MAKALAH INDUKSI ELEKTROMAGNETIK
Nama : Suryati Solsepa
Kelas : XII MIPA 1
PENDAHULUAN
MAGNET DAN LISTRIK
Keterkaitan antara magnet dan listrik ditemukan pertamakali
oleh salah seorang ilmuan Fisika pada tahun 1820. Penemuan itu telah berhasil
membuktikan bahwa arus listrik dapat menimbulkan sebuah medan magnet. Berawal
dari penemuan itu, para ilmuan lain akhirnya berpikir bahwa ada kemungkinan
besar hal sebaliknya juga dapat terjadi,
yakni medan magnet menghasilkan arus listrik. Hingga pada tahun 1822 salah
seorang ilmuan Fisika lain akhirnya berhasil membuktikan bahwa keyakinan
sejumlah ilmuan itu benar, medan magnet juga dapat menghasilkan arus listrik.
Hingga saat ini penemuan kedua ilmuan Fisika tersebut telah diterapkan di
berbagai aplikasi di dunia kelistrikan. Berikut adalah dua ilmuan Fisika
tersebut beserta penemuan yang mereka lakukan.
Hans Christian
Oersted
Pada tahun 1820, Oersted melakukan sebuah percobaan terhadap arus listrik pada sebuah kabel. Oersted meletakkan kabel tersebut
![](https://www.blogger.com/img/transparent.gif)
tepat diatas sebuah kompas kecil dimana kabel tersebut dihubungkan pada power supply (gb.a). Pada awalnya
ia menduga bahwa arah jarum kompas tersebut akan memiliki
arah yang sama dengan arah arus listrik yang melewati kabel, namun kemudian
Orsted dikejutkan oleh sebuah kejadian dimana arah jarum kompas tersebut malah
berubah arah menjauhi arus listrik pada kabel (gb.b). Tak hanya itu, Oersted
juga menemukan bahwa setelah tidak ada arus listrik yang melewati kabel, gaya
magnet yang bekerja pada kompas juga hilang.
Dari peristiwa itu akhirnya Oersted menyimpulkan bahwa gaya
magnet yang bekerja pada kompas tersebut disebabkan oleh arus listrik pada
kabel yang terletak tepat di kompas itu. Berawal dari penemuan ini, akhirnya
Oersted melahirkan salah satu hukum fisika yang dikenal dengan nama right hand
rule, yakni hukum sederhana unutk mengetahui arah medan magnet
terhadap arah arus listrik. Selain
itu Oersted
juga berhasil mengemukakan sebuah penemuan lain yakni Elektromagnetik, sebuah penemuan
tentang arus listrik pada kumparan yang dapat menimbulkan sebuah magnet
permanen yang lengkap dengan kutubnya.
Michael Faraday
Penemuan Oersted telah membuat Faraday berpikir bahwa jikalau arus listrik dapat meghasilkan medan magnet, maka hal sebaliknya juga sangat mungkin dapat terjadi. Hingga pada tahun 1822, Farad menuliskan sebuah penemuan barunya pada buku catatannya yakni penemuan yang
![](https://www.blogger.com/img/transparent.gif)
dapat mengubah magnet menjadi energi listrik. Percobaan demi percobaan ia lakukan hingga akhirnya penemuan itu berhasil ia dapatkan setelah hampir sepuluh tahun.
Penemuan Farrad itu ia dapatkan dari pengujian sebuah kabel
yang melewati medan magnet, dimana kabel itu dihubungkan pada Galvanometer.
Namun ternyata kabel itu tidak dapat begitu saja memiliki arus listrik,
sekalipun sudah diletakkan di medan magnet. Kabel itu ternyata harus digerakkan
keatas atau kebawah hingga memutus garis medan magnet. Farad kemudian
menyimpulkan bahwa medan magnet dapat menimbulkan mutan listrik jika terjadi
pergerakan relative antara kabel dan magnet. Proses menghasilkan arus listrik
pada rangkaian yang berasal dari magnet itulah yang dinamakan sebagai Induksi Elektromagnetik.
MATERI
INDUKSI ELEKTROMAGNETIK
Kesimpulan Farad terait Elektromagnetik juga memperkenalkan suatu besaran yang dinamakan fluks magnetik. Fluks magnetik ini menyatakan jumlah garis-garis gaya magnet yang mempengaruhi Indusksi Elektromagnetik. Farad kemudian menuliskannya dalam sebuah perumusan
Φ = B A cos θ
Φ= fluks magnetik (weber atau Wb) B = induksi magnetik
(Wb/m²)
A = luas penampang (m²)
cos θ = Sudut antara induksi magnet dan normal bidang
Sehingga dari perumusan diatas dapat diketahui bahwa Induksi Elektromagnetik dapat dilaksanakan dalam berbagai metode yakni:
- Menggerakkan loop / penghantar di dalam medan magnet sehingga menghasil perubahan luas penampang.
- Menggerakkan batang magnet terhadap kumparan sehingga menghasilkan perubahan garis garis gaya magnet (B).
- Kumparan / penghantar berputar pada medan magnet yang menghasilkan perubahan sudut. (θ)■ GGL Induksi
Istilah GGL Induksi sering kita dengar
dalam metode Induksi Elektromagnetik dengan menggerakkan batang magnet dalam
kumparan. Ketika kutub utara batang magnet digerakkan masuk kedalam kumparan,
maka jumlah garis-garis gaya magnet yang terdapat pada kumparan akan bertambah
banyak. Bertambahnya jumlah garis gaya pada ujung-ujung kumparan inilah yang
dinamakan Gaya Gerak Listrik (GGL) Induksi.
Arus listrik bisa terjadi jika pada
ujung-ujung kumparan terdapat GGL Induksi. Namun, jarum galvanometer yang
dihubungkan pada kumparan hanya bergerak saat magnet digerakkan keluar masuk
kumparan. Sehingga Arus listrik hanya
timbul pada saat
magnet bergerak. Jika
magnet diam di
dalam kumparan, maka di ujung
kumparan tidak terjadi arus listrik.
-
Penyebab Terjadinya GGL Induksi
a)
Kutub utara batang magnet digerakkan masuk kedalam kumparan
b) Kutub utara batang magnet
digerakkan keluar dari dalam kumparan
Ketika kutub utara magnet batang digerakkan keluar dari dalam kumparan, jumlah garis-garis gaya magnet yang terdapat di dalam kumparan berkurang. Berkurangnya jumlah garis-garis gaya ini juga menimbulkan GGL induksi pada ujung-ujung kumparan.
c)
Kutub utara batang magnet diam di dalam kumparan
Ketika kutub utara magnet batang diam di dalam kumparan, jumlah garis- garis gaya magnet di dalam kumparan tidak terjadi perubahan (tetap). Karena jumlah garis-garis gaya tetap, maka pada ujung-ujung kumparan tidak terjadi GGL induksi.
-
Faktor yang Mempengaruhi Besar GGL
Induksi
a.
Kecepatan gerakan magnet atau kecepatan perubahan jumlah
garis-garis gaya magnet.
b. Jumlah lilitan kumparan.
c.
Medan magnet.
Faktor tersebut dirumuskan dalam sebuah persamaan
є = -N ( ΔΦ / Δt )
є = ggl induksi (volt)
N = jumlah lilitan (tanda negative didapatkan dari
pernyataan Hukum Lenz) ΔΦ / Δt = laju perubahan fluks magnetic
-
Second Right-Hand Rule
Sesuai dengan hukum Lenz maka akan timbul induksi magnet yang menantang sumber. Arah induksi magnet (B) ini dapat digunakan untuk menentukan arah arus induksi yakni dengan menggunkan second right-hand rule, seperti pada gambar disamping. Ibu jari sebagai arah arus induksi, sedangkan empat hari lain sebagai arah B.
■ GGL Induksi Pada Penghantar yang Bergerak Dalam Medan Magnet
Penghantar yang bergerak dalam medan
magnet dengan kecepatan (v) akan menyapu luasan yang terus berubah. Perubahan
luas inilah yang menyebabkan terjadinya induksi magnetik pada ujung-ujung
penghantar. Induksi magnetik ini juga disebut sebagai GGL Induksi. Perumusan
GGL Induksi yang terjadi pada penghantar yang bergerak dalam medan magnet
dinyatakan sebagai berikut:
є = B l v sin
θ
є = ggl induksi (volt)
B = induksimagnet (Wb/m²)
l = panjang penghantar (m)
v sin θ = kecepatan gerak penghantar terhadap medan magnet (m/s)
- Fourth
Right-Hand Rule
Ketika Induksi
Elektromagnetik diperoleh dengan cara menggerakkan loop, maka arah dari arus
listrik yang dihasilkan dapat ditentukan dengan menggunkan Fourth Right-Hand
Rule (seperti gambar samping). Ibu jari sebagai arah gerak penghantar, empat
jari lain sebagai arah induksi magnet, sedangkan telapak sebagai arah Gaya
Lorentz.
■ GGL Induksi Pada Generator
є = N B A ω
є = ggl induksi (volt) N = jumlah lilitan
B = induksi magnet (Wb/m²)
A = luas penampang (m²)
ω = kecepatan sudut penghantar (rad/s)
■ Induksi Diri Pada Selenoida
Pada Elektromagnetik kita mengenal bahwa
selenoida atau kumparan yang dialiri arus listrik dapat menimbulkan sebuah
medan megnet permanent lengkap degan kutubnya.
Sehingga jika terjadi
perubahan arus
listri yang mengaliri selenoida maka pada kumparan juga
akan terjadi perubahan fluks magnetik. Perubahan fluks magnetik inilah yang
disebut sebagai induksi diri. Oleh karena itu selenoida disebut sebagai
induktor.
Besar perubahan fluks magnetik sebanding
dengan perubahan arus listrik pada selenoida tersebut, sehingga dapat
dirumuskan:
є = -L ( Δi / At)
є = ggl induksi diri (volt)
Δi / Δt = perubahan kuat arus tiap satuan waktu L =
induktansi diri (henry)
Kemudian L dapat dirumuskan lebih lanjut dalam persamaan
L = ( μ N² A ) / l
μ = 4π.10 Wb/A/m N = jumlah lilitan
A = luas penampang inductor
l = panjang inductor (m)
■ Transformator
Transformator dirancang dari dua kumparan
untuk dapat menimbulkan induksi timbal balik. Induksi timbale balik pada travo
akan menimbulkan arus induksi pada kumparan sekundernya. Kuat arus dan tegangan
yang dihasilkan tergantung pada jumlah lilitan. Pada transformator dinyatan
pada rumus berikut ini :
I = Kuat Arus
V = Tegangan
N
= Jumlah lilitsn
APLIKASI
PENERAPAN INDUKSI ELEKTROMAGNETIK
Induksi Elektromagnetik telah digunakan untuk memenuhi
berbagai kebutuhan manusia di segala sektor, termasuk didalamnya adalah sektor
industri maritim. Berikut ini adalah beberapa aplikasi penerapan Induksi
Elektromagnetik di kehidupan sehari-hari.
■ Aplikasi di Industri Maritim
Pernahkah kita bertanya bagaimana kita dapat menggunkan listrik di kapal, sekalipun kapal tersebut tidak mendapatkan pasokan listrik dari perusahaan pembangkit listrik seperti
PLN? Jawabannya adalah, kapal tesebut menggunakan generator
sebagai sumber penghasil listriknya. Seperti yang telah dijelaskan sebelumnya
bahwa prinsip kerja generator adalah menggunkan metode Induksi Elektromagnetik.
Generator merubah energi kinetik menjadi energi listrik.
Generator listrik memiliki jumlah kumparan
penghantar yang banyak dan diletakkan di medan magnet yang sangat kuat.
Kumparan ini adalah bagian dari generator yang bergerak, dan disebut sebagai
rotor. Sedangkan magnet disebut sebagai bagian generator yang diam atau disebut
stator. Kemudian kumparan ini berputar di medan magnet dan memotong garis gaya
medan magnet sehingga terjadilah GGL Induksi. Kumparan penghantar itu
disambungka pada rangkaian tertutup sehingga GGL Induksi tersebut menghasilkan
arus listrik
Aplikasi di Kehidupan Sehari-hari
Kita pasti sudah sering mendengar peralatan elektronik bernama travo. Travo digunakan sebagai alat untuk meurunkan (step down travo) dan menaikkan tegangan (step down travo). Travo adalah alat dengan prinsip kerja transformater yang menggunakan Induksi Elektromagnetik. Hampir semua peralatan elektronik memasang komponen transformator pada rangkaian didalamnya.
DAFTAR PUSTAKA
Damari, Ari. Handayani, Sri. 2009. Fisika SMA Kelas XII. Jakarta : Depdiknas. Physics, Prinsiple and
Problems. Ohio : Glencoe Science
Wikipedia.org dan sumber internet lain.
Tidak ada komentar:
Posting Komentar