Mengapa induktor menghasilkan tegangan tinggi dan bukan arus tinggi

Ketika induktor runtuh (misalnya, ketika sakelar dalam rangkaian induktor tiba-tiba terbuka), ia menghasilkan tegangan tinggi daripada arus tinggi. Ini dapat dijelaskan oleh sifat dasar induktor dan mekanisme penyimpanan energinya. Berikut adalah penjelasan rinci:

Sifat Dasar Induktor

Sifat fundamental induktor dapat dinyatakan dengan rumus berikut:

di mana:

V adalah tegangan pada induktor.

L adalah induktansi induktor.dI/dt adalah laju perubahan arus terhadap waktu.

Rumus ini menunjukkan bahwa tegangan pada induktor sebanding dengan laju perubahan arus. Dengan kata lain, induktor menolak perubahan arus yang cepat.

Penyimpanan Energi

Induktor menyimpan energi ketika arus mengalir melaluinya, dan energi ini disimpan dalam medan magnet. Energi

E yang disimpan dalam induktor dapat dinyatakan dengan rumus berikut:

di mana:

• E adalah energi yang tersimpan.

• L adalah induktansi.

• I adalah arus yang mengalir melalui induktor.

Ketika Sakelar Terbuka

Ketika sakelar dalam rangkaian induktor tiba-tiba terbuka, arus tidak dapat langsung turun menjadi nol karena medan magnet dalam induktor membutuhkan waktu untuk melepaskan energi yang tersimpan. Karena arus tidak dapat berubah secara instan, induktor berusaha mempertahankan aliran arus yang ada.

Namun, karena sakelar telah terbuka, jalur untuk arus diputus. Induktor tidak dapat terus mempertahankan arus, sehingga ia menghasilkan tegangan sangat tinggi pada terminalnya. Tegangan tinggi ini berusaha memaksa arus untuk terus mengalir, tetapi karena rangkaian putus, arus tidak dapat lewat, dan induktor melepaskan energi yang tersimpan melalui tegangan tinggi.

Penjelasan Matematis

Menurut hubungan antara tegangan dan arus pada induktor V=L（dI/dt）ketika sakelar tiba-tiba terbuka, arus I harus turun menjadi nol dengan sangat cepat. Ini berarti bahwa laju perubahan arus dI/dt menjadi sangat besar, menghasilkan tegangan V yang sangat tinggi.

Fenomena Praktis

Dalam rangkaian praktis, tegangan tinggi ini dapat menyebabkan percikan atau merusak komponen lain dalam rangkaian. Untuk mencegah hal ini, seringkali dioda (dikenal sebagai dioda flyback atau freewheeling diode) dihubungkan paralel dengan induktor. Ini memungkinkan arus untuk terus mengalir melalui dioda ketika sakelar terbuka, sehingga menghindari pembentukan tegangan yang terlalu tinggi.

Ringkasan

Ketika sakelar dalam rangkaian induktor tiba-tiba terbuka, tegangan tinggi dihasilkan daripada arus tinggi karena induktor berusaha mempertahankan aliran arus yang ada. Namun, karena rangkaian putus, arus tidak dapat terus mengalir, dan induktor melepaskan energi yang tersimpan dengan menghasilkan tegangan tinggi. Tegangan tinggi ini disebabkan oleh laju perubahan arus dI/dt yang sangat besar.