Menghitung panjang kawat, jumlah lilitan, hambatan dan induktansi pada sebuah coil / selenoida / induktor

Inductor / coil / selenoida / kumparan saya rasa hampir semua orang tahu, kalo bahasa gampangnya ya gulungan kawat. Inductor banyak ditemukan pada hampir semua peralatan elektronika. Pemahaman tentang perancangan sebuah inductor saya peroleh ketika saya tertarik memperlajari coil gun "sebuah alat elektronik yang digunakan untuk melontarkan sebuah ferromagnetic projectile (peluru berbahan ferromagnetik)". Ketika saya dihadapkan pada perancangan coil gun saya dituntut untuk mengetahui berapa nilai induktansi dari inductor yang saya buat, dan untuk menghitung nilai induktansi maka banyak aspek yang harus diperhitungkan, seperti; panjang inductor, jari-jari inti, banyak lilitan, diameter kawat, dan hambatan. Untuk mengetahui dimensi-dimensi itu maka diperlukan perhitungan. Berikut perhitungannya:

1. Sebelumnya kita sepakati dulu, besaran-besaran dasar penyusun inductor.

  Dengan:
  L  : Panjang Inductor
  a  : jari-jari inti inductor
  d  : ukuran diameter kawat penyusun inductor
  N : jumlah lilitan kawat

  Untuk n lapisan, maka besaran yang ditambah:
  n  : jumlah lapisan
  D : tebal lapisan

2. Menghitung jumlah lilitan per lapisan, yaitu: panjang inductor dibagi dengan diameter kawat.

  

3. Menghitung panjang kawat perlapis, keliling inductor dikali jumlah lillitan perlapis

 

4. Menghitung panjang total kawat untuk n lapis:

    

Karena tiap lapis jumlah lilitan adalah sama, maka perhitungan diatas dapat disederhanakan menjadi:

dan untuk n lapis, maka persamaan ini dapat dilanjutkan, menjadi:

ini merupakan deret aritmatika, dan rumus total jumlah deret aritmatika diatas adalah:

Pers (3) merupakan persamaan menghitung total panjang kawat untuk membuat inductor, jika diketahui; jari-jari inti (a), diameter kawat (d), jumlah lapisa (n) dan Jumlah lilitan perlapis (Nn).

5. Menghitung jumlah lilitan inductor
Banyak cara digunakan untuk menghitung jumlah lilitan pada inductor, cara termudah adalah dengan mengalikan jumlah lilitan perlapis dengan banyak lapisan: N = Nn.n  ..................... pers (3a)
Jika tidak diketahui jumlah lapis pada inductor, maka jumlah lapisan dapat dihitung melalui tebal inductor. Kita simbolkan tebal inductor dengan D (capital); maka D = n.d ........................ pers (3b)
Kembali ke pers 1, yaitu jumlah lilitan perlapis adalah panjang inductor dibagi dengan diameter kawat, dengan mensubstitusikan persamaan 3a dan 3b ke Pers(1) maka jumlah lilitan dapat ditulis dengan:

Dengan cara substitusi yang sama ke Pers (3), maka rumus lain untuk menghitung panjang kawat yang dibutuhkan dalam membuat inductor adalah:

6. Menghitung hambatan pada inductor
Untuk menghitung hambatan dalam pada inductor, maka diperlukan data tentang hambat jenis kawat dan luas permukaan kawat dan panjang kawat, rumus yang digunakan adalah:

7. Menghitung nilai Induktansi Inductor

Dalam menghitung nilai induktansi banyak cara yang dapat diterapkan, dan sering dari berbagai cara-cara tersebut memberikan hasil yang berbeda. Disini penulis telah mencoba menerapkan rumus untuk menghitung nilai induktansi yang penulis peroleh dari http://id.wikipedia.org/wiki/Induktor#Rumus_induktansi dan membandingkan hasilnya dengan menggunakan software coilmaestro lihat di blog ini pada menu download. Maka hasilnya berbeda namun ordenya sama, dengan kemiripan sekitar 70%. Lalu penulis juga pernah membandingkan dengan menggunakan alat ukur ESR meter

  

Maka hasil yang diperoleh lebih mendekati perhitungan menggunakan software coilmaestro dari pada rumus induktansi dari wikipedia. Maka disini penulis menyarankan untuk memperleh hasil pengukuran yang lebih akurat dapat menggunakan ESR meter atau kalau gak ada duit ya bisa download software coilmaestro .