Embedded Files
Konsep medan magnet bumi diawali dari penemuan batu magnet pada daerah Magnesia di Yunani. Dengan rasa ingin tahu yang tinggi mengenai batu magnet tersebut maka perkembangan teori tentang kemagnetan.
Konsep medan magnet bumi diawali dari penemuan batu magnet pada daerah Magnesia di Yunani. Dengan rasa ingin tahu yang tinggi mengenai batu magnet tersebut maka perkembangan teori tentang kemagnetan.
Gambar : Magnet U dan Magnet Batang
- Konsep Gaya Magnet
Magnet adalah benda yang memiliki kemampuan dapat menarik benda lain.
Magnet memiliki dua kutub, yaitu kutub utara dan kutub selatan. Kutub-kutub yang senama bila didekatkan akan saling tolak menolak, sedangkan kutub-kutub yang berbeda nama bila didekatkan akan saling tarik-menarik.
Magnet adalah benda yang memiliki kemampuan dapat menarik benda lain.
Magnet memiliki dua kutub, yaitu kutub utara dan kutub selatan. Kutub-kutub yang senama bila didekatkan akan saling tolak menolak, sedangkan kutub-kutub yang berbeda nama bila didekatkan akan saling tarik-menarik.
Magnet terdiri dari dua jenis yaitu magnet tetap dan magnet sementara.
Magnet terdiri dari dua jenis yaitu magnet tetap dan magnet sementara.
Berdasarkan kekuatan magnet untuk menarik benda, bahan magnet dibagi menjadi tiga, yaitu feromagnetik, diamagnetik, dan paramagnetik.
Berdasarkan kekuatan magnet untuk menarik benda, bahan magnet dibagi menjadi tiga, yaitu feromagnetik, diamagnetik, dan paramagnetik.
a) Feromagnetik adalah sebutan bagi benda-benda yang dapat ditarik kuat oleh magnet. Contoh bahan feromagnetik adalah besi, baja, kobalt, dan nikel.
b) Diamagnetik adalah sebutan bagi benda-benda yang ditarik lemah oleh magnet. Contoh bahan diamagnetik adalah tembaga, platina, dan garam.
a) Feromagnetik adalah sebutan bagi benda-benda yang dapat ditarik kuat oleh magnet. Contoh bahan feromagnetik adalah besi, baja, kobalt, dan nikel.
b) Diamagnetik adalah sebutan bagi benda-benda yang ditarik lemah oleh magnet. Contoh bahan diamagnetik adalah tembaga, platina, dan garam.
c) Paramagnetik adalah sebutan bagi benda-benda yang tidak ditarik atau bahkan cenderung ditolak oleh magnet. Contoh bahan paramagnetik adalah aluminium, emas, timah, dan bismut.
c) Paramagnetik adalah sebutan bagi benda-benda yang tidak ditarik atau bahkan cenderung ditolak oleh magnet. Contoh bahan paramagnetik adalah aluminium, emas, timah, dan bismut.
Magnet dapat dibuat dengan cara
a) menggosok,
b) induksi (mendekatkan), dan
c) induksi elektromagnetik.
Magnet dapat dibuat dengan cara
a) menggosok,
b) induksi (mendekatkan), dan
c) induksi elektromagnetik.
Sifat kemagnetan bahan dapat dihilangkan dengan cara memukul-mukul, memanaskan, dan meliliti magnet dengan konduktor yang dialiri arus bolak-balik atau AC. Pada prinsipnya, sifat kemagnetan dapat dihilangkan dengan cara mengacak arah magnet elementer.
Sifat kemagnetan bahan dapat dihilangkan dengan cara memukul-mukul, memanaskan, dan meliliti magnet dengan konduktor yang dialiri arus bolak-balik atau AC. Pada prinsipnya, sifat kemagnetan dapat dihilangkan dengan cara mengacak arah magnet elementer.
Gambar : Medan Magnet Bumi
2. Teori Kemagnetan Bumi
2. Teori Kemagnetan Bumi
Bumi adalah magnet raksasa yang memiliki kutub utara dan selatan. Medan magnet bumi berasal dari adanya gerakan inti bumi yang mengandung nikel dan besi. Batuan yang membentuk bumi mengandung magnet elementer. Kutub utara magnet bumi berada di sekitar kutub selatan bumi, dan sebaliknya kutub selatan magnet bumi berada di sekitar kutub utara bumi.
Bumi adalah magnet raksasa yang memiliki kutub utara dan selatan. Medan magnet bumi berasal dari adanya gerakan inti bumi yang mengandung nikel dan besi. Batuan yang membentuk bumi mengandung magnet elementer. Kutub utara magnet bumi berada di sekitar kutub selatan bumi, dan sebaliknya kutub selatan magnet bumi berada di sekitar kutub utara bumi.
3. Induksi Magnet dan Gaya Lorentz
3. Induksi Magnet dan Gaya Lorentz
Gambar : Menentukan Arah Gaya Lorentz dengan Menggunakan Kaidah Tangan Kanan
a) Induksi Magnet
a) Induksi Magnet
Induksi magnet adalah kuat medan magnet akibat adanya arus listrik yang mengalir dalam konduktor. Adanya arus listrik yang dapat menimbulkan medan magnet dikemukakan oleh Hans Christian Oersted melalui kaidah tangan kanan. Arah ibu jari menunjukkan arah arus listrik dan arah lipatan jari-jari menunjukkan arah putaran garis-garis medan magnet.
Induksi magnet adalah kuat medan magnet akibat adanya arus listrik yang mengalir dalam konduktor. Adanya arus listrik yang dapat menimbulkan medan magnet dikemukakan oleh Hans Christian Oersted melalui kaidah tangan kanan. Arah ibu jari menunjukkan arah arus listrik dan arah lipatan jari-jari menunjukkan arah putaran garis-garis medan magnet.
b) Konsep Gaya Lorentz
b) Konsep Gaya Lorentz
Gaya Lorentz menjelaskan besarnya gaya yang ditimbulkan berbanding lurus dengan kuat arus, kuat medan magnet, panjang kawat. Besarnya gaya Lorentz dinyatakan dengan rumus berikut
Gaya Lorentz menjelaskan besarnya gaya yang ditimbulkan berbanding lurus dengan kuat arus, kuat medan magnet, panjang kawat. Besarnya gaya Lorentz dinyatakan dengan rumus berikut
Rumus Gaya Lorentz
Rumus Gaya Lorentz
dengan
dengan
F = gaya Lorentz (newton)
F = gaya Lorentz (newton)
B = medan magnet (tesla)
B = medan magnet (tesla)
I = kuat arus listrik (ampere)
I = kuat arus listrik (ampere)
L = panjang kawat berarus yang masuk ke dalam medan magnet (meter)
L = panjang kawat berarus yang masuk ke dalam medan magnet (meter)
4. Induksi Elektromagnetik
4. Induksi Elektromagnetik
Induksi elektromagnetik membahas tentang konsep perubahan medan magnet yang mampu menghasilkan listrik. Menurut Faraday, listrik dapat dihasilkan dengan cara menggerakkan magnet batang keluar masuk kumparan. Temuan ini diterapkan pada generator listrik yang mengubah energi gerak menjadi energi listrik. Contoh penerapan induksi elektromagnetik dalam kehidupan sehari-hari adalah generator, dinamo AC/DC, dan transformator.
Induksi elektromagnetik membahas tentang konsep perubahan medan magnet yang mampu menghasilkan listrik. Menurut Faraday, listrik dapat dihasilkan dengan cara menggerakkan magnet batang keluar masuk kumparan. Temuan ini diterapkan pada generator listrik yang mengubah energi gerak menjadi energi listrik. Contoh penerapan induksi elektromagnetik dalam kehidupan sehari-hari adalah generator, dinamo AC/DC, dan transformator.
1. Generator
1. Generator
Generator adalah alat yang digunakan untuk mengubah energi gerak (kinetik) menjadi energi listrik. Energi gerak yang dimiliki generator dapat diperoleh dari berbagai sumber energi alternatif, misalnya energi angin, energi air, dan sebagainya.
Generator adalah alat yang digunakan untuk mengubah energi gerak (kinetik) menjadi energi listrik. Energi gerak yang dimiliki generator dapat diperoleh dari berbagai sumber energi alternatif, misalnya energi angin, energi air, dan sebagainya.
Generator dibedakan menjadi 2 yaitu generator AC (Alternating Current) dan generator DC (Direct Current).
Generator dibedakan menjadi 2 yaitu generator AC (Alternating Current) dan generator DC (Direct Current).
1. Generator AC atau alternator dapat menghasilkan arus listrik bolak-balik dengan cara menggunakan cincin ganda,
1. Generator AC atau alternator dapat menghasilkan arus listrik bolak-balik dengan cara menggunakan cincin ganda,
2. Generator DC dapat menghasilkan arus listrik searah dengan cara menggunakan komutator (cincin belah)
2. Generator DC dapat menghasilkan arus listrik searah dengan cara menggunakan komutator (cincin belah)
Gambar : (a) Generator AC, (b) Generator DC
Gambar : (a) Generator AC, (b) Generator DC
2. Dinamo AC-DC
2. Dinamo AC-DC
Dinamo adalah generator yang relatif kecil seperti yang digunakan pada sepeda kayuh. Mengapa lampu sepeda kayuh dapat menyala meskipun tidak diberi baterai? Mengapa nyala lampu akan semakin terang apabila kita mengayuh pedal sepeda dengan lebih cepat? Ternyata pada sepeda kayuh terdapat dinamo yang berfungsi sebagai sumber energi listrik untuk menyalakan lampu.
Dinamo adalah generator yang relatif kecil seperti yang digunakan pada sepeda kayuh. Mengapa lampu sepeda kayuh dapat menyala meskipun tidak diberi baterai? Mengapa nyala lampu akan semakin terang apabila kita mengayuh pedal sepeda dengan lebih cepat? Ternyata pada sepeda kayuh terdapat dinamo yang berfungsi sebagai sumber energi listrik untuk menyalakan lampu.
Gambar : Dinamo sepeda kayuh
Gambar : Dinamo sepeda kayuh
Dinamo adalah alat yang berfungsi untuk mengubah energi gerak menjadi listrik. Cara kerja dinamo dan generator hampir sama, termasuk penggunaan satu cincin yang dibelah menjadi dua (komutator) pada dinamo DC dan cincin ganda pada dinamo AC.
Dinamo adalah alat yang berfungsi untuk mengubah energi gerak menjadi listrik. Cara kerja dinamo dan generator hampir sama, termasuk penggunaan satu cincin yang dibelah menjadi dua (komutator) pada dinamo DC dan cincin ganda pada dinamo AC.
Perbedaan dinamo dengan generator terletak pada dua komponen utama dinamo, yaitu rotor (bagian yang bergerak) dan stator (bagian yang diam).
Perbedaan dinamo dengan generator terletak pada dua komponen utama dinamo, yaitu rotor (bagian yang bergerak) dan stator (bagian yang diam).
Saat sepeda dikayuh dengan cepat, kumparan pada dinamo akan bergerak cepat sehingga gaya gerak listrik (GGL) induksi yang dihasilkan menjadi lebih kuat dan energi listrik yang dihasilkan menjadi lebih banyak. Selain dengan mempercepat putaran kumparan, penggunaan magnet yang kuat, memperbanyak jumlah lilitan, dan penggunaan inti besi lunak dalam dinamo juga dapat mengakibatkan GGL induksi yang dihasilkan menjadi lebih kuat.
Saat sepeda dikayuh dengan cepat, kumparan pada dinamo akan bergerak cepat sehingga gaya gerak listrik (GGL) induksi yang dihasilkan menjadi lebih kuat dan energi listrik yang dihasilkan menjadi lebih banyak. Selain dengan mempercepat putaran kumparan, penggunaan magnet yang kuat, memperbanyak jumlah lilitan, dan penggunaan inti besi lunak dalam dinamo juga dapat mengakibatkan GGL induksi yang dihasilkan menjadi lebih kuat.
Gambar : Dinamo AC / DC
Gambar : Dinamo AC / DC
3. Transformator
3. Transformator
Berdasarkan penggunaannya, transformator dibagi menjadi dua jenis, yaitu transformator step-down dan transformator step-up. Transformator step-down berfungsi untuk menurunkan tegangan listrik, sedangkan transformator step-up berfungsi untuk menaikkan tegangan listrik.
Berdasarkan penggunaannya, transformator dibagi menjadi dua jenis, yaitu transformator step-down dan transformator step-up. Transformator step-down berfungsi untuk menurunkan tegangan listrik, sedangkan transformator step-up berfungsi untuk menaikkan tegangan listrik.
Gambar : (a) Transformator step-down (b) Transformator step-up
Gambar : (a) Transformator step-down (b) Transformator step-up
Transformator pada dasarnya terdiri atas lilitan primer dan lilitan sekunder yang dihubungkan dengan menggunakan inti besi. Lilitan primer yang mendapat tegangan AC akan menginduksi lilitan sekunder. Perubahan arah arus AC membuat medan magnet yang terbentuk berubah-ubah, sehingga menghasilkan tegangan AC pada ujung-ujung kumparan sekunder. Inti besi digunakan dengan tujuan untuk memperkuat medan magnet yang dihasilkan.
Transformator pada dasarnya terdiri atas lilitan primer dan lilitan sekunder yang dihubungkan dengan menggunakan inti besi. Lilitan primer yang mendapat tegangan AC akan menginduksi lilitan sekunder. Perubahan arah arus AC membuat medan magnet yang terbentuk berubah-ubah, sehingga menghasilkan tegangan AC pada ujung-ujung kumparan sekunder. Inti besi digunakan dengan tujuan untuk memperkuat medan magnet yang dihasilkan.
Besar kecilnya tegangan keluaran yang dihasilkan transformator sangat dipengaruhi oleh jumlah lilitan pada kumparan primer dan sekunder. Jika jumlah lilitan primernya lebih banyak daripada jumlah lilitan sekunder, maka tegangan pada kumparan sekunder juga akan lebih kecil daripada tegangan pada kumparan primer, dan transformator tersebut disebut transformator step-down. Namun, jika jumlah lilitan primernya lebih sedikit daripada jumlah lilitan sekunder, maka tegangan pada kumparan sekunder akan lebih besar daripada tegangan pada kumparan primer, dan transformator tersebut disebut transformator step-up.
Besar kecilnya tegangan keluaran yang dihasilkan transformator sangat dipengaruhi oleh jumlah lilitan pada kumparan primer dan sekunder. Jika jumlah lilitan primernya lebih banyak daripada jumlah lilitan sekunder, maka tegangan pada kumparan sekunder juga akan lebih kecil daripada tegangan pada kumparan primer, dan transformator tersebut disebut transformator step-down. Namun, jika jumlah lilitan primernya lebih sedikit daripada jumlah lilitan sekunder, maka tegangan pada kumparan sekunder akan lebih besar daripada tegangan pada kumparan primer, dan transformator tersebut disebut transformator step-up.
Gambar : Transformator
Gambar : Transformator
Hubungan kesebandingan tegangan, jumlah lilitan, dan arus pada transformator sebagai berikut.
Hubungan kesebandingan tegangan, jumlah lilitan, dan arus pada transformator sebagai berikut.
dengan:
dengan:
Wp = energi primer (J)
Wp = energi primer (J)
Ws = energi sekunder (J)
Ws = energi sekunder (J)
Ip = arus primer (A)
Ip = arus primer (A)
Is = arus sekunder (A)
Is = arus sekunder (A)
Np = lilitan primer
Np = lilitan primer
Ns = lilitan sekunder
Ns = lilitan sekunder
Vp = tegangan primer (V)
Vp = tegangan primer (V)
Vs = tegangan sekunder (V)
Vs = tegangan sekunder (V)
Pada transformator ideal, energi listrik yang masuk ke dalam kumparan primer akan dipindahkan seluruhnya ke dalam kumparan sekunder. Hal ini mengakibatkan besar efisiensi transformator menjadi 100% .
Pada transformator ideal, energi listrik yang masuk ke dalam kumparan primer akan dipindahkan seluruhnya ke dalam kumparan sekunder. Hal ini mengakibatkan besar efisiensi transformator menjadi 100% .
Perhitungan efisiensi trafo (η) yang tidak ideal tersebut dapat dilakukan dengan menggunakan rumus berikut.
Perhitungan efisiensi trafo (η) yang tidak ideal tersebut dapat dilakukan dengan menggunakan rumus berikut.
dengan:
dengan:
Pout = daya listrik pada kumparan sekunder (W)
Pout = daya listrik pada kumparan sekunder (W)
Pin = daya listrik pada kumparan primer (W)
Pin = daya listrik pada kumparan primer (W)
Contoh Soal :
Contoh Soal :
Sebuah transformator memiliki 300 lilitan primer dan 30 lilitan sekunder. Diketahui tegangan pada lilitan primer adalah 220 volt.
Sebuah transformator memiliki 300 lilitan primer dan 30 lilitan sekunder. Diketahui tegangan pada lilitan primer adalah 220 volt.
a. Tentukan besar tegangan pada lilitan sekunder.
a. Tentukan besar tegangan pada lilitan sekunder.
b. Jika arus listrik yang mengalir pada lilitan primer sebesar 0,5 mA, berapakah arus listrik yang mengalir pada lilitan sekunder?
b. Jika arus listrik yang mengalir pada lilitan primer sebesar 0,5 mA, berapakah arus listrik yang mengalir pada lilitan sekunder?
c. Tentukan efisiensi transformator.
c. Tentukan efisiensi transformator.
d. Tentukan jenis transformator.
d. Tentukan jenis transformator.
Diketahui :
Diketahui :
Np = 300
Np = 300
Ns = 30
Ns = 30
Vp = 220 volt
Vp = 220 volt
Ip = 0,5 mA
Ip = 0,5 mA
Ditanya :
Ditanya :
a). Vs = ………. ?
a). Vs = ………. ?
b). Is = ………. ?
b). Is = ………. ?
c). ɳ = ………. ?
c). ɳ = ………. ?
d). Jenis transformator = ………. ?
d). Jenis transformator = ………. ?
d) Jenis transformatornya yaitu transformator step-down,
karena Vp > Vs dan Np > Ns.
d) Jenis transformatornya yaitu transformator step-down,
karena Vp > Vs dan Np > Ns.
Page updated
Report abuse