Induktor (Coil)

Induktor atau Lilitan (Coil) adalah sebuah komponen elektronika pasif  yang dapat menyimpan energi listrik pada medan magnet yang ditimbulkan oleh arus listrik yang melintasinya. Kemampuan induktor untuk menyimpan energi pada medan magnet dipengaruhi oleh besar kecilnya nilai induktansi pada induktor tersebut, dengan satuan Henry (H). Pada umumnya beban induktor berupa kawat penghantar yang dililit secara spiral. lilitan tersebut menghasilkan medan magnet yang kuat ketika dialiri arus listrik karena hukum induksi Farade. Medan magnet yang ditimbulkan tersebut  dapat menyimpan energi dalam waktu yang relatif singkat.

Simbol Induktor (Induktor dengan inti Udara)

Induktor berfungsi untuk menyimpan arus listrik dalam medan magnet, menapis (filter) frekuensi tertentu, menahan arus bolak-balik (AC), Merusak arus searah (DC) dan pembangkit getaran arus searah (DC) dan pembangkit getaran serta melipat gandakan tegangan.

Suatu induktor merupakan gabungan dari induktansi beberapa reistansi karena adanya resistivitas kawat dan beberapa kapasitans. pada suatu frekuensi, induktor dapat menjadi sirkuit resonansi karena kapasitas parasitnya.

Induktansi (L) adalah efek dari medan magnet yang terbentuk disekitar kunduktor pembawa arus yang bersifat menahan perubahan arus. arus listrik yang melewati kunduktor membuat medan magnet sebanding dengan besar arus .

Nilai induktansi (L) sebuah induktror dipengaruhi oleh empat buah faktor yaitu :
a. Jumlah lilitan, semakin banyak lilitan maka semakin tinggi nilai induktansinya.
b. Diameter induktor, semakin besar diameternya sema

kin tinggi juga nilai induktansinya.
c. Permeabilitas inti, yaitu bahan inti yang digunakan seperti udara, besi atau Ferit.
d. Ukuran panjang induktor, semakin pendek induktor tersebut semakin tinggi induktansinya.

Rumus Induktansi :
1. Induktor dengan lilitan berbentuk silinder

Keterangan :
L  = Induktansi
μ₀ = permeabilitas ruang hampa
K = Koefisien Nagaoka
N = jumlah lilitan
r  = jari-jari lilitan
l  = panjang lilitan

2. Induktor dengan lilitan silinder pendek berinti udara

Keterangan :
L = Induktansi
r  = jari-jari lilitan
N = jumlah lilitan
l = panjang lilitan

3. Induktor dengan lilitan berlapis-lapis berinti udara

Keterangan :
L = Induktansi
r  = jari-jari
l  = panjang lilitan
N = jumlah lilitan
d  = tebal lilitan

4. Induktor dengan lilitan spiral datar berinti udara

Keterangan :
L = Induktansi
r  = rata-rata jari jari spiral
N = jumlah lilitan
d  = tebal lilitan

5. Induktor dengan inti toroid

Keterangan :
L = induktansi
μ₀ = permeabilitas ruang hampa
μ_r = permeabilitas relatif bahan inti
N = jumlah lilitan
r  = jari-jari gulungan
D = diameter keseluruhan

Terdapat berbagai macam jenis induktor yang biasanya digunakan yaitu :
a. Air Core Induktor (Induktor inti udara), adalah induktor yang memiliki nilai tetap.
b. Induktor Variabel, adalah induktor yang memiliki nilai induktansi dapaat diubah-ubah.
c. Ferrite Core Induktor (Induktor inti ferit).
d. Laminated Core Induktor (Induktor inti laminasi).
e. Torodia Core Induktor (Induktor inti torodia).

Terdapat dua jenis lililtan yang biasanya digunakan pada induktor, yaitu :

• Lilitan ferit atau lilitan sarang madu dililit dengan cara bersilang untuk mengurangi efek kapasitif terdistribusi. Ini sering digunakan pada rangkaian tala penerimaan radio dalam jangkar gelombang mengah dan gelombang panjang. karena konstruksinya, induksi tinggi dapat dicapai dengan berbentuk kecil.
• Lilitan inti toroid sebuah lilitan sederhana yang dililit dengan bentuk silinder menghasilkan medan magnet eksternal dengan kutub utara-selatan. Sebuah lilitan toroid dapat dibuat dari lilitan silinder dengan menghubungkannya menjadi bentuk donat, sehingga menyatukan kutub utara dan selatan. pada lilitan toroid, medan magnet ditahan pada lilitan. Ini menyebabkan lebih sedikit radiasi magnetik dari lilitan, dan kekebalan dari medan magnet eksternal.

Biasanya induktor digunakan sebagai filter dalam rangkaian arus bolak-balik, transformator, motor listrik, speaker, dan lain sebagainya.

Rangkaian Arus Bolak-Balik 1 Fasa dengan Beban Kapasitor

Ketika suatu kapasitor dihubungkan dengan sumber arus bolak-balik (AC), maka pada kapasitor tersebut akan dapat ditentukan nilai resitansi semu atau rekatansi kapasitif (Xc). Nilai reaktansi kapasitf dipengaruhi oleh nilai kapasitas suatu kapasitor dan frekuensi arus bolak-balik tersebut.

Reaktansi adalah perlawanan komponen pada rangkaian atas perubahan arus listrik atau tegangan listrik karena adanya kapasitansi atau infuktansi. Medan listrik yang terbentuk dalam komponen tersebut akan menghambat perubahan potensial listrik dan medan magnetik yang terbentuk menghambat perubahan arus listrik. Nilai kapasitas memengaruhi sifat dari komponen tersebut, efek reaktansi tidak terlihat ketika komponen tersebut dialiri arus searah efek reaktansi hanya akan terlihat jika ada perubahan arus atau tegangan jadi nilai reaktansi hanya akan terlihat jika ada perubahan arus tegangan. jadi nilai reaktansi berubah-ubah sebanding dengan perubahan arus dan jika frekuensi perubahan arus nya teratur, seperti dalam arus bolak balik maka nilai rekatansi menjadi konstan.
Reaktansi kapasitif adalah suatu nilai resistansi atau hambatan yang ditimbulkan oleh kapasitor pada rangkaian arus bolak-balik. Jika dalam suatu rangkaian arus listrik bolak-balik terdapat beban yang bersifat kapasitas murni (Kapasitor) maka memiliki nilai :

Sehingga :

hal tersebut berarti antara tegangan dan arus berbeda fase sebesar π/2 = 90^o dan arus mendahului (I lead) dari tegangan sebesar 90^o
1/ωC = Xc dikenal dengan nama rektansi kapasitif dengan satuan (Ω) dibaca Ohm.
Nilai Z = Xc,
sehingga Cos φ = R/Xc
Jika besar ω = 2πf maka besar :

Sehingga Rumus rekatansi kapasitif adalah :

Keterangan :
Xc = Reaktansi kapasitif (Ω)
π   = bernilai 3,14 atau 22/7
f    = Frekuensi arus listrik bolak balik (Hz = 1/s)
C  = kapasitas kapasitor (F = 1/Ω)

Reaktansi kapasitif (Xc) berbanding terbalik dengan frekuensi. Semakin besar frekuensi nilai reaktansi kapasitif semakin kecil, pada frekuensi endah nilai rekatansi kapasitif meningkat.

Rangkaian kapasitor dengan reaktansi Xc diberikan sumber tegangan AC 50Hz, maka arus yang mengalir arus sebesar I dan pada ujung kapasitor akan terukur, drop tegangan sebesar V . Diagram lingkaran dengan jari-jari lingkaran luar drop tegangan V dan jari jari lingkaran dalam besar arus I. 

Contoh soal :

1. Sebuah kapasitor memiliki nilai kapasitas sebesar 15μF, berapakah nilai reaktansi kapasitifnya jika dihubungkan dengan frekuensi 50 Hz ?

Diketahui : C = 15μF = 15 x 10^-6F
                  f  = 50Hz
Ditanya    : Xc = ?
Jawab      :

Macam-Macam Kapasitor

Kapasitor dapat dibedakan berdasarkan :

A. Jenisnya :
1. Kapsaitor Polar (berkutub) 

Kapasitor polar adalah kapasitor yang mempunyai dua kaki atau dua kutub yaitu positif dan negatif serta memiliki bahan dielektrik dan biasanya terbuat dari elektrolit dan kapasitor jenis ini mempunyai nilai kapasitas yang besar dibandingkan dengan kapasitor yang menggunakan bahan dielektrik kertas, mika atau pun keramik. biasanya kapasitor polar berbentuk tabung.

2. Kapasitor Non Polar (tidak memiliki kutub)

Kapasitor non polar adalah kapasitor yang tidak mempunyai kutub positif dan negatif pada kedua kakinya atau kutubnya. kapasitor ini umumnya memiliki nilai kapasitas lebih rendah, berbentuk bulat pipih berwarna coklat, merah, hijau dan lainnya. Kapasitor non polar dapat dipasang secara bolak balik dan nilai kapasitasnya relatif lebih kecil dari dari kapasitor polar. Kapasitor non polar pada umumnya berbentuk pipih seperti tablet atau kancing baju.

B. Berdasarkan jenis bahan isolasinya kapoasitor dibagi menjadi tiga macam yaitu :

1. Kapasitor tetap 
Kapasitor tetap adalah suatu kapasitor yang nilainya konstan/tidak berubah-ubah. Beberapa contoh kapasitor tetap :
a. Kapasitor Keramik

Gambar Kapasitor Keramik

Kapasitor Keramik adalah kapasitor yang menggunakan bahan isolator berupa keramik, biasanya berbentuk bulat tipis atau pun persegi,  Kapasitor keramik dapat dipasang secara bolak-balik dalam rangkaian elektronika. pada umumnya nilai kapasitor Keramik adalah 1pF sampai dengan 0,1μF.

b.Kapasitor Kertas

Gambar Kapasitor Kertas

Kapasitor kertas adalah kapasitor yang bahan isolatornya terbuat dari bahan berupa kertas. Kapoasitor kertas tidak memiliki polaritas arah sehingga dalam suatu rangkaian elektronika kapasitor tersebut dapat dirangkai secara bolak-balik. Biasanya nilai suatu kapasitor kertas antara 300pF sampai dengan 4μF

c. Kapasitor Polyster

Gambar Kapasitor Polyster

Kapasitor Polyster adalah kapasitor yang isolatornya terbuat dari polyster. Biasanya kapasitor polyster  . Kapasitor polyster termasuk kapasitor non polar sehingga dapat dipasang secara bolak balik. biasanya nilai kapasitor polyster memiliki nilai kapasitas antara 100 pF sampai dengan 2μF.

d. Kapasitor Mika

Kapasitor mika adalah kapasitor yang bahan isolatornya terbuat dari bahan berupa Mika. Kapasitor mika sama seperti kapasitor kertas, tidak memiliki polaritas arah sehingga dalam suatu rangkaian elektronika dapat dipasang secara bolak-balik. Nilai kapasitor mika pada umumnya antara 50pF sampai dengan 0,2μF.

2. Kapasitor Variabel 
Kapasitor Variabel adalah kapasitor yang memiliki nilai kapasitas dapat diatur desuai dengan kebutuhan. Secara fisik kapasitor variabel dibagi menjadi 2 yaitu :

a. Variable Condensator (VARCO)

Variable condensator adalah kapasitor yang nilai kapasitasnya dapat diatur dengan cara memutar poros pada kapasitor tersebut. pada umumnya kapasitor variable digunakan pada gelombang frekuensi pada rangkaian radio. Variable kapasitor memiliki nilai kapasitas 100pF sampai dengan 500pF

b. Kapasitor Trimmer

Kapasitor trimmer adalah jenis kapasitor variabel yang memiliki bentuk lebih kecil sehingga untuk mengatur nilai kapasitasnya diperlukan alat bantu berupa obeng untuk memutar porosnya. Kapasitor trimmer terbuat dari 2 pelat logam yang dipisahkan oleh selembar mika dan sebuah poros sekrup(untuk memperlebar atau mempersempit jarak antar 2 logam). Kapasitor trimmer memiliki nilai kapasitas hingga 100pF dan biasanya dipasang paralel dengan variable kapasitor  untuk mendapatkan nilai lebih akurat pada pengaturan gelombang frekuensi.

3. Kapasitor elektrolit 
Kapasitor elektrolit adalah kapasitor yang bahan isolatornya terbuat dati elektrolit pada umumnya berbentuk tabung atau silinder. kapasitor elektrolit atau biasanya disebut ELCO sering digunakan pada suatu rangkaian elektronika yang memerlukan nilai kapasitas yang besar.

Gambar Kapasitor Elektrolit

Kapasitor elektrolit memiliki polaritas arah Positif (+) dan Negatif (-) yang terbuat dari bahan aluminium sebagai pembungkus dan terminal negatifnya. Kapasitor yang memiliki polaritas arah jika dipasang terbalik maka akan meledak karena melampaui batas tegangannya. Pada umumnya nilai kapasitas elektrolit antara 0,47μF sampai dengan ribuan mikro farad (μF). Contoh kapasitor elektrolit :

a. Kapasitor Tatanlum

Kapasitor tatanlum adalah jenis kapasitor elektrolit menggunakan bahan logam berupa tatanlum pada terminal anodanya (+). Kapasitor tatanlum merupakan kapasitor polar sehingga memiliki kutub (+) dan (-), dalam pemasangannya perlu diperhatikan jika terbalik maka kapasitor akan meledak. Kapasitor tantalum dapat bekerja pada suhu yang lebih tinggi dan juga memiliki nilai kapasitas lebih besar dari kapasitor elektrolit lainnya tetapi ukuran fisiknya lebih kecil sehingga harga di pasaraan lebih mahal. Kapasitor tantalum dapat digunakan dalam jangkauan temperatur dan frekuensi yang luas.

Multimeter Analog (AVOmeter Analog) dan Cara Penggunaan

Multimeter atau biasanya disebut juga AVOmeter adalah alat ukur yang dapat digunakan untuk mengukur arus listrik dan tegangan listrik DC atau pun AC, selain itu juga dapat digunakan untuk menentukan nilai hambatan (resitansi).

Multimeter juga digunakan sebagai alat untuk memeriksa kebenaran suatu rangkaian listrik, juga untuk memeriksa kelayakan suatu komponen listrik atau elektronika.

A. Bagian-bagian multimeter :

B. Mengukur Arus Listrik (I)
Langkah langkah menggunakan multimeter untuk mengukur arus listrik :

1. Memeriksa jarum penunjuk menunjukkan pada angka 0, jika jarum penunjuk tidak menunjuk pada jarum di angka 0 maka putar sedikit degan obeng (-).
   
2. Memasang kabel pemeriksa (probe) merah dan hitam pada multimeter.
3. Jika digunakan untuk mengukur arus DC maka putar selector ke ampermeter DC pada batas ukur yang kira- kira lebih tinggi dari yang akan diukur.
4. Jika digunakan untuk mengukur arus AC maka putar selector ke ampermeter AC pada batas ukur yang kira-kira lebih tinggi dari arus listrik yang akan diukur.
5. Menghubungkan secara seri antara sember, multimeter, dan beban yang akan diukur.
   
    Rangkaian pengukuran arus listrik pada suatu beban berupa lampu dengan sumber AC
   
    Rangkaian pengukuran arus listrik suatu beban berupa lampu dengan sumber DC
6. Melakukan pembacaan nilai arus listrik pada alat ukur.

Cara membaca multimeter ketika digunakan untuk mengukur arus listrik yang mengalir pada suatu rangkaian :
I (Arus listrik) = Nilai yang terbaca pada alat ukur

Untuk membaca nilai arus listrik DC pada multi meter sekala yang dibaca pada alat ukur adalah sekala yang berada di posisi tengah ( DCV.A), selain digunakan untuk mengukur arus sekala tersebut juga digunakan untuk membaca tegangan DC. Biasanya sekala yang digunakan untuk mengukur arus dan tegangan DC terdapat lebih dari satu, sehingga masing-masing sekala tersebut diwakili oleh selector, sehingga tidak diperlukan menghitung atau mengalikan kembali nilai yang terbaca pada alat ukur.

Contoh pembacaan arus listrik pada multimeter :

Berapakah nilai Arus listrik yang terbaca pada multimeter jika selector menunjukan pada DC 10A?
Jawab :
Maka sekala yang dibaca adalah 0 - 10A, sehingga arus yang terbaca adalah  2A
I = 2A

C. Mengukur Tegangan Listrik (V)
Langkah-langkah menggunakan multimeter untuk mengukur tegangan listrik :

1. Memeriksa jarum penunjuk menunjukan pada angka 0, jika jarum penunjuk tidak menunjuk pada angka 0 maka putar sekrup pengatur kedudukan jarum penunjuk hingga jarum penunjuk menunjukkan pada angka 0.
   
2. Memasang kabel pemeriksa (probe) merah dan hitam pada multi meter
3. Mengatur sakelar pemilih jangkauan alat ukur (selector). Jika akan digunakan untuk mengukur tegangan DC, putar selector ke voltmeter DC pada batas ukur yang kira-kira lebih tinggi dari tegangan listrik yang akan diukur.
4. Jika akan digunakan untuk mengukur tegangan  AC, putar selector ke voltmeter AC pada batas ukur yang kira-kira lebih tinggi dari tegangan yang akan diukur.
5. Menghubungkan secara paralel dengan beban dengan sumber tegangan.
   
    Rangkaian pengukuran tegangan suatu lampu dengan sumber tegangan DC.
    Rangkaian pengukuran tegangan suatu lampu dengan sumber tegangan AC.
6. Melakukan pembacaan tegangan listrik pada alat ukur.

Cara membaca multimeter ketika digunakan untuk nilai tegangan listrik yang terukur :
V = Nilai tegangan yang terbaca pada multimeter

Sekala yang dibaca untuk tegangan AC adalah sekala yang letaknya berada bagian paling bawah, biasanya memiliki nilai lebih dari satu nilai sekala, oleh karena itu dibagi pada selector (seperti pada sekala pengukuran DC Vdan DCA).
Contoh pembacaan :

Berapakah nilai tegangan yang terbaca pada multimeter jika selector menunjukan pada AC 250V?
Jawab :
Maka sekala yang dibaca adalah 0 - 250V sehingga nilai tegangan yang terukur pada multimeter adalah 210V.
V = 210V


D. Mengukur Hambatan Listrik atau Resistansi (R)
Langkah-langkah menggunakan multimeter untuk mengukur nilai hambatan (resistansi) :

1. Memeriksa jarum penunjuk menunjukan pada angka 0, jika jarum petunjuk tidak menunjukan pada angka 0 maka putar sekrup pengatur kedudukan jarum penunjuk hingga menunjukan angka 0.
2. Memasang kabel pemeriksa (probe) merah dan hitam pada multi meter
3. Mengatur selector untuk mengukur hambatan maka memutar selector ke ohm meter kemudian pilih batas ukur yang kira kira lebih dari nilai hambatan yang akan diukur.
4. Melakukan pengkalibrasi alat ukur Ohmmeter dengan cara menghubungkan ujung kabel pemeriksa (probe) merah dan hitam, jarum penunjuk akan mengarah ke titik 0, jika belum menunjuk ke titik 0 maka putar knop pengatur hingga jarum penunjuk menunjukan pada angka 0.
   
5. Menghubungkan beban yang akan diukur dengan ohmmeter pastikan telah melepas sumber tegangan atau pun arus sebelum mengukur hambatan.
   
    Rangkaian pengukuran hambatan suatu lampu dengan menggunakan multimeter.
6. Lakukan pembacaan nilai hambatan (resitansi) pada alat ukur.

Cara membaca multimeter ketika digunakan untuk mengukur hambatan :

R (nilai hambatan) = nilai yang ditunjukkan oleh alat ukur × nilai yang pada selector

Sekala yang dibaca jika mengukur hambatan adalah sekala yang berada di bagian paling atas (Ω), nilai terkecil dimulai dari kanan.

Contoh pembacaan :

Berapakah nilai hambatan jika selector menunjukan X 10 Ω ?

Jawab :
R = 70 × 10 Ω = 700 Ω
Nilai hambatan yang terbaca pada alat ukur adalah 700 Ω