Resistans, kapasitans dan induktans

Pengertian Resistansi (Tahanan) dan penjelasannya

 

  Resistansi (dalam hukum Ohm ditulis dengan simbol R) adalah tahanan dari suatu bahan konduktor untuk menghambat aliran arus listrik. Setiap logam yang digunakan sebagai penghantar mempunyai karakteristik hambatan yang berbeda. Dalam suatu sirkuit, arus listrik dari power suplay tidak sepenuhnya dapat digunakan secara bebas. Terkadang arus listrik tersebut harus di hambat untuk memperoleh efek tertentu pada sirkuit. Dalam suatu hambatan atom-atom nya akan bertumbukan dengan elektron-elektron sehingga laju dan kecepatan elektron menjadi berkurang. Karena kuat arus biasanya di hitung berdasarkan banyak dan kecepatan elektronnya, maka ketika jumlah elekron dan kecepatannya berkurang otomatis berkurang pula kekuatan arus yang mengalir dalam suatu hambatan.

Setiap Konduktor mempunyai hambatan. Ketebalan suatu konduktor menentukan besar-kecilnya hambatan yang dimilikinya. Konduktor yang tebal memiliki hambatan yang kecil. Kawat yang tebal mempunyai penampang lintang yang lebih lebar, sehingga mengandung lebih banyak elektron. Sebaliknya, konduktor yang panjang, memiliki hambatan yang besar. Ini dikarenakan semakin panjang suatu konduktor semakin banyak pula atom-atom yang akan menghadang gerak elektron bebasnya sehingga arus listrik yang dialirkan akan berkurang.

Alat yang digunakan untuk menghambat arus listrik disebut resistor. Resistor adalah komponen didalam sirkuit listrik yang berfungsi untuk menahan arus dalam jumlah tertentu. Satuan hambatan atau resistensi dinyatakan dengan Ohm. Angka hambatan dalam sirkuit listrik adalah ketika tegangan membuat arus mengalir artinya hambatan adalah hasil dari tegangan dibagi arus.

Resistan tidak dapat menyimpan energi panas tetapi hanya bisa menghasilkan panas , contohnya : heater, setrika, lampu pijar. Yang menyimpan panas hanyalah ironnya atau elemen.

Besar tahanan pada suatu konduktor dipengaruhi oleh beberapa hal yaitu :

• Luas penampang
• Panjang penghantar
• Jenis bahan
• Temperatur

Jadi Luas penampang dan panjang konduktor yang sama, nilai tahanannya bisa berbeda jika bahan dan tahanan jenisnya berbeda. Berikut adalah tabel yang menjelaskan tentang tahanan dan satuannya.

Tabel Ohm

Luas penampang konduktor yang kecil mempunyai tahanan yang lebih besar dibanding konduktor dengan penampang yang lebih besar. Konduktor yang lebih panjang mempunyai tahanan yang lebih besar dibanding dengan konduktor yang pendek meskipun luas penampangnya sama. Konduktor dengan temperatur yang tinggi mempunyai nilai tahanan yang lebih besar dibanding dengan konduktor dengan temperatur yang rendah. Berikut ini gambar ilustrasinya :

Luas penampang dan panjang penghantar

Temperatur Tahanan

Rumusnya adalah sebagai berikut :

R=V/I

R : hambatan itu sendiri

V : tegangan

I : arus listrik.

Untuk pengukurannya mudah sekali anda hanya tinggal menggunakan multitester dengan cara berikut ini:

1. Arahkan selektor multitester pada posisi Ohm meter
2. Atur skala (misal: x1, x10, x100, dst.) sesuai nilai resistansi yang akan diukur, awali dengan skala terbesar kemudian agar lebih spesifik, kurangi skala tersebut mendekati nilai yang di ukur
3. hubungkan pointer merah dan hitam multiterser pada kedua ujung komponen resistor (boleh terbalik karena tidak mempunyai kutub)
4. Lihat jarum pada multitester (Avo meter) analog, atau angka display pada multi tester digital dan akan menunjukan hasil dari pengukuran tersebut secara langsung.

Untuk mengetahui kondisi baik atau tidaknya suatu komponen resistansi ini, maka bisa dilihat dari nilai toleransi yang biasanya terdapat pada komponen tersebut. Misal untuk sebuah R 100 ohm memiliki toleransi sebesar 5 %, maka nilai wajar pada kondisi baik komponen tersebut adalah sekitar 95 s/d 105 ohm.

2. pengertian kapasitans dan penjelasannya

  Kapasitansi didefinisikan sebagai kemampuan dari suatu kapasitor untuk dapat menampung muatan elektron untuk level tegangan tertentu. Dengan rumus dapat ditulis :

  

  Q = CV

     Q = muatan elektron dalam C (coulombs)

      C = nilai kapasitansi dalam F (farads)

      V = besar tegangan dalam V (volt)

       •   Dari rumus tersebut dapat diturunkan rumus kapasitansi kapasitor, yaitu :

   C = Q/V        

Kapasitans dapat menyimpan energi medan listrik dari celah suatu komponen kekomponen lain. Simbol (C) satuannya farad (F)

Kapasitor adalah komponen elektronika yang mempunyai kemampuan menyimpan electron-elektron selama waktu yang tidak tertentu. Kapasitor berbeda dengan akumulator dalam menyimpan muatan listrik terutama tidak terjadi perubahan kimia pada bahan kapasitor, besarnya kapasitansi dari sebuah kapasitor dinyatakan dalam farad. Pengertian lain Kapasitor adalah komponen elektronika yang dapat menyimpan dan melepaskan muatan listrik. Struktur sebuah kapasitor terbuat dari 2 buah plat metal yang dipisahkan oleh suatu bahan dielektrik. Bahan-bahan dielektrik yang umum dikenal misalnya udara vakum, keramik, gelas, elektrolit dan lain-lain. Jika kedua ujung plat metal diberi tegangan listrik, maka muatan-muatan positif akan mengumpul pada salah satu kaki (elektroda) metalnya dan pada saat yang sama muatan-muatan negatif terkumpul pada ujung metal yang satu lagi. Muatan positif tidak dapat mengalir menuju ujung kutup negatif dan sebaliknya muatan negatif tidak bisa menuju ke ujung kutup positif, karena terpisah oleh bahan dielektrik yang non-konduktif. Muatan elektrik ini “tersimpan” selama tidak ada konduksi pada ujung-ujung kakinya. Kemampuan untuk menyimpan muatan listrik pada kapasitor disebuat dengan kapasitansi atau kapasitas.

Kapasitansi didefenisikan sebagai kemampuan dari suatu kapasitor untuk dapat menampung muatan elektron. Coulombs pada abad 18 menghitung bahwa 1 coulomb = 6.25 x 1018 elektron. Kemudian Michael Faraday membuat postulat bahwa sebuah kapasitor akan memiliki kapasitansi sebesar 1 farad jika dengan tegangan 1 volt dapat memuat muatan elektron sebanyak 1 coulombs. Dengan rumus dapat ditulis : Q = CV Dimana :

Q = muatan elektron dalam C (coulombs) C = nilai kapasitansi dalam F (farads) V = besar tegangan dalam V (volt) Dalam praktek pembuatan kapasitor, kapasitansi dihitung dengan mengetahui luas area plat metal (A), jarak (t) antara kedua plat metal (tebal dielektrik) dan konstanta (k) bahan dielektrik. Dengan rumusan dapat ditulis sebagai berikut :

C = (8.85 x 10-12) (k A/t)

Jenis-jenis kapasitor sesuai bahan dan konstruksinya. Kapasitor seperti juga resistor nilai kapasitansinya ada yang dibuat tetap dan ada yang variabel. Kapasitor dielektrikum udara, kapasitansinya berubah dari nilai maksimum ke minimum. Kapasitor variabel sering kita jumpai pada rangkaian pesawat penerima radio dibagian penala dan osilator. Agar perubahan kapasitansi di dua bagian tersebut serempak maka digunakan kapasitor variabel ganda. Kapasitor variabel ganda adalah dua buah kapasitor variabel dengan satu pemutar. Berdasarkan dielektrikumnya kapasitor dibagi menjadi beberapa jenis, antara lain: kapasitor keramik kapasitor film kapasitor elektrolit kapasitor tantalum kapasitor kertas Perdasarkan polaritas kutup pada elektroda kapsitor dapat dibedakan dalam 2 jenis yaitu : Kapasitor Non-Polar, kapasitor yang tidak memiliki polaritas pada kedua elektroda dan tidak perlu dibedakan kaki elektrodanya dalam pesangannya pada rangkaian elektronika. Kapasitor Bi-Polar, yaitu kapasitor yang memiliki polaritas positif dan negatif pada elektrodanya, sehingga perlu diperhatikan pesangannya pada rangkaian elektronika dan tidak boleh terbalik. Kapasitor elektrolit dan kapasitor tantalum adalah kapasitor yang mempunyai kutub atau polar, sering disebut juga dengan nama kapasitor polar. Kapasitor film terdiri dari beberapa jenis yaitu polyester film, poly propylene film atau polysterene film.

3.pengertian induktans dan penjelasannya

Induktansi
Induktansi adalah sifat dari rangkaian elektronika yang menyebabkan timbulnya potensial listrik secara proporsional terhadap arus yang mengalir pada rangkaian tersebut, sifat ini disebut sebagai induktasi sendiri. Sedang apabila potensial listrik dalam suatu rangkaian ditimbulkan oleh perubahan arus dari rangkaian lain disebut sebagai induktansi bersama. Satuan induktansi dalam satuan internasional adalah weber per ampere atau dikenal pula sebagai henry (H).
Induktansi muncul karena adanya medan magnet yang ditimbulkan oleh arus listrik (dijelaskan oleh hukum ampere). Supaya suatu rangkaian elektronika mempunyai nilai induktansi, sebuah komponen bernama induktor digunakan di dalam rangkaian tersebut, induktor umumnya berupa kumparan kabel/tembaga untuk memusatkan medan magnet dan memanfaatkan GGL yang dihasilkannya.

Induktans dapat menghasilkan atau menyimpan energi medan magnet. Satuan amper/lilitan (weber)

 

induktansi Diri (Self Inductance)

emf yang terjadi akan menghasilkan arus yang menentang setiap perubahan fluks magnetik, penentangan ini disebut dengan induktansi diri (self inductance). pernyataan ini sesuai hukum lenz yang dikemukan oleh Heinrich Friedrich Lenz (1804 - 1865). besaran satuan nilai induktansi dinyatakan dalam Henry (H), sebuah induktor dikatakan memiliki nilai induktansi sebesar 1H, jika perubahan arus yang mengaliri pada rating 1ampere/detik menginduksi tegangan 1volt didalamnya. definisi ini dapat dirumuskan sebagai berikut :

L = 1.H  = 1.V.(di/dt)  = 1.V/(ampere/detik)

Semakin banyak jumlah lilitan dalam sebuah induktur maka semakin bertambah juga nilai induktansinya. Besarnya nilai induktansi terhadap jumlah lilitan pada suatu induktor dapat dihitung dengan rumus: 

L = N x (φ/I)

 

dimana: L = induktansi (H), N = jumlah lilitan, φ = fluks magnetik (Weber/Wb), I = arus (A)

koefesiensi induktansi diri sebuah induktor tergantung dari konstruksinya seperti : jumlah lilitan kawat, jarak antar lilitan, besar inti pusat dll. Oleh karena untuk mendapatkan induktor dengan koefesiensi induksi diri yang sangat tinggi bisa dengan menggunakan kore ( pusat inti) dengan permeabilitas tinggi, dan merubah jumlah lilitan, sehingga fluks magnetik yang dihasilkan dapat dihitung dengan rumus :

φ = B x A

dimana : φ = besar magnetik fluks (Wb), B = kerapatan fluks, A = luas area (m²)

jika sebuah induktor dapat diketahui jumlah lilitan (N), maka induksi magnetik/kerapatan fluks(B) dalam inti, dapat diketahui dengan rumus :

_{B =  µo x H  = N x (I/l)}

untuk menggabungkan pernyataan rumus persamaan diatas maka untuk mengetahui nilai induktansi sebuah induktor dapat diketahui dengan uraian rumus:

_{L = N x (φ /I) = N x ((BxA)/I)   =  (µo x N x I)/(l x I)}

dan pengelompokan dari peryataan diatas, maka nilai induktansi dari sebuah induktor dapat sederhanakan dengan rumus persamaan akhir sebagai berikut:

Dimana: L = induktasni (H), N = jumlah lilitan, µ_{o = panjang Permeabilitas (4.π.10-7)}, l = panjang koil dalam meter

Kesimpulan dari penjelasan induktansi :

Induktansi dari koil / kumparan disebabkan dari fluks magnet yang terjadi disekitarnya. semakin kuat fluks magnet maka induktansi yang dihasilkan akan semakin besar. untuk menaikan nilai induktansi dari koil/kumparan kita dapat menambah jumlah lilitan kawat, atau menambah ukuran diameter atau panjang dari kore inti (inti pusat) dan juga dengan cara mengganti kore inti (inti pusat) dengan bahan feromagnetik seperti dengan bahan besi lunak atau jenis ferit.

bahan feromagnetik seperti besi lunak, kobalt atau jenis nikel dll. yang digunakan sebagai kore inti (inti pusat) akan meanikan nilai induktansi dari koil. Ini karena dengan garis-garis gaya yang dihasilkan dari bahan konsentrat feromagnetik lebih kuat.

Sebagai contoh; jika bahan inti permeabilitas 1000 kali lebih besar dari ruang bebas seperti besi lunak atau baja, maka induktansi yang dihasilkan akan 1000 kali lebih besar. Sehingga dapat dikatakan induktansi dari koil akan meningkat secara proposional sebagai permeabilitas dari bahan inti.