microhenries (μH).

Induktansi diri

Self-induction adalah fenomena yang terjadi ketika arus listrik mengalir melalui kumparan dan ini menginduksi gaya gerak listrik intrinsik dalam sistem.

Gaya gerak listrik ini disebut tegangan atau tegangan induksi, dan ini muncul sebagai akibat dari adanya fluks magnet variabel.

Gaya gerak listrik sebanding dengan laju perubahan arus yang mengalir melalui kumparan. Pada gilirannya, perbedaan tegangan baru ini menginduksi sirkulasi arus listrik baru yang berlawanan arah dengan arus primer rangkaian.

Induktansi diri terjadi sebagai akibat dari pengaruh yang diberikan rakitan pada dirinya sendiri, karena adanya medan magnet variabel.

Satuan pengukuran induktansi diri juga merupakan henry, dan biasanya direpresentasikan dalam literatur dengan huruf L.

Aspek yang relevan

Penting untuk membedakan di mana setiap fenomena terjadi: variasi temporal fluks magnet terjadi pada permukaan terbuka; yaitu, di sekitar kumparan bunga.

Sebaliknya, gaya gerak listrik yang diinduksi dalam sistem adalah beda potensial dalam loop tertutup yang membatasi permukaan sirkuit yang terbuka.

Pada gilirannya, fluks magnet yang melewati setiap putaran kumparan berbanding lurus dengan intensitas arus yang menyebabkannya.

Faktor proporsionalitas antara fluks magnet dan intensitas arus ini, yang dikenal sebagai koefisien induksi diri, atau yang sama, induktansi diri rangkaian.

Mengingat proporsionalitas antara kedua faktor tersebut, jika intensitas arus bervariasi sebagai fungsi waktu, maka fluks magnet akan berperilaku serupa.

Dengan demikian, rangkaian menyajikan perubahan variasi arusnya sendiri, dan variasi ini akan semakin besar karena intensitas arus bervariasi secara signifikan.

Induktansi diri dapat dipahami sebagai sejenis inersia elektromagnetik, dan nilainya akan bergantung pada geometri sistem, asalkan proporsionalitas antara fluks magnet dan intensitas arus terpenuhi.

Induktansi timbal balik

Induktansi timbal balik berasal dari induksi gaya gerak listrik dalam kumparan (kumparan No. 2), akibat sirkulasi arus listrik di kumparan terdekat (kumparan No. 1).

Oleh karena itu, induktansi timbal balik didefinisikan sebagai faktor rasio antara gaya gerak listrik yang dibangkitkan pada kumparan No. 2 dan perubahan arus pada kumparan No. 1.

Satuan pengukuran untuk induktansi timbal balik adalah henry dan diwakili dalam literatur dengan huruf M. Jadi, induktansi timbal balik adalah yang terjadi antara dua kumparan yang digabungkan satu sama lain, karena aliran arus melalui kumparan menghasilkan tegangan di terminal lainnya.

Fenomena induksi gaya gerak listrik pada kumparan berpasangan didasarkan pada hukum Faraday.

Menurut hukum ini, tegangan yang diinduksi dalam suatu sistem sebanding dengan laju perubahan fluks magnet dari waktu ke waktu.

Untuk bagiannya, polaritas gaya gerak listrik yang diinduksi diberikan oleh hukum Lenz, yang menurutnya gaya gerak listrik ini akan melawan sirkulasi arus yang menghasilkannya.

Induktansi timbal balik oleh FEM

Gaya gerak listrik yang diinduksi dalam kumparan No. 2 diberikan oleh persamaan matematika berikut:

Dalam ungkapan ini:

EMF: gaya gerak listrik.

M ₁₂ : induktansi timbal balik antara koil No. 1 dan koil No. 2.

∆I ₁ : variasi arus dalam kumparan N ° 1.

∆t: variasi temporal.

Jadi, ketika menyelesaikan induktansi timbal balik dari ekspresi matematika sebelumnya, hasil sebagai berikut:

Penerapan induktansi timbal balik yang paling umum adalah transformator.

Induktansi timbal balik oleh fluks magnet

Untuk bagiannya, dimungkinkan juga untuk menyimpulkan induktansi timbal balik dengan mendapatkan hasil bagi antara fluks magnet antara kedua kumparan dan intensitas arus yang mengalir melalui kumparan primer.

Dalam ungkapan ini:

M ₁₂ : induktansi timbal balik antara koil No. 1 dan koil No. 2.

Φ ₁₂ : fluks magnet antara kumparan No. 1 dan No. 2.

I ₁ : Intensitas arus listrik melalui kumparan No.1.

Saat mengevaluasi fluks magnet setiap kumparan, masing-masing sebanding dengan induktansi timbal balik dan arus kumparan itu. Kemudian, fluks magnet yang terkait dengan kumparan N ° 1 diberikan dengan persamaan berikut:

Demikian pula, fluks magnet yang melekat pada kumparan kedua akan diperoleh dari rumus berikut:

Kesetaraan induktansi timbal balik

Nilai induktansi timbal balik juga akan bergantung pada geometri kumparan yang digabungkan, karena hubungan proporsional dengan medan magnet yang melewati penampang elemen terkait.

Jika geometri kopling tetap konstan, induktansi timbal balik juga tidak akan berubah. Akibatnya, variasi fluks elektromagnetik hanya akan bergantung pada intensitas arus.

Menurut prinsip timbal balik media dengan sifat fisik konstan, induktansi timbal balik identik satu sama lain, seperti dirinci dalam persamaan berikut:

Artinya, induktansi kumparan # 1 relatif terhadap kumparan # 2 sama dengan induktansi kumparan # 2 relatif terhadap kumparan # 1.

Aplikasi

Induksi magnetik adalah prinsip dasar aksi transformator listrik, yang memungkinkan menaikkan dan menurunkan level tegangan pada daya konstan.

Aliran arus melalui belitan primer transformator menginduksi gaya gerak listrik pada belitan sekunder yang selanjutnya menghasilkan sirkulasi arus listrik.

Rasio transformasi perangkat diberikan oleh jumlah lilitan setiap belitan, yang memungkinkan untuk menentukan tegangan sekunder transformator.

Produk tegangan dan arus listrik (yaitu daya) tetap konstan, kecuali untuk beberapa kerugian teknis karena inefisiensi yang melekat pada proses tersebut.

Referensi

1. Induktansi diri. Circuitos RL (2015): Diperoleh dari: tutorialesinternet.files.wordpress.com
2. Chacón, F. Electrotecnia: dasar-dasar teknik kelistrikan. Universitas Kepausan Comillas ICAI-ICADE. 2003.
3. Definisi Induktansi (sf). Diperoleh dari: definicionabc.com
4. Induktansi (sf). Disembuhkan. Havana Kuba. Diperoleh dari: ecured.cu
5. Mutual inductance (sf). Sembuh. Havana Kuba. Diperoleh dari: ecured.cu
6. Induktor dan induktansi (sf). Diperoleh dari: fisicapractica.com
7. Olmo, M (sf). Kopling induktansi. Diperoleh dari: hyperphysics.phy-astr.gsu.edu
8. Apa induktansi? (2017). Dipulihkan dari: sectorelectricidad.com
9. Wikipedia, The Free Encyclopedia (2018). Autoinduksi. Diperoleh dari: es.wikipedia.org
10. Wikipedia, The Free Encyclopedia (2018). Induktansi. Diperoleh dari: es.wikipedia.org