UNIVERSITAS KATOLIK ATMA JAYA JAKARTAFakultas TeknikJurusan Teknik MesinSemester : Gasal 2019/2020Mata kuliah : FISIKAInstruktur : Tahir UrsamTopik Bahasan : II. Hukum Ohm dan KirchhoffNIM dan Nama Mahasiswa : Yehuda Pratama Seciawanto - 201904510059Materi Bahasan:Arus, Tegangan dan Resistansi, kapasitansi,induktansi,Daya dan energi listrik.Hungan seri, parallel dan delta- bintangHukum Kirchhoff :Hukum Arus KirchhoffHukum Tegangan KirchhoffPenerapan Hukum Kirchhoff dalam rangkaian listrik:Analisis simpul, analisis mesh-Arus listrikArus listrik adalah banyaknya muatan listrik yang mengalir tiap satuan waktu. Muatan listrik bisa mengalir melalui kabel atau penghantar listrik lainnya. Kekuatan arus ini ( I ) ditentukan oleh banyaknya muatan ( Q ) yang melalui penampang lintang suatu penghantar dalam satu detik, maka kuat arus “I” secara matematis dapat ditulis sebagai berikut.atauKeterangan:I : kuat arus listrik (A)q : muatan listrik yang mengalir (C)t : waktu yang diperlukan (s)V : tegangan listik (Volt)R : hambatan (Ω/ohm)Muatan listrik bernilai ± 1,6 × 10-19C (tanda ”+” menunjukkan jenis muatan proton dan tanda ”-” menunjukkan jenis muatan elektron)-Tegangan listrikTegangan listrik adalah perbedaan potensi listrik antara dua titik dalam rangkaian listrik, dinyatakan dalam satuan volt. Besaran ini mengukur energi potensial sebuah medan listrik untuk menyebabkan aliran listrik dalam sebuah konduktor listrik. Tergantung pada perbedaan potensi listrik satu tegangan listrik dapat dikatakan sebagai ekstra rendah, rendah, tinggi atau ekstra tinggi, maka tegangan “V” secara matematis dapat ditulis sebagai berikut.-ResistansiResistansi atau biasa disebut dengan hambatan yaitu setiap bahan yang menghambat atau menghalangi arus listrik sampai taraf tertentu. satuan dari resistansi adalah ohm yang diambil dari nama ahli fisika Jerman George Simon Ohm, 1787-1854. Simbol untuk resistansi adalah R. Maka besarnya nilai resistansi suatu bahan konduktor dapat dihitung dengan menggunakan persamaan. UNIVERSITAS KATOLIK ATMA JAYA JAKARTAFakultas TeknikJurusan Teknik MesinSemester : Gasal 2019/2020Mata kuliah : FISIKAInstruktur : Tahir UrsamKeteranganR = resistansi (Ω)ρ = resistivitas / hambatan jenis bahan (Ω × m)l = panjang kawat (m)A = luas penampang kawat (m2)Nilai resistansi kawat ( penghantar) ditentukan oleh empat faktor yaitu bahan, panjang, luas penampang, dan temperatur.1.Bahan penghantar itu sendiri menentukan nilai reisitansinya. contoh untuk dua kawat dari bahan berbeda, misalnya tembaga dan besi dengan ukuran fisik yang sama, ternyata resistansi besi lebih besar daripada resistansi tembaga.2.Panjang bahan penghantar. Jika ada dua bahan yang sama, luas penampang yang sama, temperatur yang sama, menghasilkan resistansi yang tidak sama, dimana resistansi penghantar yang panjang memiliki nilai lebih besar dibandingkan yang pendek. Upload your study docs or become a Course Hero member to access this document Upload your study docs or become a Course Hero member to access this document End of preview. Want to read all 15 pages? Upload your study docs or become a Course Hero member to access this document
You're Reading a Free Preview
You're Reading a Free Preview Kapasitor merupakan alat penyimpanan energi dalam medan listrik dengan mengumpulkan ketidakseimbangan internal dari muatan listrik. Induktor merupakan alat penyimpanan energi pada medan magnet yang ditimbulkan arus listrik yang melintasinya. Kemiripan antara energi yang disimpan kapasitor dan induktor adalah bahwa energi yang didapatkan bukan dari hasil sendiri, atau disebut juga alat pasif. Selain itu energi yang disimpan didapatkan dari arus AC. Dengan demikian, kemiripan energi yang disimpak kapasitor dan induktor adalah bahwa keduanya tidak menghasilkan energi sendiri dan energi yang dihasilkan didapatkan dari arus AC. Pengertian Induktasi: Induktansi merupakan sifat yang dimiliki sebuah rangkaian listrik atau komponen yang menyebabkan timbulnya ggl di dalam rangkaian sebagai akibat perubahan arus yang melewati rangkaian (self inductance) atau akibat perubahan arus yang melewati rangkaian tetangga yang dihubungkan secara magnetis (induktansi bersama atau mutual inductance). Pada keadaan tersebut, perubahan arus berarti ada perubahan medan magnetik, yang kemudian menghasilkan ggl. Gaya Gerak Listrik GGL Induksi Diri, Kumparan yang dialiri arus listrik bolak-balik yang besarnya selalu berubah- ubah akan menimbulkan fluks magnetik yang berubah-ubah terhadap waktu. Perubahan fluks magnetik ini akan menginduksi kumparan dalam rangkaian itu sendiri sehingga timbul ggl induksi. Ggl induksi yang terjadi karena adanya perubahan fluks magnetik yang ditimbulkan oleh rangkaian itu sendiri disebut ggl induksi diri. GGL Induksi Diri Kumparan, Sesuai hukum Lenz, timbulnya perubahan fluks magnetik akan menyebabkan timbulnya ggl induksi yang arahnya selalu berlawanan yang menyebabkan terjadinya perubahan fluks magnetik. Ggl induksi diri tergantung pada kecepatan perubahan kuat arus listrik yang terjadi. Arah arus induksi yang terjadi sedemikian rupa sehingga menimbulkan medan magnet yang berlawanan dengan medan magnet yang menyebabkan timbulnya perubahan fluks magnetik. Rumus GGL Induksi Diri Kumparan, Besarnya ggl induksi diri yang terjadi dapat dinyatakan dengan menggunakan persamaan rumus berikut: ε = dI/dt Keterangan L = induktansi diri satuan Henry (H). Jika perubahan kuat arus yang terjadi dI/dt konstan, maka persamaan dapat dinyatakan: ε = -L(ΔI/Δt) ε = -L(I2 – I1)/(t2 – t1) ε = ggl induksi diri (Volt) L = induktansi diri (Henry) I1 = kuat arus pada keadaan mula-mula (Ampere) I2 = kuat arus pada keadaan akhir (Ampere) Δt = selang waktu perubahan kuat arus (sekon) Tanda negative menunjukkan bahwa ggl yang dihasilkan berlawanan dengan perubahan arus. Definisi Satuan Henry, Sebuah kumparan memiliki induktansi diri sebesar satu henry apabila pada kumparan tersebut terjadi perubahan arus sebesar 1 ampere tiap detiknya, maka pada ujung-ujung kumparan tersebut timbul ggl induksi sebesar 1 volt. Induksi Diri Solenoida Dan Toroida, Solenoida merupakan kumparan kawat yang terlilit pada suatu pembentuk silinder. Pada kumparan ini panjang pembentuk melebihi garis tengahnya. Bila arus dilewatkan melalui kumparan, suatu medan magnetik akan dihasilkan di dalam kumparan sejajar dengan sumbu. Sementara itu, toroida adalah solenoida yang dilengkungkan sehingga sumbunya menjadi berbentuk lingkaran. Energi Tersimpan Dalam Kumparan Induktor, Induktor berupa kumparan mampu menyimpan energi dalam bentuk medan magnet. Kumparan yang dialiri arus listrik akan menyebabkan timbulnya medan magnet di dalam kumparan itu. Apabila arus yang mengalir diputus tiba-tiba, maka terjadi perubahan fluks magnetik yang menyebabkan timbulnya ggl induksi diri. GGL induksi diri akan menimbulkan arus induksi diri pada kumparan yang menghasilan energi tersimpan. Rumus Energi Tersimpan Dalam Kumparan Induktor, Besarnya energi yang tersimpan dalam kumparan sama dengan usaha yang dilakukan untuk mengalirkan arus listrik dalam kumparan dari nilai nol sampai nilai tertentu yang tetap sebesar I, dan dapat dinyatakan dengan persamaan berikut: W = ½ L.I2 Dengan keterangan: W = energi yang tersimpan dalam kumparan (Joule) L = induktansi diri kumparan (Henry) I = kuat arus yang mengalir dalam kumparan (Ampere) Contoh Soal Pembahasan Di Akhir Artikel Induktansi Timbal Balik (Induktansi Silang) Bersama, Induktansi timbal balik atau induktnsi silang atau induktansi bersama adalah induktansi akibat adanya perubahan arus pada kumparan ke 1 (atau primer) yang menyebabkan timbulnya ggl induksi pada kumparan ke 2 ( atau sekunder) atau sebaliknya. Sebaliknya, perubahan arus pada kumparan ke dua akan menginduksi ggl atau arus kumparan pertama. Besar ggl induksi tergantung pada laju perubahan fluks magnetik atau laju perubahan arus dalam kumparan. GGL induksi pada kumparan kedua akibat perubahan arus pada kumparan pertama adalah ε2 = M(ΔI1/Δt) ε2 = GGL induksi kumparan kedua ΔI1 = perubahan arus kumparan pertama Δt = selng waktu perubahan arus M = Induktansi silang GGL induksi pada kumparan pertama akibat perubahan arus pada kumparan kedua adalah ε1 = M(ΔI2/Δt) ε1 = GGL induksi kumparan pertama ΔI2 = perubahan arus kumparan kedua Besarnya induktansi timbal balik atau induktansi silang antara kumparan primer dan kumparan sekunder dapat dinyatakan dengan persamaan berikut: M = (m0.N1.N2.A)/d M = induktansi silang/timbal balik (H) m0 = permeabilitas ruang hampa/udara m0 = 4p×10-7 Wb A-1m-1 N1 = Jumlah lilitan kumparan pertama N2 = jumlah lilitan kumparan kedua A = luas bidang kumparan (m2) d = panjang kumparan (m) Satuan Induktansi Timbal Balik Silang, Satuan induktansi memiliki satuan henry (H) dan notasinya di lambangkan M dengan huruf. Definisi 1 Henry, Sepasang kumparan memiliki induktansi silang sebesar 1 henry apabila terjadi perubahan arus sebesar 1 ampere tiap detik pada kumparan yang satu akan menyebabkan timbulnya ggl induksi pada ujung-ujung kumparan yang lainnya sebesar 1 volt. 1). Contoh Soal Menentukan GGL Induksi Diri Kumparan, Sebuah kumparan mempunyai induktansi diri 4 H. Kumparan tersebut dialiri arus searah yang besarnya 100 mA. Berapakah besar ggl induksi diri kumparan apabila dalam selang waktu 0,8 sekon kuat arus menjadi nol. Diketahui: L = 4 H Δt = 0,8 s I1 = 100 mA = 0,1 A I2 = 0 ΔI = I2 – I1 Menghitung GGL Induksi Diri Kumparan, Besar ggl induksi diri sebuah kumparan akibat perubahan arus listrik yang melewatinya dapat dinyatakan dengan persamaan berikut: ε = -L(ΔI/Δt) ε = -(4)(0 – 0,1)/(0,8) ε = -(4)(-0,125) ε = 0,5 volt Jadi GGL induksi diri yang dialami kumparan adalah 0,5 volt 2). Contoh Soal Perhtiungan GGL Induksi Diri Kumparan, Sebuah kumparan yang memiliki induktansi diri 0,5 H dialiri arus sebagai fungsi waktu I = 20 – 8t2. Arus I dalam ampere dan waktu t dalam detik. Tentukanlah ggl induksi diri yang terjadi pada kumparan ketika t = 3 detik. Jawab: Diketahui: L = 0,5 H I = 20 – 8t2 A Menentukan GGL Induksi Diri Kumparan, GGL induksi diri yang terjadi pada kumparan dapat dinyatakan dengan persamaan berikut: ε = -L dI/dt = -L(20 – 8t2) ε = – L (– 2x8t) ε = – L (– 16t) ε = (-0,5)(-16.t) ε = (-0,5)(-16)(3) ε = 24 volt Jadi, ggl induksi diri yang terjadi pada kumparan saat t = 3 detik adalah 24 Volt 3). Contoh Soal Menghitung Induktansi Dan Energi Induktor Kumparan Berarus, Sebuah induktor yang terbuat dari kumparan kawat dengan 1000 lilitan dan Panjang kumparan 3 cm serta luas penampang 5 cm2. Hitunglah: a). Induktansi induktor, b). Energi yang tersimpan dalam induktor bila kuat arus yang mengalir 3 A Diketahui: N = 1000 lilitan d= 3 cm = 0,03 m A = 5 cm2 = 5 x10-4 m2 m0 = 4 p×10-7 Wb A-1 m-1 I = 3 A Jawab: Menghtiung Indukstansi Induktor Kumparan Kawat, Nilai Induktansi induktor (L) kumparan kawat dapat dinyatakan dengan persamaan berikut: L = (m0.N2.A)/(d) L = (4p×10-7)(1000)2(5×10-4)/(0,03) L = 2,1 x10-2 H Jadi induktansi kumparan kawat berarus adalah 2,1 x10-2 H Menghtiung Energi Tersimpan Induktor Kumparan Kawat Berarus I, Energi yang tersimpan dalam inductor kumparan jika I = 3 A dapat dinyatakan dengan persamaan berikut: W = ½ LI2 W = ½ (2,1 x10-2)(3)2 W = 9,45 10-2 joule Jadi energi yang tersimpan dalam kumparan kawat berarus 3 ampere adalah 9,45 10-2 joule 4). Contoh Soal Perhitungan Induktansi Dan Beda Potensial Solenoida, Solenoida memiliki panjang 10p cm dan lilitan 4000. Luas penampang 5 cm2. Solenoida dialiri arus yang berubah dari 16 A menjadi 12 A dalam waktu 0,1 detik maka tentukan beda potensial yang timbul pada ujung-ujung solenoida ? Diketahui d = 10 p cm = 0,1p m N = 4000 lilitan A = 5 cm2 = 5×10-4 m2 ΔI = 12 – 16 = – 4 A Δt = 0,1 detik Menghitung Induktansi Induktor Solenoida , Induktansi induktor solenoida dapat dinyatakan dengan persamaan berikut: L = (m0.N2.A)/(d) L = (4p×10-7)(4000)2(5×10-4)/(0,1p) L = 3,2 x10-3 H Menghitung Beda Potensial Di Ujung Induktor Solenoida, ε = -L(ΔI/Δt) ε = -(3,20 x10-3 )(-4)/(0,1) ε = 0,128 A 5). Contoh Soal Perhitungan Energi Tersimpan Kumparan Berinduktansi, Sebuah induktor mempunyai induktansi diri sebesar 0,5 H, apabila pada induktor tersebut dialiri kuat arus listrik sebesar 20 A, berapakah besarnya energi listrik yang tersimpan pada induktor tersebut? Diketahui: L = 0,5 H I = 20 A Menentukan Energi Tersimpan Kumparan Induktor, Energi yang tersimpan dalam kumparan yang memiliki induktansi dapat dinyatakan dengan persamaan berikut: W = 1/2 L.I2 W = ½ x(0,5)(20)2 W = 100 Joule Jadi besarnya energi yang tersimpan dalam inductor adalah 100 joule 6). Contoh Soal Perhitungan Induktansi Silang Induktor Kumparan, Sepasang kumparan/ induktor saling berdekatan, dan pada kumparan pertama terjadi perubahan kuat arus listrik sebesar 20 A/s yang menyebabkan timbulnya ggl induksi pada kumparan kedua sebesar 5 volt. Tentukan berapa H besarnya induktansi timbal balik kumparan tersebut Diketahui: ΔI1/Δt = 20 A/s ε2 = 5 volt Jadi besar gaya gerak listrik ggl induksi pada kumparan kedua adalah 5 volt Rumus Mengitung Induktansi Silang Kumparan, Besar induktansi silang yang terjadi pada kedua kumparan dapat dinyatakan dengan persamaan rumus berikut: ε2 = M ΔI1/Δt M = ε2/(ΔI1/Δt) M = 5/20 M = 0,25 H Jadi, induktansi timbal balik kumparan adalah 0,25 H. 7). Contoh Soal Menghitung Induktansi Silang Dan GGL Induktansi Induktor Solenoida, Sebuah kumparan solenoida memiliki Panjang d = 100 cm dengan luas penampang A = 5 x10-3 m2 dan jumlah lilitan kumparan solenoida pertama 3000 lilitan. Di sekitar pusat solenoia dililitkan kumparan kedua dengan banyak lilitan 1000 lilitan. Tentukan a). Induktansi silang kedua kumparan b). GGL yang timbul pada kumparan kedua jika kumparan pertama mengalir arus sebesar 3 A yang berbalik arah dalam waktu 0,5 detik diketahui: N1 = 3000 lilitan N2 = 1000 lilitan A = 5 x10-3 m2 d = 100 cm = 1,0 m Menentukan Induktansi Timbal Balik Silang Pada Kedua Kumparan, Besar induktansi silang yang terjadi pada dua kumparan yang terletak berdekatan dapat dinyatakan dengan menggunakan persamaan berikut: M = (m0.N1.N2.A)/d M = (4p×10-7)(3000)(1000)(5×10-3)/(1,0) M = 6p x 10-3 H Jadi besar induktansi silang yang terjadi pada kumparan adalah 6p x 10-3 H. Menghtiung Gaya Gerak Listrik GGL Induksi Kumparan Kedua, Besar ggl induksi yang timbul pada kumparan kedua akibat perubahan kuar arus yang berbalik arah dapat dinyatakan dengan rumus berikut: ε2 = M (ΔI1/Δt) Pada kumparan pertama untuk selang waktu 0,5 detik, kuat arus berbali arah sehingga perubahan arusnya adalah ΔI1 = (3A) + (3A) ΔI1 = 6 A Sehingga ggl induksi pada kumparan kedua adalah ε2 = M (ΔI1/Δt) ε2 = (6p x 10-3)(6/0,5) ε2 = 7,2p x 10-2 Volt Jadi gaya gerak listrik induksi pada kumparan kedua adalah 7,2p x 10-2 Volt 8). Contoh Soal Menentukan GGL Induksi Diri Kumparan, Sebuah kumparan memiliki induktansi diri 4H dan mengalami ggl induksi diri sebesar 0,5 volt ketika ada perubahan arus listrik di dalam kumparannya selama 0,8 detik. Hitung berapa perubahan arus yang terjadi pada kumparan tersebut. Diketahui: L = 4 H Δt = 0,8 s ε = 0,5 volt Menghitung Perubahan Arus Pada GGL Induksi Diri Kumparan, Besar perubahan arus dalam sebuah kumparan yang mengakibatkan terjadi ggl induksi dapat dinyatakan dengan persamaan berikut: ε = -L(ΔI/Δt) atau ΔI = -(ε Δt)/L ΔI = – (0,5×0,8)/4 ΔI = – 0,1 A Jadi perubahan arus dalam kumparan adalah 0,1 A, Tanda negative menunjukkan telah terjadi pengurangan arus. 9). Contoh Soal Menentukan Induktansi Diri Toroida, Sebuah toroida memiliki luas penampang 4 cm2 dan panjangnya 80 cm memiliki 800 lilitan. Tentukan induktasi diri toroida tersebut: Diketahui: A = 4 cm2 = 4 x 10-4 m2 N = 800 lilitan d = 80 cm = 0,8 m m0 = 4p×10-7 Wb A-1m-1 Menentukan Induktansi Diri Toroida, Besar induktansi diri yang dialami oleh toroida dapat dinyatakan dengan menggunakan persamaan berikut: L = (m0.N2.A)/(d) L = (4p×10-7)(800)2(4 x 10-4)/(0,8) L = 1,3p x 10-4 H Jadi besarnya induktansi diri toroida adalah 1,3p x 10-4 H Daftar Pustaka:
|
Kapasitansi dan energi yang tersimpan dalam kapasitor dan Induktansi diri
Pos Terkait
Copyright © 2024 berikutyang Inc.
