Induktor adalah komponen yang terdiri dari kumparan dan inti kumparan, dan jika kamu ingin lebih jauh mengenal induktor kamu bisa mengunjungi artikel ini. Dan khusus untuk kali ini kita akan membahas cara kerja induktor dalam elektronika!
Cara Kerja Induktor Dalam Elektronika Dan Aplikasinya
Deskripsi Induktor
Pertama kita harus mengenal apakah itu induktor sebelum memahami cara kerjanya. Induktor adalah komponen elektronika yang dirancang untuk menyimpan energi dalam bentuk medan magnetik ketika arus listrik mengalir melaluinya. Induktor biasanya terdiri dari kumparan kawat yang melingkar di sekitar inti magnetik/inti induktor. Ketika arus listrik mengalir melalui kumparan, maka itu akan menciptakan medan magnet di sekitar kumparan tersebut.
Prinsip dasar kerja induktor didasarkan pada hukum elektromagnetik Faraday dan hukum diri sendiri (self-inductance). Yang menyatakan bahwa perubahan medan magnet dalam suatu kumparan akan menginduksi tegangan listrik dalam kumparan tersebut. Hukum diri sendiri menyatakan bahwa perubahan arus dalam induktor akan menciptakan tegangan induksi yang berlawanan arah, menolak perubahan arus tersebut.
Induktor memiliki beberapa karakteristik penting, termasuk nilai induktansi (ukuran kemampuan untuk menyimpan energi magnetik), resistansi induktif (hambatan terhadap perubahan arus), dan faktor kualitas (Q-factor) yang menggambarkan efisiensi penyimpanan dan pelepasan energi.
Induktor memiliki berbagai aplikasi dalam elektronika, seperti penyaring sinyal, pembentukan osilator, transformator, pemanas induksi, motor listrik, dan penggunaan dalam sirkuit daya untuk meningkatkan efisiensi energi.
Cara Kerja Induktor
A. Cara Kerja Secara Umum
Berikut adalah cara kerja induktor secara umum:
Hukum Faraday
Hukum Faraday menyatakan bahwa perubahan medan magnet dalam suatu kumparan akan menginduksi tegangan listrik dalam kumparan tersebut. Ketika arus listrik mengalir melalui induktor, ia menciptakan medan magnet di sekitar induktor.
Hukum Diri Sendiri (Self-Inductance)
Ketika arus listrik mengalir melalui induktor, medan magnet yang dihasilkan oleh arus tersebut juga mempengaruhi sendiri kumparan induktor. Hal ini menyebabkan terjadinya perubahan fluks magnetik di dalam kumparan itu sendiri. Menurut hukum diri sendiri, perubahan fluks magnetik ini akan menginduksi tegangan elektromagnetik (EMF) dalam kumparan tersebut.
Perlawanan Terhadap Perubahan Arus
Induktor memiliki sifat untuk menolak perubahan arus yang mengalir melaluinya. Saat arus listrik dialirkan atau diubah, induktor mencoba untuk mempertahankan arus yang ada sebelumnya dengan memproduksi tegangan induksi yang berlawanan arah. Ini sesuai dengan hukum diri sendiri yang menyatakan bahwa arus induksi akan menghasilkan medan magnet yang berlawanan arah dengan perubahan arus.
Penyimpanan Energi
Salah satu fungsi utama induktor adalah menyimpan energi dalam medan magnetnya. Energi ini dapat dilepaskan kembali ke dalam sirkuit saat arus berhenti mengalir atau mengalami perubahan.
Resistansi
Selain menyimpan energi dalam bentuk medan magnet, induktor juga memiliki resistansi yang disebut resistansi induktif. Resistansi ini muncul karena energi yang disimpan dalam medan magnet tidak sepenuhnya dapat dilepaskan kembali ke dalam sirkuit. Oleh karena itu, induktor memberikan hambatan terhadap aliran arus yang berubah.
Induktor digunakan dalam berbagai aplikasi elektronika, seperti dalam sirkuit daya untuk filter sinyal, Boost dan Buck Converter, transformator, oscilator radio, pemanas induksi, motor listrik dan masih banyak lagi. Kelebihan induktor adalah kemampuannya untuk menyimpan energi dalam bentuk magnetik, yang dapat diubah menjadi energi listrik kembali saat diperlukan.
B. Contoh Cara kerja Induktor Dalam Boost dan Buck Converter
Boost converter adalah rangkaiana elekronika peningkat tegangan dan buck converter adalah penurun tegangan.
Cara Kerja Boost Converter :
Terjadi dalam tiga siklus tegangan sebelum mencapai tegangan output yang ditingkatkan yang menuju ke beban.
1. Siklus Tegangan Tinggi (On-State)
Saat saklar (transistor) dalam boost converter dalam keadaan ON, arus mengalir melalui induktor dan menyebabkan peningkatan medan magnetik di sekitarnya.
Induktor menyimpan energi dalam bentuk medan magnetik dan menyebabkan peningkatan tegangan di sepanjang kumparan (hukum diri sendiri).
2. Siklus Tegangan Rendah (Off-State)
Saklar berpindah ke posisi OFF, dan arus tidak lagi mengalir melalui induktor. Lalu medan magnetik di dalam induktor kemudian mulai runtuh dan Hukum Faraday menyatakan bahwa perubahan medan magnetik ini akan menghasilkan tegangan yang berlawanan arah pada kumparan.
3. Penyimpanan Energi dan Tegangan Keluaran Tinggi
Tegangan yang dihasilkan oleh induksi saat saklar dalam keadaan OFF akan menambah tingkat tegangan sumber, ini akan menghasilkan tegangan keluaran yang lebih tinggi daripada tegangan sumber asli.
Cara Kerja Buck Converter:
Terjadi dalam tiga siklus tegangan sebelum mencapai tegangan output yang diturunkan yang menuju ke beban.
1. Siklus Tegangan Tinggi (On-State)
Saat saklar dalam buck converter dalam keadaan ON, maka arus mengalir melalui induktor seperti pada boost converter. Induktor menyimpan energi dalam bentuk medan magnetik, menyebabkan peningkatan tegangan di sepanjang kumparan.
2. Siklus Tegangan Rendah (Off-State)
Saklar berpindah ke posisi OFF, dan arus mulai berhenti mengalir melalui induktor. Kemudian Medan magnetik di dalam induktor mulai runtuh yang menghasilkan tegangan yang berlawanan arah pada kumparan (hukum Faraday).
3. Pemindahan Energi ke Beban
Energi yang tersimpan dalam medan magnetik diinduksi ke beban melalui dioda keluaran, dan tegangan output/keluaran yang dihasilkan adalah lebih rendah dari tegangan sumber asli.
Kedua jenis konverter diatas menggunakan induktor sebagai komponen kunci yang bekerja berdasarkan prinsip-prinsip hukum Faraday dan hukum diri sendirinya untuk menghasilkan tegangan keluaran yang diinginkan. Boost converter meningkatkan tegangan, sementara buck converter menurunkan tegangan, dimana induktor berperan sebagai komponen inti dalam penyimpanan dan pengalihan energi.
Kesimpulan
Induktor, adalah komponen elektronika yang menyimpan energi dalam bentuk medan magnetik ketika arus listrik mengalir melaluinya. Prinsip dasar kerja induktor ini didasarkan pada hukum elektromagnetik Faraday dan hukum diri sendiri (self-inductance). Dengan prinsip ini, induktor bisa digunakan dalam berbagai aplikasi elektronika untuk mengatur tegangan, filter sinyal, Boost dan Buck Converter, transformator, oscilator radio, pemanas induksi, motor listrik dan masih banyak lagi. Demikian tentang cara kerja induktor, yang merupakan komponen penting dalam berbagai sirkuit elektronika, semoga bermanfaat!