Document

1BAB IPENDAHULUAN1.1Latar BelakangKomponen elektronika merupakan bagian pendukung suatu rangkaianelektronik, yang bekerja sesuai kegunaannya. Komponen elektronika terdiridari satu atau lebih bahan elektronika, yang terdiri dari satu atau beberapaunsur yang jika disatukan, dipanaskan, ditempelkan, dan sebagainya akanmenghasilkan suatu efek yang dapat menghasilkan suhu / panas, menangkap/ menggetarkan materi, merubah arus, tegangan, daya listrik dan lainnya.Komponen elektronika dalam suatu rangkaian listrik terbagi menjadidua, yaitu komponen aktif (memerlukan arus listrik) dan komponen pasif.Dalam makalah ini, penulis akan membahas kumparan pemadam, salah satukomponen elektronika pasif.1.2Tujuan PenulisanMakalah ini disusun dengan tujuan sebagai berikut:1.Untuk memenuhi tugas pendahuluan Praktikum Fisika Dasar 2.2.Untuk mengetahui definisi, fungsi, prinsip kerja, jenis-jenis, sertaaplikasi kumparan pemadam dalam perangkat elektronika.1.3Perumusan MasalahRumusan masalah yang akan dibahas dalam makalah ini antara lain:1.Apakah yang dimaksud dengan kumparan pemadam?2.Bagaimana fungsi dan prinsip kerja dari suatu kumparan pemadam?3.Apa saja jenis-jenis kumparan pemadam dan bagaimana aplikasinyadalam perangkat elektronika?1.4Batasan Masalah

2BAB IITINJAUAN PUSTAKA2.1InduktorKumparan pemadam (untuk selanjutnya disebut induktor) adalah komponenelektronika pasif yang kebanyakan berbentuk torus yang dapat menyimpan energipada medan magnet yang ditimbulkan oleh arus listrik yang melintasinya.Kemampuan induktoruntuk menyimpan energi magnetditentukan olehinduktansinya, dalam satuan Henry.Gambar 2.1 Berbagai macam induktor.Biasanya sebuah induktor adalah sebuah kawat penghantar yang dibentukmenjadi kumparan, lilitan membantu membuat medan magnet yang kuat di dalamkumparan dikarenakan hukum induksi Faraday. Induktor adalah salah satukomponen elektronik dasar yang digunakan dalam rangkaian yang arus dantegangannya berubah-ubah dikarenakan kemampuan induktor untuk memprosesarus bolak-balik.Sebuah induktor ideal memiliki induktansi (tetapi tanpa resistansi ataukapasitansi) dan tidak memboroskan daya. Sebuah induktor pada kenyataanyamerupakan gabungan dari induktansi, beberapa resistansi karena resistivitaskawat, dan beberapa kapasitansi. Pada suatu frekuensi, induktor dapat menjadi

3sirkuit resonansi karena kapasitas parasitnya. Selain memboroskan daya padaresistansi kawat, induktor berinti magnet juga memboroskan daya di dalam intikarena efek histeresis, dan pada arus tinggi mungkin mengalami nonlinearitaskarena penjenuhan.2.2Fungsi InduktorFungsi pokok induktor adalah untuk menimbulkan medan magnet. Induktorberupa kawat yang digulung sehingga menjadi kumparan. Induktor memiliki sifatmenahan arus listrik bolak-balik (AC) dan konduktif terhadap arus listrik searah(DC). Induktor juga berfungsi sebagai pelipat tegangan, pembangkit getaran,penapis (filter), dan sebagai sebagai penala (tuning). Berdasarkan kegunaannyaInduktor bekerja pada:1)frekuensi tinggi pada spul antena dan osilator,2)frekuensi menengah pada spul MF (medium frequency), serta3)frekuensi rendah pada trafo input, trafo output, spul speaker, trafo tenaga,spul relay, dan spul penyaring.Adapun kemampuan induktor untuk menimbulkan medan magnet disebutinduktansi. Satuan induktansi adalah henry (H) atau milihenry (mH). Untukmemperbesar induktansi, didalam kumparan disisipkan bahan sebagai inti.Induktor yang berinti dari bahan besi disebut elektromagnet.Gambar 2.2 Kaidah tangan kanan (menentukan arah medan magnet).2.3Prinsip Kerja Induktor

4Induktor bekerjadengan memanfaatkan prinsip medan magnet daninduktansi. Apabila elektron mengalir pada suatu konduktor, medan magnet akandihasilkan disekitar konduktor tersebut. Efek ini disebut dengan elektromagnetik.Medan magnet akan mempengaruhi kesejajaran letak dari elektron pada atom, dandapat menimbulkan gaya fisik yang dihasilkan di antara atom-atom di ruang bebasseperti gaya yang ditimbulkan oleh medan listrik di antara partikel yangbermuatan. Seperti medan listrik, medan magnet dapat menempati ruang hampadan mempengaruhi suatu benda dalam jarak tertentu.Medan diukur dengan dua cara, yaitu gaya medan dan fluks medan. GayaPHGDQ DGDODK MXPODK WHNDQDQ \DQJ GLODNXNDQ PHGDQ GDODP MDUDN WHUWHQWXSedangkan fluks medan adalah jumlah total, atau efek, dari medan yang ada diruang bebas.Gaya dan fluks medan (secara berturut-turut) adalah mirip dengan teganganWHNDQDQ GDQ DUXV DOLUDQ SDGD VXDWX NRQGXNWRU KDQ\D VDMD IOXNV PHGDQ ELVDeksis di ruang hampa (tanpa ada gerakan partikel seperti elektron) sedangkan arushanya bisa eksis apabila ada elektron yang bergerak pada suatu konduktor.Fluks medan yang ada di ruang bebas dapat dihambat, bagaikan arus listrikyang bisa dihambat oleh resistansi. Nilai fluks medan yang dihasilkan di ruangbebas adalah berbanding lurus dengan nilai gaya medan, dan berbanding terbalikdHQJDQ SHQJKDPEDW IOXNV 6DPD VHSHUWL EDKDQ NRQGXNWRU \DQJ PHPLOLNLspesifikasi nilai resistansi tertentu dalam menghambat arus listrik, nilaipenghambat fluks medan magnet (reluktansi) ditentukan oleh jenis bahan yangditempatkan pada suatu ruang yang mengandung gaya medan magnet.Fluks medan listrik yang ada di antara dua konduktor menyebabkanterkumpulnya elektron bebas yang bermuatan di antara dua konduktor itu,VHGDQJNDQ IOXNV PHGDQ PDJQHW PHQ\HEDENDQ VXDWX LQHUVLDNHOHPEDPDQ GDODPmengumpulkan aliran elektron pada suatu konduktor yang menghasilkan medanmagnet.Induktor adalah komponen yang didesain untuk mengambil keuntungan darifenomena ini dengan cara membentuk kawat konduktif yang lurus menjadi bentuk

5kumparan (berupa lilitan-lilitan kawat). Bentuk ini dapat menghasilkan medanmagnet yang lebih kuat daripada medan magnet yang dihasilkan oleh kawat lurus.Beberapa induktor dibentuk hanya berupa belitan kawat saja, tetapi ada jugainduktor yang dibentuk dari kawat yang dibelitkan pada suatu bahan padat. Bahanpadat ini disebut inti induktor. Terkadang, inti dari induktor ini berbentuk lurus,dan terkadang pula berbentuk melingkar atau berbentuk persegi panjang sehinggafluks magnetik dapat dilingkupi secara maksimum. Pilihan desain ini memberikanefek terhadap karakteristik dan kemampuan dari induktor.Jenis bahan kawat pada induktor juga berpengaruh besar terhadap kekuatanfluks medan magnet yang dihasilkannya (nilai energi yang tersimpan), untuk nilaiarus tertentu yang mengaliri gulungannya. Induktor yang menggunakan inti daribahan ferromagnetik mampu menghasilkan fluks medan yang lebih kuat daripadayang menggunakan inti udara.Kemampuan induktor untuk menyimpan energi dari nilai arus tertentudisebut induktansi. Induktansi juga merupakan ukuran dari intensitas untukmelawan perubahan nilai arus (atau lebih tepatnya, seberapa banyakteganganyang dihasilkan dari proses induksi diri / self-inductance untuk laju perubahannilai arus tertentu). Induktansi disimERONDQ GHQJDQ KXUXI NDSLWDO / dansatuannya adalah Henry, disiQJNDW +2.4Simbol InduktorSimbol skematik untuk induktor sangat sederhana, yaitu berupa simbolgulungan yang menunjukkan gulungan kawat dari induktor itu. Walaupun bentukgulungan sederhana ini adalah simbol umum untuk suatu induktor, induktor yangmemiliki inti terkadang dibedakan dengan cara menambahkan garis paralelsejajar dengan simbol gulungan itu. Ada juga simbol induktor yang lebih baruyang berupD EDULVDQ JXQXQJTedapat lima buah simbol untuk induktor yang berbeda-beda, yaitu fixed-value, iron-core, variable, variac, dan tapped.

6Gambar 2.3 Simbol-simbol induktor.2.5Jenis-jenis InduktorInduktor dapat dibedakan menjadi:1)Fixed coil, yaitu induktor yang memiliki harga yang sudah pasti. Biasanyadinyatakan dalam kode warna seperti yang diterapkan pada resistor.+DUJDQ\D GLQ\DWDNDQ GDODP VDWXDQ PLNURKHQU\ +2)Variable coil, yaitu induktor yang harganya dapat diubah-ubah atau disetel.Contohnya adalah coil yang digunakan dalam radio.3)Choke coil (kumparan redam), yaitu coil yang digunakan dalam tekniksinyal frekuensi tinggi.Macam-macam induktor juga bisa dibedakan berdasarkan inti yang dipakai,antara lain sebagai berikut:1)Induktor inti udara (air core inductor)Gambar 2.4 Induktor inti udara.2)Induktor frekuensi radio (radio frequency inductor)

7Gambar 2.5 Induktor frekuensi radio.3)Induktor inti feromagnetik (ferromagnetic core inductor)Gambar 2.6 Induktor inti feromagnetik.4)Induktor variabel (variable inductor) Gambar 2.7 Induktor variabel.5)Induktor inti laminasi (laminated core inductor)6)Induktor inti toroid (toroidal core inductor)7)Induktor inti ferit (ferrite core inductor) Gambar 2.8 Induktor inti ferit.

82.6Induktor RumhkorffJenis induktor ini mendatangkan tegangan tinggi dan dipakai untuk fungsipengapian pada kendaraan bermotor.Gambar 2.9 Induktor Rumhkorff.Komponen ini terbentuk atas dua buah kumparan, yaitu kumparan sekunderdan primer. Pembedanya adalah jumlah lilitan, dimana jumlah pada kumparansekunder adalah lebih banyak daripada yang primer. Sumber tegangannya berupabaterai yang digandakan. Supaya dapat membuat pembaruan garis gaya dikumparan yang arusnya searah, maka baterainya harus dibuat putus-putus olehinterruptor / kontak pemutus-arus. Tegangan yang dibuat pada kumparansekunder dapat hingga ke 10.000 s/d 20.000V.2.7Jenis-jenis Lilitan Induktor1)Lilitan Ferit Sarang Madu.Kawat dililitdengancarabersilangan untukmengurangiefekkapasitansi terdistribusi. Ini sering digunakan pada rangkaian tala padapenerima radio dalam jangkah gelombang menengah dan panjang. Karenakonstruksinya, induktansi tinggi dapat dicapai dengan bentuk yang kecil.Gambar 2.10 Lilitan ferit sarang madu.

92)Lilitan Inti ToroidKawat dililit dengan bentuk silinder menciptakan medan magneteksternal dengan kutub utara-selatan. Sebuah lilitan toroid dapat dibuat darililitan silinderdenganmenghubungkannyamenjadi berbentuk donat,sehingga menyatukan kutub utara dan selatan. Pada lilitan toroid, medanmagnet ditahan pada lilitan. Ini menyebabkan lebih sedikit radiasi magnetikdari lilitan, dan kekebalan dari medan magnet eksternal.Gambar 2.11 Lilitan inti toroid.2.8Terjadinya Medan Magnet1)Induktansi SearahBila kita mengalirkan arus listrik melalui kabel, terjadilah garis-garisgaya magnet. Bila kita mengalirkan arus melalui spul atau coil (kumparan)yang dibuat dari kabel yang digulung, akan terjadi garis-garis gaya dalamarah sama yang membangkitkan medan magnet. Kekuatan medan magnetsama dengan jumlah garis-garis gaya magnet, dan berbanding lurus denganhasil kali dari jumlah gulungan dalam kumparan dan arus listrik yangmelalui kumparan tersebut.Gambar 2.12 Induktor terhubung sumber tegangan DC. 2)Induktansi Bolak-balik

10 Bila dua kumparan ditempatkan berdekatan satu sama lain dan salah satu kumparan (L ) diberi arus listrik bolak-balik / AC (alternating current),1 pada L akan terjadi fluks magnet. Fluks magnet ini akan melalui kumparan1 kedua (L ) dan akan membangkitkan emf (electromotive force) pada2 kumparan L . Efek seperti ini disebut induksi timbal balik (mutual2 induction). Hal seperti ini biasanya kita jumpai pada transformator daya. Gambar 2.13 Induktor terhubung sumber tegangan AC. Perlawanan yang diberikan kumparan tersebut dinamakan reaktansi induktif. Reaktansi induktif ini diberi simbol X dalam satuan Ohm.L L x x ........................................................................................(2.1) Keterangan: = 3.14 f= frekuensi arus bolak-balik (Hertz) L = Induktansi (Henry) = kecepatan sudut (I/ (rad/s) X = UHDNWDQVL LQGXNWLI 2KP)L2.9Pengisian InduktorBila kita mengalirkan arus listrik I, maka terjadilah garis-garis gaya magnet.Bila kita mengalirkan arus melalui spul atau coil (kumparan) yang dibuat darikabel yangdigulung,akan terjadi garis-garis gayadalam arah samamembangkitkan medan magnet. Kekuatan medan magnet sama dengan jumlahgaris-garis gaya magnet dan berbanding lurus dengan hasil kali dari jumlahgulungan dalam kumparan dan arus listrik yang melalui kumparan tersebut.

11Gambar 2.14 Rangkaian pengisian induktasi dengan tegangan DC.Bila arus bolakbalik mengalir pada induktor, maka akan timbul gaya geraklistrik (GGL) induksi. Hal ini berarti antara arus dan tegangan berbeda fasesebesar = 90 dan arus tertinggal (lag) dari tegangan sebesar 90. 2I merupakan. perlawanan terhadap aliran arusGambar 2.15 Rangkaian pengisian induktasi dengan tegangan AC.2.10Pengosongan InduktorBila arus listrik I sudah memenuhi lilitan, maka arus akan bergerakberlawanan arah dengan proses pengisian sehingga pembangkitan medan magnetdengan garis gaya magnet yang sama akan menjalankan fungsi dari lilitantersebut. Makin tinggi nilai L (induktansi) yang dihasilkan maka makin lamaproses pengosongannya. Gambar 2.16 Rangkaian pengosongan induktasi.

122.11Menghitung Impedansi InduktorSetelah diperoleh nilai X maka impedansi dapat dihitung:L L~ E x ..................................................................................(2.2)Z disebut impedansi sHUL GHQJDQ VDWXDQ RKP. Sudut antara V dengan VRdisebut sudut fase atau beda fase. Cosinus sudut tersebut disebut dengan faktordaya dengan rumus: Lq~q ...................................................................................................(2.3)Sehingga, yang dimaksud dengan faktor daya adalah:1)Cosinus sudut yang lagging atau leading.2)Perbandingan = .3)Perbandingan daya sesungguhnya dengan daya semu.2.12Sifat Induktor terhadap arus AC dan DCGambar 2.17 Rangkaian induktor terhadap AC.Bila arus bolakbalik mengalir pada induktor, maka akan timbul gaya geraklistrik (GGL) induksi yang besarnya:A L . .......................................................................................................(2.4)

13BilaA L 'P, maka:'P L . .........................................................................................(2.5)JikaA L 'PdanE L +:P F {r;, maka:+L L6 L ....................................................................................(2.6)Besarnya: L tB.dengan ketentuan :oX DGDODK UHDNWDQVL LQGXNWLI Lo adalah 3,14of adalah frekuensi (Hertz)oL adalah induktansi (H)2.13Rumus yang Berhubungan dengan Induktora.Jumlah Lilitan Kawat sebuah Induktor0L:=>54 ;47=. ..................................................................................(2.7)Keterangan:oN adalah jumlah lilitanop adalah panjang kawat (sentimeter)or adalah jari-jari kawat (sentimeter)oL adalah induktansi (Henry)b.Reaktansi Induktif: L tB..........................................................................................(2.8)Keterangan:oX DGDODK UHDNWDQVL LQGXNWLI Lo adalah 3,14of adalah frekuensi (Hz)oL adalah induktansi (H)c.Menghitung Impedansi Rangkaian R-L Seri< L46E :6.................................................................................(2.9)

14Keterangan:oZ adalah impedansi o5DGDODK KDPEDWDQ oL adalah induktansi (H)d.Menghitung Impedansi Rangkaian R-L Paralel< L? >.. .......................................................................................(2.10)Keterangan :oZ adalah impedansioR DGDODK KDPEDWDQ oL adalah induktansi ( henry )e.Nilai Faktor Kualitas (Q)3L ................................................................................................(2.11)Keterangan:oQ adalah faktor kualitasoX DGDODK UHDNWDQVL LQGXNWLI LoR DGDODK UHVLVWDQVL f.Energi yang TersimpanEnergi yang tersimpan di induktor ekivalen dengan usaha yangdibutuhkan untuk mengalirkan arus melalui induktor, dan juga medanmagnet:'L56 .+6..................................................................................(2.12)Dimana L adalah induktansi (H) dan I adalah arus (ampere) yang melaluiinduktor.2.14Rangkaian Induktora.Hubungan Seri

15Caranya dengan menghubungkan ujung satu di samping ujunginduktor yang satu lagi. Besar reaktansinya adalah jumlah reaktansi induktifyang dihubungkan seri tersebut.Gambar 2.18 Rangkaian seri induktor..L . E . E .567.............................................................................(2.13):L tB. E tB. E tB.567......................................................(2.14)Keterangan:oXLTMXPODK UHDNWDQVL LQGXNWLI WRWDO oL = jumlah induksi total (H)TContoh :Jika diketahui L = 10 mH, L = 5 mH, L = 4 mH, dan frekuensi 50 Hz.123Maka,.L . E . E . L sr E w E v L s{ I*567:L tB. E tB. E tB.567L t H u sv H sr E t H u sv H w E t H u sv H vL w {xx b.Hubungan ParalelHubungan paralel terjadi bila semua ujung induktor digabung menjadisatu dan ujung yang lainnya juga digabungkan, kemudian setiap ujunggabungan dihubungkan dengan suatu sumber tegangan.5 L5- E5. E5/ ................................................................................(2.15)Keterangan: L = jumlah induksi total (H)T

16 Gambar 2.19 Rangkaian paralel induktor.c.Rangkaian R-L SeriGambar 2.20 Rangkaian seri R-L dan diagram vektor.Dalam rangkaian seri, besarnya arus pada tiaptiap beban sama. Akantetapi, tegangan tiaptiap beban tidak sama, baik besar maupun arahnya.Pada beban R, arus dan tegangan sebesar 90.d.Rangkaian R-L ParalelGambar 2.21 Rangkaian paralel R-L.Dalam rangkaian paralel, tegangan tiap komponen atau cabang adalah samabesar dengan tegangan sumber. Akan tetapi, arus tiap komponen berbedabesar dan fasenya.e.Arus Tiap Komponen

17Arus pada resistor:+L ...............................................................................................(2.16)Keterangan: arus sefase dengan tegangan (V )RArus pada induktor:+L ................................................................................................(2.17)Keterangan: arus tertinggal dari tegangan (V ) sebesar 90L2.15Aplikasi InduktorInduktor sering digunakan pada sirkuit analog dan pemroses sinyal.Induktor berpasangan dengan kondensator dan komponen lain membentuk sirkuittertala (tuned circuit). Penggunaan induktor bervariasi dari penggunaan induktorbesar pada pencatu daya (power supply) untuk menghilangkan dengung pencatudaya, hingga induktor kecilyang terpasang pada kabel untuk mencegahinterferensi frekuensi radio melalui kabel. Kombinasi induktor-kondensatormenjadi sirkuit tertala dalam transmitter/pemancar dan penerima radio.Dua induktor atau lebih yang berpasangan secara magnetik membentuktransformator (trafo). Induktor digunakan sebagai penyimpan energipadabeberapa pencatu daya mode sakelar. Induktor dienergikan selama waktu tertentu,dan dikuras pada sisa siklus. Perbandingan transfer energi ini menentukantegangan keluaran. Reaktansi induktif XLini digunakan bersama semikonduktoraktif untuk menjaga tegangan dengan akurat.Induktor juga digunakan dalam sistem transmisi listrik, yang digunakanuntuk membatasi arus pensakelaran dan arus kesalahan. Dalam bidang ini,induktor sering disebut dengan reaktor.Induktor yang memiliki induktansi sangat tinggi dapat disimulasikan denganmenggunakan girator.

18BAB IIIKESIMPULANBerdasarkan pembahasandan tinjauan pustaka mengenai kumparanpemadam (induktor), penulis mengambil kesimpulan bahwa:1.Kumparan pemadam (induktor) adalah komponen elektronika pasif yangdapat menyimpan energi pada medan magnet yang ditimbulkan oleh aruslistrik yang melintasinya.2.Prinsip kerja induktor adalah medan magnet dan induktansi. Medan magnetakan dihasilkan disekitar konduktor (penghantar) yang dialiri elektron (aruslistrik). Induktansi merupakan kemampuan induktor untuk menyimpanenergi dari nilai arus tertentu.3.Induktor berfungsi menimbulkan medan magnet, menyimpan energi,sebagai pelipat tegangan, pembangkit getaran, penapis (filter), dan sebagaisebagai penala (tuning), menahan arus AC dan konduktif terhadap arus DC.4.Beberapa jenis induktor yaitu fixed coil (memiliki harga yang pasti),variable coil (harganya dapat disetel), dan choke coil (kumparan redam).Berdasarkan intinya, induktor dibedakan menjadi: air core inductor, radiofrequencyinductor, ferromagneticcore inductor, variable inductor,laminated core inductor, toroidal core inductor, ferrite core inductor.Sedangkan induktor Rumhkorff dipakai untuk fungsi pengapian padakendaraan bermotor.5.Banyak perangkat dankomponen elektronika yangdibuat denganmengaplikasikan kumparan induktor diantaranya adalah relay, speaker,buzzer, bleeper, transformator (trafo), dan komponen lain yang terkaitdengan penggunaan frekuensi dan medan magnet.

19DAFTAR PUSTAKAAbdullah, Mikrajuddin. 2006. Diktat Kuliah Fisika Dasar II, Tahap PersiapanBersama ITB. Bandung: FMIPA ITB.Abdullah, Mikrajuddin. 2007. Suplemen Materi Kuliah FI-1102, Fisika Dasar II.Bandung: ITB.http://elkaasik.com/prinsip-kerja-induktor/ diakses pada Sabtu, 1 Maret 2013pukul 19.28 WIBhttp://femmy.web.id/femmyweb-induktor.html diakses pada Sabtu, 1 Maret 2014pukul 16.55 WIBhttp://id.wikipedia.org/wiki/Induktor diakses pada Sabtu, 1 Maret 2014 pukul16.57 WIBhttp://www.tugasku4u.com/2013/04/induktor.html diakses pada Sabtu, 1 Maret2014 pukul 17.00 WIB