Induksi Elektromagnetik

MAGNET
JARUM
Besi lunak
saklar
Sumber
arus
kumparan
Oleh :
kumparan
lampu
DRS. BRATA,M.Pd.
SMAN1 KRA
Jika arus listrik dapat menimbulkan medan
magnet, apakah medan magnet juga dapat
menimbulkan arus listrik?
•Percobaan Faraday (1831)

kumparan

magnet

Galvanometer
Galvanometer
Jarum galvanometer
menyimpang hanya jika magnet
digerakkan dalam kumparan.
Pada saat magnet digerakkan (
keluar- masuk )dalam kumparan
jarum pada galvanometer
menyimpang.
Penyimpangan jarum
galvanometer menunjukkan
bahwa di dalam kumparan
mengalir arus listrik. Arus listrik
seperti ini disebut arus
induksi.
Arus listrik timbul karena pada
ujung-ujung kumparan timbul
beda potensial. Beda potensial
ini disebut gaya gerak listrik
induksi (ggl induksi)
•Penyebab timbulnya ggl induksi
Garis 2 gaya magnet
Garis2 gaya magnet
kumparan
galvanometer
Timbulnya ggl induksi pada ujung-ujung kumparan
disebabkan karena adanya perubahan garis gaya
magnetik yang memotong kumparan.
•Faktor-faktor yang menentukan besar ggl
Kumparan (N)
Magnet (B)
ammeter
1) Banyak lilitan kumparan ( N ),
2) Kecepatan keluar masuk magnet dari dan ke dalam
kumparan ( V ) dan,
3) Kuat magnet yang digunakan ( B )
Ada 2 Hukum dalam Induksi
elektromagnet
1. Hukum Faraday :
Besarnya GGL Induksi ( Ei ) dalam suatu
penghantar sebanding dengan cepat
perubahan fluks magnet ( Φ / t )yang
melingkunginya sehingga didapat
hubungan bahwa:

Ei =- N Φ / t
dimana N jumlah lilitan penghantar

2. Hukum Lenz

Arah arus induksi (I )dalam suatu
sistym/penghantar sedemikian hingga
timbul sesuatu yang melawan
penyebabnya
X
X
X
X

x
x
F
x
x
x
x
x
x
Qx x x x
I
x x x x
v
x x x x
Px x x x
B Penghantyar PQ bergerak
dengan kecepatan v dalam
medan magnet B secara
tegak lurus, maka pada
penghatar PQ terdapat
arus induksi yang arahnya
dari P menuju Q
Besarnya ggl induksi /beda
potensial pada penghatar PQ (Ei)
Ei = -lvB dimana l = panjang PQ(m)
 Jika penghantar PQ mempunyai hambatan
R Maka besarnya arus induksi
 I= Ei / R
 Besarnya gaya lorentz F= B²l²v / R

GGL Induksi Diri (Es)
baterai
Perhatikan rangkaian listrik berikut.
Pada saat saklar dibuka dan ditutup
maka pada lampu/ kumparan terjadi
perubahan kuat arus I.
saklar
Lampu/filamen/
kumparan
Pada saat lampu hendak nyala dan
hendak mati jika kita amati masih
ada nyala kecil, yang berarti masih
ada arus listrik, aruslistrik ini
disebut Arus induksi sendiri Is
Karena ada arus maka ada beda
potensial. Beda potensial inilah yang
disebut GGL Induksi Diri (Es)
Besarnya GGL Induksi Diri(Es)
Besarnya GGL Induksi Diri sebanding
dengan cepat perubahan kuat arus I.
tiap satu satuan waktu t. sehingga
didapat hubungan:

Es = - L I/t.
dimana L adalah Induktansi diri dari
kumparan dengan satuan henry = H

INDUKTANSI DIRI ( L )
Besaran yang hanya dimiliki oleh
induktor/kumparan
 Besarnya sebanding dengan fluks magnet
dan berban ding terbalik dengan kuat
arus yng melalui kumparan, sehingga
didapat hubungan : L = N Φ/I

INDUKTANSI DIRI PADA
SOLENOIDA / TOROIDA

L = - N Φ/i

L = -μ¸A N²/L
Φ=BxA, B=μ¸i N/L
Dimana: μ¸= 4. 10‾ wb/Am
A = Luas penampang
kumparan, N = Jumlah lilitan
dan L= panjang kumparan
ENERGI YANG TERSIMPAN
DALAM INDUKTOR


Besar energi yang tersimpan dalam
induktor/ kumparan ( W ) sebanding
dengan kwadrat kuat arus yang melalui
induktor ( i² )
W = ½ L i²
( dalam joule = J )
Penerapan/Penggunaan Hukum Induksi
Elektromagnetik

Dinamo / generator arus bolak-balik (Alternator)
Contoh model generator
•Prinsip Kerja Generator
Sikat-sikat
Cincin
Cara Kerja
GGL INDUKSI YANG DIHASILKAN
OLEH GENERATOR AC
 Ei
= - NΦ/t
 Ei
= NBA  sin t
 Ei
max = NBA ( dalam volt )
Dimana: N= jumlah lilitan, B = medan magnet ,
A= luas penampang lilitan dan  = kecepatan
sudut putaran kumparan
Tegangan listrik / GGL Induksi yng
dihasilkan oleh Generator AC
adalah
 Merupakan
 Memenuhi
fungsi SINUSOIDA
persamaan :
 Tegangan E= Emax sin t
 Kuat arus I = Imax sin t
Dinamo Sepeda ( Arus searah / DC )
Dinamo sepeda
menggunakan roda
untuk memutar
magnet. Ggl induksi
yang timbul pada
dinamo digunakan
untuk menyalakan
lampu.
Semakin cepat roda
berputar semakin
terang nyala
lampunya.
Kumparan
Magnet
Ke lampu
Transformator ( Trafo )
Transformator adalah alat yang digunakan untuk
mengubah tegangan bolak-balik (AC) dari suatu nilai
tertentu ke nilai yang kita inginkan.
•Prinsip Kerja Trafo
Arus bolak-balik menyebabkan
terjadinya perubahan medan
magnet pada kumparan primer.
Perubahan medan magnetik pada
kumparan sekunder
menghasilkan ggl induksi.
Perubahan medan magnet pada
kumparan primer diteruskan oleh inti
besi lunak ke kumparan sekunder.
•Persamaan Transformator
Vp
Np
Ns
Ip
Vs
Is
Pada transformator perbandingan jumlah lilitan pada
kumparan sama dengan perbandingan tegangannya.
Vp
Vs

Np
Ns
Untuk trafo ideal daya
yang hilang diabaiakan
sehingga berlaku :
Vp
IS N p
Pp  Ps 


Vs I p
Ns
Efisiensi Trafo ( )
Efisiensi transformator adalah
perbandingan antara energi listrik yang
keluar dengan energi listrik yang masuk.
Dalam praktek efiisiensi trafo tidak pernah
mencapai 100%, namun dapat mencapai
99%
 = Ps/Pp x 100% = Es.Is/Ep.Ip x 100%
Es = Vs
Ep = Vp
Penggunaan transformator
dalam kehidupan sehari-hari

Digunakan dalam alat-alat elektronika
Ada beberapa alat
elektronika yang bekerja
pada tegangan lebih
rendah dari tegangan yang
disediakan oleh PLN, dan
ada yang bekerja pada
tegangan yang lebih tinggi.
Untuk menyesuaikan
tegangan yang bekerja
pada alat elektronika
tersebut diperlukan
transformator.
Transmisi daya listrik jarak
jauh

Transmisi daya listrik dari pembangkit listrik ke
konsumen menggunakan tegangan tinggi. Untuk
itu diperlukan transformator peningkat (step-up)
dan transformator penurun (step-down).
PLTU
Jaringan tranmisi tegangan tinggi
Gardu penurun tegangan dari Jaringan transmisi tegangan
150 KV menjadi tegangan
menengah
menengah 20 kV
Gardu penurun
tegangan dari 20
kV menjadi 220 V
Siap digunakan
oleh konsumen
Contoh Soal

1.Sebuah kumparan terdiri dari 500 lilitan dan memiliki
hambatan 10 ohm. Kumparan melingkupi fluks magnet
berubah – ubah terhadap waktu dengan persamaan
Φ=(t + 2 )² weber dengan t dalam sekon. Tentukan
kuat arus yang mengalir melalui kumparan pada saat a.
t=0 dan b. t=2 s




2. x x x x x x
Sebuah kawat L = 10 cm ber
x x x x x x
gerak dalam medan magnet
x x x x x x
x B= 0,60 T dengan kece
L=10
x xcmx x x xv
patan v =2,5 m/s secara tegak
lurus seperti gambar. Tentukan besar dan arah arus pada
kawat Ldengan hambatan 5 ohm
Lanjutan Contoh Soal
3. Arus dalam suatu kumparan dengan induksi
diri 90 mH berubahterhadap waktu sebagai I =
t² - t ( dalam satuan SI ). Tentukan besar GGL
Induksi diri pada saat a. t = 1 s dan t = 4 s. B.
kapan GGL bernilai nol
 4. Sebuah kumparan berbentuk toroida memiliki
luas penampang 5,0 cm² dan jari-jari r=10 cm
dan mempunyai lilitan 200. Tentukanlah a.
Induktansi diri toroida. B. Energi yang tersimpan
pada toroida jika dialiri arus listrik 6.0 A

Lanjutan Contoh Soal


5. Sebuah Generator listrik terdiri sebuah loop bujur
sangkar 10 lilitan dengan rusuk 50 cm . Loop kemudian
diputar dengan 60 putaran per sekon. Berapakah besar
induksi magnet yang diperlukan agar Generator dapat
menghasilkan ggl maksimum sebesar 150 volt.
6. Sebuah transformator step up mengubah tegangan 25
volt menjadi 250 volt. Bila efisiensinya 80 % dan
kumparan sekunder dihubungkan lampu 250 volt , 50
watt. Tentukan kuat arus yang mengalir pada kumparan
primer dan skunder.
S
Soal ULHA INDUKSI
ELEKTROMAGNET



1. Sebuah kumparan terdiri dari 50 lilitan, padanya
terjadi perubahan fluks magnet dari 1,25 x 10 ‾² Wb
menjadi 2,5 x 10 ‾² Wb dalam waktu 0,5 sekon.
Berapakah GGL Induksi pada ujung-ujung kumparan.
2. Sebuah Induktor mempunyai 500 lilitan dialiri arus
listrik 2,5 A sehingga membangkitkan fluks magnet 2 x
10 ¯³ Wb. Berapakah Induktansi diri dari Induktor
tersebut.
3. Sebuiah trafo step up mengubah tegangan listrik 50
volt menjadi 200 volt. Jika efisiensi trafo 75 % dan daya
yang hilang 150 watt. Hitung kat arus primer dan kuat
arus sekundernya
S
Lanjutan soal Ulha
4. Suatu Solenoida panjang 0,5 m terdiri dari
1000 lilitan beraliran arus listrik 10 A, jika luas
kumparan 1 cm². Hitunglah ! A. Induktansi diri
solenoida. B. besar energi yang tersimpan pada
solenoida.
 5. Suatu Generator dengan kumparan 400 lilitan
berbentuk persegi panjang (5 x 20 ) cm²
dengan sumbu putar tegak lurus medan magnet
0,5 T . Jika kumparan diputar dengan kecepatan
sudut 50 rad/s. Hitunglah tegangan maksimum
yang dihasilkan oleh Generator

ARUS DAN TEGANGAN BOLAKBALIK
LIHAT file lain :
 Pada Power point ARUS DAN TEGANGAN
BOLAK-BALIK dan RANGKAIAN ARUS
DAN TEGANGAN AC
