INDUKSI ELEKTROMAGNET

Kata pengantar

Fisika, yap itulah namanya, salah satu pelajaran yang terkenal susahh buangett :v,dengan kehadiran blog ini, yang insyaalah akan membantu agan dalam memecahkan pelajaran ini, sekian dulu ya sob. Selamat membaca, semoga blog ini sangan berguna bagi agan-agan dan sista-sista.dan kami ucap kan terima kasih

Pendahuluan
sebelumnya kalo agan pingin ngedenger lagu dari blog ini,tinggal klik play di pojok kiri atas(baner warna merah)
Pada saat ini energi listrik banyak diperlukan manusia untuk membantu usahanya. Dari begitu besarnya daya listrik yang diperlukan manusia tersebut hanya sebagian kecil yang dihasilkan oleh energi kimia, yaitu perubahan energi kimia menjadi energi listrik, sebagian besar dihasilkan dengan cara lain, yaitu yang disebut elektromaknetik.

A.          GGL Induksi Elektromagnet

     Induksi elektromagnetik adalah sebuah proses pembuatan arus listrik dengan cara mendekatkan sumber listrik pada sebuah magnet.

1.      Proses Terjadinya Induksi Elektromagnet

Induksi elektromagnetik pertama kali diteliti oleh Michael Faraday (Inggris) dan Joseph Henry (Ameika). Dari percobaan yang dilakukan secara terpisah pada tahun 1831 oleh 2 ilmuwan tersebut, diperoleh kesimpulan bahwa arus listrik dapat dimunculkan oleh sebuah magnet dengan cara menggerakkan-gerakkan sebuah kawat pada medan magnetnya atau dengan cara memasukkan dan mengeluarkan magnet ke dalam suatu kumparan kawat. Perhatikan gambar di bawah ini.     

            Dengan menggunakan alat seperti pada gambar di atas, Faraday mulai malakukan percobaannya untuk mengamati induksi elektomagnetik. Sebelum magnet digerakkan, ia tidak melihat adanya arus yang mempengaruhi amperameter.

            Kemudian ia menggerakkan magnetnya dan jarum amperameter pun mulai bergerak. Berdasarkan peristiwa ini ia manyimpulkan bahwa gerakan magnet yang dilakukan telah menghasilkan arus yang arahnya bergantung pada arah gerakan magnet.

             Setelah itu, Faraday menukar benda yang digerakkann. Ia mencoba menggerakkan kawat melingkar dan memegang sebuah magnet di tengah-tengah lingkaran tersebut. Pada percobaan ini pun Faraday menemukan bahwa arus kembali diinduksi karena jarum ampeameter bergerak.

            Ketika arus dihasilkan, maka saat itu akan terdapat beda potensial atau tegangan antara ujung-ujung kumpaan yang diinduksi. Tegangan yang demikian disebut dengan tegangan induksi. Dalam percobaan Faraday, ia menemukan bahwa besarnya tegangan induksi ini bergantung pada tiga faktor berikut.

a)      Jumlah lilitan kumparan. Makin banyak lilitan kumparan, makin besar tegangan induksi yang dihasilkan.

b)      Keceptan gerakan magnet. Makin cepat gerakan magnet, makin besarpula tegangan induksi yang dihasilkan.

c)       Jumlah garis gaya magnet. Makin banyak garis gaya magnet, makin besar tegangan induksi yang dihasilkan.

Jika magnet pada kumparan tersebut terus digerakkan, maka arus yang melewati kumparan akan berubah-ubah arah sesuai dengan gerakan magnetnya. Arus yang demikian disebut dengan arus bolak-balik (AC = Altenating Curent). Beberapa alat yang menggunakan prinsip  kerja hasil  percobaan Faraday, di antaranya generator dan transfator.

2.  Cara Menimbulkan GGL Induksi

Berikut cara menumbulkan ggl induksi.

3.      Menggerakan magnet, mendekati atau menjauhi kumparan.

Selama magnet batang digerakkan mendekati atau menjauhi kumparan, maka pada kumparan timbul arus listrik.

a.       Memutar magnet di dekat kumparan.

Selama magnet berputar di dekat kumparan pada kumparan timbul arus listrik. Prinsip ini digunakan dalam dinamo sepeda. Perhatikan gambar di bawah ini!

b.      Memutar kumparan di dekat magnet.

Selama kumparan berputar di dekat magnet, pada kumparan akan timbul arus listrik. Prinsip ini digunakan pada generator

c.       Memutus-mutus kumparan primer untuk menginduksi kumparan sekunder.

Selama saklar S pada kumparan primer dibuka, ditutup pada kumparan sekunder timbul arus listrik. Prinsip ini digunakan pada transformator.

4.  Hukum Faraday

Faraday menyimpulkan bahwa besar ggl induksi yang ditimbulkan sebanding dengan perubahan garis gaya magnet dan jumlah lilitan serta berbanding terbalik dengan waktu. Sebagai contoh, jika perubahan jumlah garis gaya yang melalui suatu kumparan dalam waktu adalah  dan jumlah lilitan kawat pada kumparan adalah N maka ggl induksi yang timbul antara kedua ujung kumparan dapat dirumuskan sebagai berikut.

Keterangan:   

B. Aplikasi Induksi Elektromagnet

1.      Generator

Generator adalah alat yang dapat merubah energi gerak menjadi energy listrik. Di bawah ini adalah bagian generator.                       

a.       Generator DC

Pada generator D.C hanya terdapat 1 buah kolektor dan terbelah, yang disebut komutator.

Prinsip Kerja Generator

     Selama kumparan berputar diantara megnet permanen, maka pada kumparan timbul arus listrik. Karena pada generator DC hanya mempunyai 1 buah kolektor dan terbelah, maka pada rangkaian luar arus listrik terjadi hanya pada setengah fase,

b.Generator AC

Pada generator AC terdapat 2 buah kolektor dan masing –masing tidak terbelah.

                     Prinsip kerja generator

                        Selama kumparan berputar di antara magnet permanen, pada kumparan timbul arus listrik. Karena pada generator AC terdapat dua buah kolektor dan tidak terbelah, maka pada rangkain luar arus listrik dapat tiap fase. 

Perbedaan antara generator AC dan generator DC hanya terletak pada jumlah dan bentuk cincinnya. Generator AC memiliki dua buah cincin luncur atau cincin geser. Adapun generator DC memiliki sebuah cincin belah (komutator). Generator AC dapat di ubah menjadi generato DC, demikian pula sebaliknya. Caranya sebagai berikut.

a.       Agar generator AC dapat diubah menjadi generator DC maka dua buah cincin luncurnya diganti dengan  sebuah cicin belah (komulator).

b.      Agar generator DC dapat diubah menjadi generator AC maka cincin belahnya diganti dengan dua buah cincin luncur atau cincin geser.

2.      Induktor

      Untuk menimbulkan percika bunga api listrik di antara elekroda busi pada kendaraan bermotor diperlukan teganga yag tinggi. Adapun sumber tegangan pada kendaraan berupa aki yang selain merupakan sumber tegangan DC juga nilai tegangannya 6 volt atau 12 volt. Untuk dapat menaikkan tegangan diperlukan alat yang disebut inductor.

      Induktor pertama kali di ciptakan oleh Ruhmkorf sehingga dikenal dengan inductor Ruhmkorf. Di bawah ini merupakan bagian dari inductor.

                                                                          

                 Pada inductor kumparan primer terbuat dari kawat besar dengan jumlah lilitan sedikit dan kumparan skunder terbuat dari kawat kecil dengan jumlah lilitan banyak.

                 Prinsip kerja inductor

                     Pada saat alur listrik mengalir melalui kumparan primer, inti besi lunak menjadi magnet dan menarik plat besi CH. Karena plat besi CH ditarik oleh magnet inti besi lunak maka merenggang dari interuptor A sehingga arus listrik berhenti  mengalir. Karena arus listrik berhenti mengalir, maka inti besi lunak menjadi tidak bersifat sebagai magnet sehingga plat besi CH kembali ke posisi semula, yaitu menempel pada interuptor dan arus listrik mengalir lagi pada kumparan primer.

                         Dengan posis plat vesi CH yang menempel dan merenggang pada interuptor mengakibat kan arus listrik yang mengalir pada kumparan sekunder. Dengan demikian pada kumparan skunder timbul GGL yang berfungsi sebagai senber tegangan AC. Pada kendaraan bermotor, interuptor disebut dengan platina dan kumparan disebut dengan coil.

c.              transformator

          Selain generator, prinsip induksi elektromagnetik digunakan dalam transformator atau trafo. Transformator adalah alat yang digunakan untuk mengubah tegangan. Transformator yang mengubah tegangan rendah menjadi tegangan tinggi disebut transformator  step up, sedangkan yang bekerja sebaliknya yaitu mengubah tegangan tinggi menjadi tegangan rendah disebut transformator  step down.

            Alat ini mempunyai inti besi yang tak berujung pangkal dan terdiri dari beberapa lapis tipis yang disekat satu sama lain. Pada inti besi terdapat 2 kumparan. Kumparan yang dihubungkan dengan arus yang hendak diubah tegangannya disebut kumparan primer, sedangkan kumparan yang dihubungkan dengan tegangan baru disebut kumparan sekunder.

1.   Jenis-jenis transformator

Ada 2 jenis trafo, yaitu trafo step up dan step down

a)    Trafo Step Up

Transformator step-up adalah jenis transformator yang berfungsi untuk menaikkan tegangan induksi. Pada transformator ini, jumlah lilitan pada kumparan primer lebih sedikit daripada jumlah lilitan kumparan sekunder (ingat bahwa tegangan induksi sebanding dengan jumlah lilitan) sehingga arus listrik yang dihasilkan pada kumparan sekunder akan lebih besar daripada arus pada kumparan primer. Dengan demikian, tegangan induksi pun akan naik. Trasformator ini digunakan pada televise untuk menaikkan tegangan 220 V menjadi 22.000 V.

            Dari uraian di atas, trafo step up memiliki ciri-ciri :

1)      Jumlah kumparan primer lebih sedikit daripada kumparan sekunder (N_p < N_s)

2)      Tegangan primer lebih kecil daripada tegangan sekunder (V_p < V_s), dan

3)      Kuat arus primer lebih besar daripada kuat arus sekunder (I_p > I_s)

b)   Trafo Step Down

Transformator step-down adalah jenis transformator yang berfungsi untuk menurunkan tegangan induksi. Sesuai tujuannya, jumlah lilitan kumparan sekunder pada transformator ini dibuat lebih sedikit daripada kumlah lilitan pada kumparan primer. Transformator ini banyak digunakan pada radio, tape recorder, dan komputer.

Secara bersamaan, kedua transformator ini digunakan pada penyaluran listrik dari pembangkit listrik menuju pelanggan. Pembangkit listrik yang biasanya terletak cukup jauh dari tempat pelanggan dapat kehilangan energy yang cukup banyak pada proses penyalurannya. Faktor utama penyebabnya adalah tegangan dan arus yang dihasilkan generator relatif kecil. Untuk itu, dalam jarak yang cukup dekat dari sumber pembangkit listrik, digunakan transformator step-up sehingga tegangan akan membesar dan energi yang hilang selama penyaluran listrik akan lebih kecil. Sebelum sampai ke pelanggan, tegangan tinggi yang berbahaya ini kemudian diturunkan lagi menggunakan transformator step-down yang biasa tersimpan pada tiang listrik di dekat rumah pelanggan. Selain dapat meminimalisir kehilangan energi, pemanfaatan transformator ini pun berfungsi untuk menjaga keamanan dan keselamatan pelanggan dari bahaya tegangan tinggi.

Dari uraian di atas, trafo step down memiliki ciri-ciri:

1)      Jumlah kumparan primer lebih banyak daripada kumparan sekunder ( N_p > N_s)

2)      Tegangan primer lebih besar daripada tegangan sekunder (V_p > V_s), dan

3)      Kuat arus primer lebih kecil daripada kuat arus sekunder (I_p<I_s).

2.   Hubungan Antara Tegangan (V), Jumlah Kumparan (N), dan Kuat Arus ( I )

Hubungan antara tegangan, jumlah lilitan, dan kuat arus dapat ditentukan dengan menganggap tidak ada energi yang dihasilkan oleh trafo yang hilang menjadi kalor ( panas ). Trafo yang demikian disebut trafo ideal. Pada trafo, semakin banyak jumlah lilitan kumparan, semakin tinggi tegangan yang dihasilkan. Adapun kuat arus berbanding terbalik dengan tegangan.

Hubungan antara tegangan, jumlah lilitan kumparan, dan kuat arus dinyatakan dalam persamaan berikut.     

                                                           

            

keterangan      :

N_p : jumlah lilitan kumparan primer

N_s  : jumlah lilitan kumparan sekunder

V_p : tegangan primer ( volt )

V­_s  : tegangan sekunder (volt)

I_p   : kuat arus listrik (ampere)

I_s   : kuat arus listrik (ampere)

3.  Efisiensi Transformator

Ketika kita menggunakan transformator, kita akan merasakan panas di sekitar transformator tersebut. Panas yang timbul pada transformator ini merupakan energi yang dihasilkan oleh inti besi dan kumparan yang telah mengubah sebagian energi listrik uang dihasilkan kumparan primer ketika dipindahkan ke kumparan sekunder akan berkurang. Kondisi ini merugikan karena telah mengurangi hasil kerja transformator tersebut. Kerugian ini dapat dihitung dari selisih daya pada kumparan primer dengan kumparan sekunder. Persentase dari perbandingan daya pada kumparan sekunder akan kumparan primer disebut sebagai efisiensi transformator (, dirumuskan :

Keterangan :

Ƞ    : efisiensi trafo

W_s  : daya output (watt)

W_p : daya input (watt)

Dalam kehidupan sehari hari, efisinsi trafo tidak pernah mencapai 100%. Hal tersebut dikarenakan oleh faktor faktor berikut.

a.       Adanya hambatan pada kumparan

b.      Gulungan kumparan tidak rapi

c.       Kebocoran medan magnet

Meskipun efisiensi trafo tidak pernah 100%, efisiensi suatu trafo dapat diperbesar dengan cara-cara berikut.

a.       Inti trafo dibuat berbentuk pelat atau lempeng

b.      Diberi bahan pendingin atau pelumas

c.       Mengalirkan udara dingin dengan menggunakan kipas angin atau AC

D.Pengunaan Transformator dalam Transmisi Listrik

       Untuk transmisi daya listrik dari sumber tegangan jarak jauh, maka tegangan baku dinaikkan dengan menggunakan trafo step-up. Apabila akan sampai ke rumah-rumah, tegangan diturunkan lagi dengan trafo step-down.

Ada dua cara untuk mentransmisikan energy listrik jarak jauh,sebagai berikut.

1.   Sebelum Ditransmisikan

Tegangan dibuat tinggi dengan cara menaikkan tegangan menggunakan trafo step-up. Dengan menaikkan tegangan ini, maka kuat arus listrik yang mengalir menjadi kecil, sehingga kawat yang dipakai kecil dan biayanya murah.

Keuntungan sistem transmisi dengan tegangan tinggi sebagai berikut.
    a. Energi yang hilang di perjalanan kecil.
    b. Kabel yang dipakai tidak terlalu besar sehingga biayanya lebih murah.
    c. Kawat ringan akibatnya memudahkan mengangkat.
Kerugiannya sebagai berikut.

  a. Kabel tegangan tinggi harus ditempatkan pada tiang-tiang listrik yang tinggi.

    b. Kabel harus dilewatkan pada daerah yang jarang penduduknya.

2. Setelah Sampai ke Rumah-Rumah
            Tegangan dibuat rendah dengan menggunakan trafo step-down agar arus menjadi tinggi. Keuntungan system ini adalah dapat mengurangi tingkat bahaya keselamatan warga pemakai. Kerugiannya sebagai berikut.
    a. Karena tegangan tinggi, maka arus menjadi besar sehingga harus menggunakan penghantar(kabel) yang  besar.
    b. Energi yang hilang juga besar berubah menjai panas (W=I x I x R x t).

      Dengan memerhatikan keuntungan dan kerugian kedua system ini, maka untuk mentransmisikan energi  jarak jauh umumnya dibuat tegangan tinggi menggunakan transformator step-up.

Kalo agan-agan dan sista-sista kurang faham dengan penjelasan postingan di atas, nih mimin kasi video penjelasannya ;)