Respons Transien Induktor

Induktor memiliki karakteristik kebalikan dari kapasitor. Sedangkan kapasitor menyimpan energi dalam listrik medan (dihasilkan oleh tegangan antara dua pelat), induktor menyimpan energi dalam magnetik medan (dihasilkan oleh arus melalui kawat). Jadi, sementara energi yang tersimpan dalam kapasitor mencoba mempertahankan tegangan konstan di seluruh terminalnya, energi yang tersimpan dalam induktor mencoba mempertahankan arus konstan melalui belitannya.

Karena itu, induktor menentang perubahan arus dan bertindak persis kebalikan dari kapasitor, yang menentang perubahan tegangan. Induktor yang dikosongkan sepenuhnya (tanpa medan magnet), yang memiliki arus nol, awalnya akan bertindak sebagai rangkaian terbuka saat dipasang ke sumber tegangan (saat ia mencoba mempertahankan arus nol), menjatuhkan tegangan maksimum pada kabelnya.

Seiring waktu, arus induktor naik ke nilai maksimum yang diizinkan oleh rangkaian, dan tegangan terminal menurun secara bersamaan. Setelah tegangan terminal induktor menurun ke minimum (nol untuk induktor "sempurna"), arus akan tetap pada tingkat maksimum, dan pada dasarnya akan berperilaku sebagai korsleting.

Ketika sakelar pertama kali ditutup, tegangan melintasi induktor akan segera melompat ke tegangan baterai (bertindak seolah-olah itu adalah rangkaian terbuka) dan menurun ke nol seiring waktu (akhirnya bertindak seolah-olah itu adalah hubungan pendek). Tegangan melintasi induktor ditentukan dengan menghitung berapa banyak tegangan yang dijatuhkan pada R, mengingat arus yang melalui induktor, dan mengurangkan nilai tegangan itu dari baterai untuk melihat apa yang tersisa.

Ketika sakelar pertama kali ditutup, arusnya nol, kemudian meningkat seiring waktu hingga sama dengan tegangan baterai dibagi dengan resistansi seri 1 . Perilaku ini justru berlawanan dengan rangkaian resistor-kapasitor seri, di mana arus dimulai pada maksimum dan tegangan kapasitor pada nol. Mari kita lihat cara kerjanya menggunakan nilai nyata:

Waktu (detik) Tegangan Baterai Tegangan Induktor Saat ini 015 V15 V00.515 V9.098 V5.902 A115 V5.518 V9.482 A215 V2.030 V12.97 A315 V0.747 V14.25 A415 V0.275 V14.73 A515 V0.101 V14.90 A615 V37.181 mV14.96 A1015 V0.681 mV14.99 A

Sama seperti sirkuit RC, tegangan induktor mendekati 0 volt dan arus mendekati 15 amp dari waktu ke waktu adalah asimptotik . Namun, untuk semua tujuan praktis, kita dapat mengatakan bahwa tegangan induktor pada akhirnya akan mencapai 0 volt dan arus pada akhirnya akan sama dengan maksimum 15 amp.

Sekali lagi, kita dapat menggunakan program analisis rangkaian SPICE untuk memetakan peluruhan asimtotik tegangan induktor dan penumpukan arus induktor dalam bentuk yang lebih grafis (arus induktor diplot dalam hal penurunan tegangan resistor, menggunakan resistor sebagai shunt untuk mengukur arus):

Perhatikan bagaimana tegangan menurun (di sebelah kiri plot) dengan sangat cepat pada awalnya, kemudian berkurang seiring berjalannya waktu. Arus juga berubah sangat cepat pada awalnya, kemudian turun seiring waktu, tetapi mendekati maksimum (kanan skala) sementara tegangan mendekati minimum.

TINJAUAN:

• Induktor yang sepenuhnya "dikosongkan" (tidak ada arus yang melaluinya) pada awalnya bertindak sebagai rangkaian terbuka (jatuh tegangan tanpa arus) ketika dihadapkan dengan aplikasi tegangan yang tiba-tiba. Setelah "mengisi" sepenuhnya ke tingkat arus akhir, ia bertindak sebagai korsleting (arus tanpa penurunan tegangan).
• Dalam rangkaian "pengisian" resistor-induktor, arus induktor berubah dari nol ke nilai penuh sementara tegangan berubah dari maksimum ke nol, kedua variabel berubah paling cepat pada awalnya, mendekati nilai akhirnya lebih lambat dan lebih lambat seiring berjalannya waktu.

LEMBAR KERJA TERKAIT:

• Lembar Kerja Sirkuit Konstanta Waktu
• Lembar Kerja Perhitungan Konstanta Waktu