Elektromagnetika - Mohamad Ramdhani
advertisement
Elektromagnetika By : Mohamad Ramdhani Elektromagnetisme • Elektromagnetisme adalah cabang fisika tentang medan elektromagnetik yang mempelajari mengenai medan listrik dan medan magnet. • Medan listrik dapat diproduksi oleh muatan listrik statik, dan dapat memberikan kenaikan pada gaya listrik. • Medan magnet dapat diproduksi oleh gerakan muatan listrik, seperti arus listrik yang mengalir di sepanjang kabel dan memberikan kenaikan pada gaya magnetik. • Istilah "elektromagnetisme" berasal dari kenyataan bahwa medan listrik dan medan magnet adalah saling "berpelintiran"/terkait, dan dalam banyak hal, tidak mungkin untuk memisahkan keduanya. • Contohnya, perubahan dalam medan magnet dapat memberikan kenaikan kepada medan listrik; yang merupakan fenomena dari induksi elektromagnetik, dan merupakan dasar dari operasi generator listrik, motor induksi, dan transformer. Induksi Elektromagnetik • See induksi elektromagnetik Gelombang Elektromagnetik • Radiasi elektromagnetik adalah kombinasi medan listrik dan medan magnet yang berosilasi dan merambat lewat ruang dan membawa energi dari satu tempat ke tempat yang lain. • Gelombang elektromagnetik ditemukan oleh Heinrich Hertz. Gelombang elektromagnetik termasuk gelombang transversal. • Setiap muatan listrik yang memiliki percepatan memancarkan radiasi elektromagnetik. Ketika kawat (atau panghantar seperti antena) menghantarkan arus bolak-balik, radiasi elektromagnetik dirambatkan pada frekuensi yang sama dengan arus listrik. • See Gelombang Elektromagnetik INDUKSI ELEKTOMAGNETIK Terjadinya Induksi Elektromagnetik kembali terus Induksi elektromagnet Generator Transformator Efisiensi Transformator Transmisi Tegangan tinggi Latihan keluar Ketika menggerakkan Ketikakita magnet Ketika magnet kita tarik kutubjarum magnet berhenti sejenak untuk keluar, memasuki kumparan kembalikeluar, jarum , galvanometer jarum galvanometer galfanometer kembali menyimpang kearah menyimpang menunjuk nol ke salah sebaliknya satu arah. kembali terus Induksi elektromagnet Generator Transformator Efisiensi Transformator Transmisi Tegangan tinggi Latihan keluar Menyimpangnya jarum galvanometer menunjukkan bahwa ketika magnet bergerak memasuki dan keluar dari kumparan, pada ujungujung kumparan timbul beda potensial yang menyebabkan timbulnya arus listrik pada kumparan Beda potensial yang ditimbulkan disebut ggl induksi (gaya gerak listrik) Berbedanya arah penyimpangan jarum galvanometer pada saat magnet masuk dan keluar dari kumparan menunjukkan bahwa arus yang timbul adalah arus bolak-balik (AC) Penyebab Timbulnya Ggl Induksi kembali terus Induksi elektromagnet Generator Transformator Efisiensi Transformator Transmisi Tegangan tinggi Latihan keluar • Ketika magnet bergerak mendekati dan masuktidak kedalam Ketika magnet bergerak meninggalkan berhenti, kumparan kumparan, kumparan mengalami perubahan kumparan, kumparan kembali mengalami mengalami perubahan jumlah garisjumlah gayagaris gaya magnet yang memotong kumparan semakin banyak. Akibatnya perubahan jumlah tidak garis gaya magnet yang magnet,akibatnya timbul beda potensial atau ggl timbul induksi. beda potensial semakin sedikit. Akibatnya timbul beda atau ggl induksi. potensial atau ggl induksi yang terbalik. Tegangan dan Arus bolak-balik kembali terus Induksi elektromagnet Generator Transformator Efisiensi Transformator Transmisi Tegangan tinggi Latihan keluar Polaritas tegangan pada Induksi elektromagnetik ujung-ujung kumparan menghasilkan arus listrikjuga selalu dua berubah, kadang dalam arah yang saling positip kadang bergantian. Arusnegatip. ini disebut Tegangan yang polaritasnya arus bolak-bakik selalu berubah ini disebut tegangan bolak-balik. Faktor-faktor yang Menentukan Besar Ggl kembali terus Induksi elektromagnet Generator Transformator Efisiensi Transformator Transmisi Tegangan tinggi Latihan keluar Besarnya ggl induksi bergantung pada tiga faktor, yaitu: • Banyaknya lilitan kumparan • Kecepatan keluarmasuk magnet dari dan ke dalam kumparan • Kuat magnet yang digunakan 3.0 5.0 4.0 2.0 A Generator kembali terus Induksi elektromagnet Generator Transformator Efisiensi Transformator Transmisi Tegangan tinggi Latihan keluar Mesin paling penting yang mengubah dunia gelap menjadi terang ditemukan oleh Michael Faraday dengan mengubah energi kinetik menjadi lergi listrik Mesin ini diberi nama menggunakan prinsip generator induksi elektromagnetik. Prinsip Kerja Generator kembali terus Induksi elektromagnet Generator Transformator Efisiensi Transformator Transmisi Tegangan tinggi Latihan keluar Ketika kumparan diputar Pada Kumparan posisi terus vertikal berputar kumparan hingga Pada posisi ini kumparan mendapat Pada Kumparan posisi terus vertikal berputar kumparan hingga didalam medan garis-gaya magnetmagnet, maksismum. sisi tidak mengalami bergerak perubahan kebawah dansisi tidak sisibiru biru mengalami bergerak perubahan ke atassatu dan Kumparan terus berputar dan sisi kumparan (biru) bergerak sisi garis kuning gaya magnet bergerak keatas. garis kuning gaya bergerak magnet kesehingga sehingga bawah. mengalami perubahan garis gaya ke atas sedang isi lainnya Kumparan tidak ada listrik mengalami yang mengalir perubahan tidak Kumparan ada listrik mengalami yang mengalir perubahan magnet yang semakin sedikit (kuning) bergerak bawah. garis pada kumparan magnet yang pada garisgaya kumparan gaya magnrtke yang sehingga arus listrik yang mengitari Kumparan mengalami bertambah banyak, sehingga bertambah banyak, kumparan melemah sehingga perubagan gaya nagnet pada sisi padasetiap setiapgaris sisikumpaan kumpaan yang makin sedikit, sehingga mengalir arus listrik mengalir arus listrikyang yang pada keduahingga sisi kumparan berlawanan posisi berlawanan hingga posisi mengalir arus listrik mengitari kumparan horisontal kumparan horisontal kumparan hingga posisi kumparan vertikal Generator menghasilkan listrik menggunakan prinsip induksi elektromagnetik Generator AC kembali terus Induksi elektromagnet Generator Transformator Efisiensi Transformator Transmisi Tegangan tinggi Latihan keluar Generator AC atau Altenator adalah pembangkit listrik yang menghasilkan arus listrik bolak-balik Untuk menghindari melilitnya kabel, dipasang dua buah cincin luncur Generator DC kembali terus Induksi elektromagnet Generator Transformator Efisiensi Transformator Transmisi Tegangan tinggi Latihan keluar Generator DC menghasilkan arus listrik searah Untuk menghindari melilitnya kabel dan sekaligus menyearahkan arus listrik dipasang komutator (sepasang cincin belah Bagian – bagian Generator kembali terus Induksi elektromagnet Generator Transformator Efisiensi Transformator Transmisi Tegangan tinggi Latihan keluar Rotor adalah bagian generator yang berputar Stator adalah bagian generator yang diam Rotor Stator Generator pada kenyataannya kembali terus Induksi elektromagnet Generator Transformator Efisiensi Transformator Transmisi Tegangan tinggi Latihan keluar Pada kenyataannya, rotor pada generator adalah magnet, dan statornya adalah kumparan Dengan generator seperti ini arus listrik yang dihasilkan adalah arus bolak-balik (AC) Penggunaan generator kembali terus Induksi elektromagnet Generator Transformator Efisiensi Transformator Transmisi Tegangan tinggi Latihan keluar PLTA (Pembangkit Listrik Tenaga Air) Pada PLTA generator di gerakkan oleh tenaga air. Air ditampung pada sebuah dam dan dialirkan melalui pipa ke turbin generator dan memutar turbin tersebut, sehingga generator bekerja. kembali terus Induksi elektromagnet Generator Transformator Efisiensi Transformator Transmisi Tegangan tinggi Latihan keluar PLTN (Pembangkit Listrik Tenaga Nuklir) Energi nuklir yang duhasilkan digunakan untuk memanaskan air. Uap air yang dihasilkan dialirkan dengan tekanan tinggi untuk memutar turbin generator kembali terus Induksi elektromagnet Generator Transformator Efisiensi Transformator Transmisi Tegangan tinggi Latihan keluar PLTU (Penbangkit Listrik Tenaga Uap) Pada PLTU, air dipanaskan dengan bahan bakar batu bara. Uap air yang dihasilkan dialirkan dengan tekanan yang tinggi untuk memutar turbin generator kembali terus Induksi elektromagnet Generator Transformator Efisiensi Transformator Transmisi Tegangan tinggi Latihan keluar Pada pembangkit listrik tenaga angin, kincir angin dihubungkan ke turbin generator. Ketika kincir berputar ditiup angin, turbin juga ikut berputar dan menggerakkan generator. Dinamo kembali terus Induksi elektromagnet Generator Transformator Efisiensi Transformator Transmisi Tegangan tinggi Latihan keluar Dinamo adalah generator kecil yang biasa dipasang pada kendaraan sepedah, motor atau mobil. Dinamo sepedah turbinnya diputar dengan menggunakan roda sepedah Transformator kembali terus Induksi elektromagnet Generator Transformator Efisiensi Transformator Transmisi Tegangan tinggi Latihan keluar Transformator atau trafo adalah alat yang digunakan untuk merubah tegangan listrik AC Prisip kerja Transformator kembali terus Induksi elektromagnet Generator Transformator Efisiensi Transformator Transmisi Tegangan tinggi Latihan keluar Trafo Agar kumparan terbuat dari dua Ketika Perhatikan Listrik Dengan yang Saklar gambar! diputus, mengganti buah sekunder kumparan listrik Ketika dihasilkan menghubungkan berhenti saklar oleh yang arah arus listrik dililitkan menghasilkan pada sebuah listrik mengalir disambung, kumparan pada sekunder primer listrik ke secara terus cincin terus-menerus, besi lunak. maka kumparan mengalir hanya sumber sesaat listrik melalui primer AC, karena maka menerus, maka ia harus mengalami sehingga kumparan arus listrik cincin primer ini selalu hanya kutub magnet jugadan Kumparan perubahan yang garis gaya kehilangan besi mengalami berubah, kutub berubah magnet akanlunak berubah secara dihubungngkan magnet terus kedan kemagnetannya, menjadi perubahan juga magnet. jumlah berubah terusselalu menerus sumber menerus, tegangnan yaitu dengan jarum Jarum garis dan kumparan gaya galvanometer galvanometer magnet disebut cara merubah kumparan kutupkembali bergerak pada sekunder saat bergerak sesaat terus listrik dan primer kutup magnet dan secara sesaat kembali dinyalakan mengalami dengan ke Kumparan nol. atau perubahan arah tempat terus menerus hasil disebutdan berlawanan. Mengapa? pada garis gaya saat listrik magnet kumparan dimatikan.sekunder menghasilkan listrik secara terus -menerus Jenis Transformator kembali terus Induksi elektromagnet Generator Transformator Efisiensi Transformator Transmisi Tegangan tinggi Latihan keluar Trafo ada dua jenis, yaitu: Trafo Step-Up dan Trafo Step-Dwon Trafo Step-Up digunakan untuk menaikan tegangan listrik Trafo Step-Down digunakan untuk menurunkan tegangan listrik Trafo Step-Up kembali terus Induksi elektromagnet Generator Transformator Efisiensi Transformator Transmisi Tegangan tinggi Latihan keluar Trafo ini memiliki ciri : Lilitan kumparan primer lebih sedikit dari pada lilitan kumparan sekunder Tegangan primer lebih kecil dari tegangan sekunder Trafo Step-Dwon kembali terus Induksi elektromagnet Generator Transformator Efisiensi Transformator Transmisi Tegangan tinggi Latihan keluar Trafo ini memiliki Ciri: Lilitan kumparan primer lebih banyak dari lilitan kumparan sekunder Tegangan primer lebih tinggi dari tegangan sekunder Persamaan Transformator kembali terus Induksi elektromagnet Generator Transformator Pada transformator ideal berlaku persamaan: Np Ns Vp = Vs Is = Efisiensi Transformator Transmisi Tegangan tinggi Latihan keluar N = jumlah lilitan V = tegangan (volt) I = Kuat arus (A) Ip Daya yang masuk ke trafo sama dengan daya yang keluar dari trafo Pp = Ps Contoh: Sebuah trafo memiliki perbandingan lilitan 10 : 2 dihubungkan ke sumber listrik 100V untuk mennyalakan sebuah lampu 25 W. Hitunglah tegangan listrik yang diserap oleh lampu dan kuat arus yang masuk kedalam trafo! kembali terus Induksi elektromagnet Generator Transformator Efisiensi Transformator Transmisi Tegangan tinggi Latihan keluar Diket: Np:Ns = 10:2 Vp = 100 V Ps = 25 W Dit. Vs = … Ip = … Jawab: Np:Ns =Vp:Vs 10:2 = 100:Vs Vs = 20 V Pp = Ps Vp . Ip = Ps 100 . Ip = 25 Ip = 0,25 A Efisiensi Transformator kembali terus Induksi elektromagnet Generator Transformator Efisiensi Transformator Transmisi Tegangan tinggi Latihan keluar Pada Dayakenyataannya listrik yang setiap penggunaan trafo tidak dihasilkan oeleh sebuah pernah didapat dari daya trafo tergantung yang masuk sama efisiensi dengantrafo daya tersebut yang Pp keluar. Efisiensi Daya listriktrafo yangadalah Pp > Ps persentase dikeluarkandaya olehyang trafo Ps keluar trafo η= X 100 % selaludari lebih kecil dari NpPp Is daya listrik yang masuk = Ns Ip kedalam trafo Ps Contoh: Sebuah trafo memiliki perbandingan lilitan kumparan 10:1 dihubungkan ke listrik 100 V untuk menyalakan sebuah lampu 10 W. Jikaefisiensi trafo 75 %, berapakah arus listrik pada kumpaan primer? kembali terus Induksi elektromagnet Generator Transformator Efisiensi Transformator Transmisi Tegangan tinggi Latihan keluar Diket: Np:Ns = 10:1 Vp = 100 V Ps = 7,5W = 75% η Dit Ip = … Jawab: η = (Ps/Pp)X100 % 75 % = 7,5/Pp X 100% 0,75 = 7,5/Pp Pp = 7,7/0,75 = 10 W Pp = Vp . Ip 10 = 100 . Ip Ip = 0,1 A Transmisi Tegangan Tinggi kembali terus Induksi elektromagnet Generator Transformator Efisiensi Transformator Transmisi Tegangan tinggi Latihan keluar Liatrik yang kita di Jika listrik Dalam perjalanannya Olehmenghantarkan sebab itupakai dipilih dengan rumah arus dihasilkan besar tegangan di yang melalui kabel cara kedua, yaitu rendah, maka energi listrik tempat yang sangat yang sangt panjang, dengan arus kecil dan yang berubah menjadi kalor jauh. Untuk listrik menemui tegangan yang sangat besar, yaitutinggi. dapat menghantarkan listrik hambatan yang Selain dihitung dengan rumus yang untuk sangat jauh W=I².R.t sangat besar memperkecil tersebut adahilangnya dua cara Selain untuk (semakin panjang energilistrik dalam yaituitudengan arus menghantarkan arus listrik kawat penghantar perjalanan, besar tegangan juga rendah yang besar perlu kabel yang atauiniarus kecil dengan hambatannya memperkecil kawat tebal, memerlukan biaya tegangan tinggi semakin besar ) Ini yang digunakan. yang mahal. mempermurah biaya.
