Medan Elektromagnetik_kuliah2 - Official Site of Dr. RR. Sri

Medan Elektromagnetik
Kuliah 2
Imbas Elektromagnetik
26 Mei 2009
Dr. Sri Poernomo Sari, ST, MT
1. Arus listrik dan medan magnet
Michael Faraday
Yoseph Henry
Arus listrik dapat dibangkitkan dengan
menggunakan medan magnet
Arus listrik hanya timbul dalam kumparan jika magnet sedang
bergerak atau medan magnetnya selalu berubah terhadap waktu.
Percobaan Faraday : gerakan kutub magnet terhadap kumparan
menimbulkan arus listrik dalam kumparan itu.
Apabila magnet dalam keadaan diam
dalam kumparan sama sekali tidak terjadi arus listrik.
1
U
i
i
S
U
i
S
i
Arus listrik yang ditimbulkan oleh kutub Utara yang
Mendekati kumparan berlawanan arah dengan arus listrik
yang ditimbulkan oleh kutub Utara yang menjauhi kumparan.
Simpangan jarum galvanometer pada percobaan tersebut
menunjukkan bahwa dalam rangkaian terjadi arus listrik.
Perpindahan muatan listrik atau arus listrik dapat terjadi
bila ada beda tegangan.
Beda tegangan dinamakan :
Gaya Gerak Listrik Induksi (GGL induksi)
Arus yang terjadi disebut :
Arus Induksi atau Arus Imbas
Hukum Lenz
Arah arus induksi ditentukan dengan Hukum Lenz :
Arah arus induksi dalam suatu penghantar itu sedemikian,
sehingga menghasilkan medan magnet yang melawan
perubahan garis gaya yang menimbulkannya
Hukum Faraday
Percobaan Faraday diperoleh kesimpulan :
1. Gerakan magnet makin cepat kuat arus yang ditimbulkan
makin besar.
2. Makin banyak lilitan kawat kumparan makin besar pula
kuat arusnya.
3. Arus listrik dalam kumparan yang terjadi karena induksi,
dinamakan arus induksi.
Induksi yang menyebabkan terjadinya arus induksi disebut
induksi elektromagnet
2
Besarnya gaya gerak listrik induksi (E volt) :
1. Berbanding langsung dengan kecepatan perubahan banyak
garis gaya (dφ/dt weber/s)
2. Berbanding langsung dengan banyak lilitan kawat (N)
E= − N
dφ
dt
Tanda negatif (-) sesuai dengan hukum Lenz
2. Gerakan kawat penghantar dalam medan magnet
Kawat PQRS diletakkan dalam medan magnet dengan kekuatan B
hingga bidangnya tegak lurus garis gaya.
Kawat CD dapat digerakkan memotong garis gaya sepanjang
kawat PQ dan RS.
B
R
D
F
Q
C
v
S
∆s
P
3
Misalkan CD digerakkan ke kanan dengan kecepatan tetap v,
Hingga melintasi jarak ∆s. Pada kawat bekerja gaya yang
Arahnya berlawanan dengan arah gerak kawat sebesar F;
Besar usaha dari gaya ini W = - F ∆s
Karena F =B i L , maka :
W = − B i L ∆s
Jika hambatan kawat r, dalam waktu ∆t timbul energi :
W = i 2 r ∆t
i 2 r ∆t = B i L ∆s
Persamaan
ir=BL
B = kuat medan (Wb/m2)
L = panjang kawat (m)
v = kecepatan (m/s)
E = GGL induksi (volt)
∆s
∆t
E=BLv
3. Induksi diri
P
Q
Arus listrik yang dialirkan melalui kawat PQ menimbulkan
medan magnet di dalam kumparan.
Karena kuat arus tetap, medan magnet juga tetap yang
berarti tidak terjadi perubahan garis gaya da gaya gerak
listrik induksi.
Apabila kuat arus diubah dengan mengubah-ubah hambatan
maka akan terjadi perubahan garis gaya yang akan
menimbulkan GGL induksi. GGL ini disebabkan oleh perubahan
Kuat arus dalam kawat itu sendiri,dinamaka GGL induksi-diri
4
Besarnya GGL induksi-diri sebanding dengan kecepatan
Perubahan garis gaya, dirumuskan sebagai :
E=−L
L = indukstansi diri (henry)
E = GGL induksi-diri (volt)
di/dt = kecepatan perubahan kuat arus (A/s)
di
dt
4. Induktansi diri pada kumparan
B = µ0 n i = µ0
Induksi magnetik dalam kumparan
Φ = µ0
Banyaknya garis gaya magnet
GGL induksi :
E=− N
N
i
l
N
iA
l
GGL induksi-diri :
dφ
dt
E=− L
−N
N µ0
Induktansi diri :
di
dt
dφ
di
=−L
dt
dt
Nφ=Li
N
l
i A= Li
L = µ0
N2
l
A
5