Kamis, 16 April 2015
INDUKTANSI
Ketika arus dalam kumparan berubah seiring debgan waktu, maka ggl akan terinduksi di dalam kumparan sesuai dengan hukum Faraday. Besarnya ggl induktansi diri adalah
ε_L=-L dI/dt
di mana L adalah induktansi kumparan. Induktansi adalah ukuran dari seberapa besarnya perlawanan yang diberikan oleh kumparan terhadap perubahan dalam arus pada kumparan. Satuan SI untuk induktansi adalah Hendry (H), di mana 1 H = 1 V.s/A.
Induktansi dari suatu kumparan adalah
L=(N_B)/I
di mana _B adalah fluks magnetik yang menembus kumparan dan N adalah jumlah lilitan. Induktansi pada suatu perangkat bergantung pada geometrinya. Sebagai contoh, induktansi dari selenoida berinti udara adalah
L=(μ_0 N^2 A)/l
di mana A adalah luas penampangnya dan l adalah panjang selenoida.
Jika resistor dan inductor dihubungkan seri dengan baterai yang memiliki ggl dan jika sakelar dalam rangkaian terbuka selama t < 0 dan ditutup pada t = 0, maka arus dalam rangkaian akan berubah terhadap waktu berdasarkan persamaan
I=ε/R(1-e^((-t)⁄τ))
di mana = L/R adalah konstanta waktu dari rangkaian RL. Artinya, arusnya meningkat hingga mencapai nilai keseimbangan /R setelah selang waktu yang cukup lama dibandingkan dengan . Apabila baterai dalam rangkaian digantikan dengan kawat tanpa hambatan, maka arusnya akan berkurang secara eksponensial terhadap waktu, sesuai persamaan
I=ε/R e^((-t)⁄τ)
di mana /R adalah arus awal pada rangkaian.
Energy yang disimpan dalam medan magnet inductor berarus I adalah
U=1/2 LI^2
Energy magnetic ini sama besarnya dengan energy yang disimpan dalam medan listrik sebuah kapasitor yang terisi penuh.
Rapat energy pada titik dengan medan magnet B adalah
u_B=B^2/(2μ_0 )
Induktansi bersama dari sistem dua kumparan diberikan oleh
M_12= (N_2 _12)/I_1 =M_21= (N_1 _21)/I_2 =M
Induktansi bersama ini menghubungkan ggl yang diinduksi dalam kumparan dengan perubahan arus sumber pada kumparan di dekatnya melalui persamaan
ε_2=-M 〖dI〗_1/dt dan ε_1=-M 〖dI〗_2/dt
Dalam rangkaian LC yang memiliki hambatan nol dan tidak beradiasi secara elektromagnetik (ideal), nilai muatan pada kapasitor dan arus pada rangkaian berubah sesuai dengan persamaan
Q=Q_maks cos(ωt+)
I=dQ/dt=-ωQ_maks sin(ωt+)
di mana Q_maks adalah muatan maksimum pada kapasitor, adalah konstanta fase, dan ω adalah frekuensi sudut osilasinya:
ω=1/√LC
Energy dalam rangkaian LC secara terus-menerus berubah, antara energy yang disimpan dalam kapasitor dan energy yang disimpan dalam inductor. Energy total dari rangkaian LC pada setiap saat adalah
U=U_C+U_L=(Q_maks^2)/2C 〖cos〗^2 ωt+(〖LI〗_maks^2)/2 〖sin〗^2 ωt
Saat t = 0, semua energy tersimpan dalam medan listrik kapasitor (U=Q_maks^2/2C). Pada akhirnya, semua energy ini disalurkan kepada inductor (U=LI_maks^2/2). Akan tetapi, besar energy totalnya tetap sama karena perubahan energy diabaikan dalam rangkaian LC yang ideal.
Dalam rangkaian RLC dengan hambatan yang kecil, muatan dalam kapasitor berubah terhadap waktu menurut persamaan
Q=Q_maks e^((-Rt)⁄2L) cos ω_d t
di mana ω_d=[1/LC-(R/2L)^2 ]^(1⁄2)
Langganan:
Posting Komentar (Atom)
Tidak ada komentar:
Posting Komentar