9. Induktansi & Energi Magnetik [Compatibility Mode]

Perkuliahan

Fisika Dasar II

Oleh Endi Suhendi 1

Fisika Dasar II

FI-331

Menu hari ini:

Induktansi & Energi Magnetik

Oleh Endi Suhendi 2

Last Time:

Faraday’s Law

Oleh Endi Suhendi 3

Faraday’s Law

Hukum Faraday tentang Induksi

Oleh Endi Suhendi 4

Perubahan fluks magnet menginduksi GGL

Lenz: Induksi melawan perubahan

Cara untuk Menginduksi GGL

Oleh Endi Suhendi 5

Kuantitas yang dapat berubah terhadap waktu:1. Nilai/besar B2. Luas A yang dilingkupi loop3. Sudut θ antara B dan normal loop

Induktansi

Oleh Endi Suhendi 6

Induktansi

Induktansi Bersama

Perubahan fluks pada koil 2 sebanding dengan

perubahan arus pada koil 1

Oleh Endi Suhendi 7

perubahan arus pada koil 1

Konstanta kesebandingannya M21 dinamakan induktansi bersama

Induktansi BersamaKebalikannya:

Oleh Endi Suhendi 8

Induktansi BersamaCarilah induktansi bersamanya (R1 > R2)!

Jawab:

Oleh Endi Suhendi 9

M hanya bergantung pada faktor geometri

Transformator

Oleh Endi Suhendi 10

Ns > Np: step-up transformatorNs < Np: step-down transformator

Transmisi Daya Listrik

Oleh Endi Suhendi 11

Daya yang hilang dapat direduksi jika ditransmisikan pada tegangan tinggi

Contoh: Jalur TransmisiRata-rata 120 kW daya listrik dikirim dari sebuah pembangkit listrik. Jalur transmisi memiliki hambatan total 0.40 Ω. Hitunglah daya yang hilang jika daya dikirim pada (a) 240 V, dan (b) 24,000 V.

Oleh Endi Suhendi 12

Induktansi DiriSebuah koil dialiri arus listrik.Arus konstan!Arus berubah thd waktu!

Oleh Endi Suhendi 13

Secara fisis, Induktansi L adalah ukuran dari sebuah “resistansi” induktor untuk merubah arus; semakin besar L,

semakin kecil laju perubahan arus.

Menghitung Induktansi Diri

Oleh Endi Suhendi 14

1. Asumsikan arus I mengalir 2. Hitung B akibat adanya I tersebut3. Hitung fluks akibat adanya B tersebut4. Hitung induktansi dirinya

Problem: Solenoid

Hitung induktansi diri L dari sebuah solenoid (n lilitan per meter, panjang l, radius R)

INGAT:1. Asumsikan arus I mengalir

Oleh Endi Suhendi 15

2. Hitung B akibat adanya I tersebut3. Hitung fluks akibat adanya B tersebut4. Hitung induktansi dirinya

I

N Φ L ====

Sifat Induktor

Oleh Endi Suhendi 16

Induktor dengan arus yang konstan tidak berarti apa-apa (tidak berpengaruh)

GGL Balik

Oleh Endi Suhendi 17

Induktor dalam RangkaianInduktor: Elemen listrik yang dapat menunjukkan

induktansi diri

Simbol:

Ketika dilalui arus:

Oleh Endi Suhendi 18

Ketika dilalui arus:

Induktor tidak menyukai perubahan, tetapi menyukai keadaan stabil (steady). Kebalikan Kapasitor!

Rangkaian LR

Oleh Endi Suhendi 19

Solusi persamaan di atas ketika saklar ditutup pada t = 0:

Rangkaian LR

Oleh Endi Suhendi 20

Konstanta waktu

Animasi 9.1

Rangkaian LR

Oleh Endi Suhendi 21

t=0+: Arus mencoba untuk berubah. Induktor bekerja sekeras mungkin untuk menghentikannya

t=∞: Arus stabil (steady). Induktor tidak berpengaruh.

Rangkaian LR

Oleh Endi Suhendi 22

t=0+: Arus mencoba untuk berubah. Induktor bekerja sekeras mungkin untuk menghentikannya

t=∞: Arus stabil (steady). Induktor tidak berpengaruh.

Problem: Rangkaian LR

Oleh Endi Suhendi 23

1. Kemanakah arah arus sesaat setelah batrei dilepas (pada t=0+)? At t=∞?

2. Tulis persamaan diferensial untuk rangkaian di atas!3. Pecahkan dan plot I vs. t dan voltmeter vs. t

Animasi 9.2

Energi dalam Induktor

Oleh Endi Suhendi 24

Energi Tersimpan dalam Induktor

Oleh Endi Suhendi 25

Batrei Penyuplai

Resistor Disipasi

Induktor Penyimpan

Energi Tersimpan dalam Induktor

Oleh Endi Suhendi 26

Dimanakah energi di simpan?

Contoh: Solenoid

Solenoida ideal, panjang l, radius R, n lilitan/sat.panjang, arus I:

Oleh Endi Suhendi 27

Rapat Energi Volume

Rapat Energi

Energi disimpan dalam medan magnet!

: Rapat Energi Magnet

Oleh Endi Suhendi 28

: Rapat Energi Listrik

Osilasi LC

Oleh Endi Suhendi 29

Rangkaian RLC

Oleh Endi Suhendi 30

Selesai

Oleh Endi Suhendi 31