Induksi Elektromagnetik

Induksi Elektromagnetik
Induksi elektromagnetik adalah
gejala munculnya ggl induksi dan
arus listrik induksi pada suatu
penghantar akibat perubahan
jumlah garis gaya magnet yang
memotong kumparan
G
Apa yang membuat jarum galvano menyimpang ?
Bagaimana hal itu dapat terjadi ?
Apa yang terjadi dengan jarum galvanometer saat
penghantar digerakkan memotong garis – garis
gaya magnet ?
Jika ada penyimpangan jarum galvanometer dapat
menjelaskan ada apa pada ke dua ujung penghatar
yang dihubungkan pada galvanometer
G
Apa yang terjadi saat penghantar digerakkan
searah garis – garis gaya magnet ?
mengapa jarum galvanometer tidak dapat menyimpang ?
Jika jarum galvanometer tidak menyimpang menjelaskan pada
kedua ujung penghantar yang dihubungkan dengan
galvanometer tidak ada apa ?
G0
G1
Cara menimbulkan GGL Induksi
G
• Menggerakkan magnet masuk keluar kumparan
• Memutar magnet di depan kumparan
dc
G
• Memutus mutus arus pada kumparan primer
yang didekatnya terdapat kumparan sekunder
AC
G
• Mengalirkan arus listrik bolak balik pada kumparan
primer yang di dekatnya terdapat kumparan sekunder.
Arah arus listrik induksi
• Arah arus lisrik induksi dapat ditentukan dengan hukum
Lents : Arah arus listrik induksi sedemikian rupa
sehingga melawan perubahan medan magnet
yang ditimbulkan.
G
Kutub Utara magnet bergerak mendekati kumparan
Arah arus listrik induksi
G
Kutub Utara magnet bergerak menjauhi kumparan
Arah arus listrik induksi
G
Faktor yang mempengaruhi besar GGL induksi
1. GGL Induksi
sebanding
dengan
kecepatan
perubahan
flug magnet.
G
ΔΦ
ε
Δt
G
Faktor yang mempengaruhi besar GGL induksi
1. GGL Induksi
sebanding
dengan jumlah
lilitan
G
ε N
G
Besar GGL Induksi :
1.
Sebanding dengan jumlah lilitan
2.
Sebanding dengan kecepatan perubahan
jumlah garis gaya magnet yang memotong
kumparan
ΔΦ
ε  N
Δt
ε  ggl induksi (volt)
N  jumlah lilitan
ΔΦ
 kecepatan perubahan jumlah garis gaya magnet (Weber/s)
Δt
contoh
• Sebuah kumparan yang
memiliki jumlah lilitan 300
lilitan bila terjadi
perubahan jumlah garis
gaya magnet di dalam
kumparan dari 3000 Wb
menjadi 1000 Wb dalam
setiap menitnya tentukan
besar ggl induksi yang
dihasilkan ?
ΔΦ
ε  N
Δt
1000 - 3000
ε  300
60
- 2000
ε  300
60
ε  10000volt
Generator AC
I
F
F1
B
1
I1
2
I2
B
2
1
F2
A
D
Saat penghantar pada sisi AB berputar 90o sampai di A1B1 maka
penghantar AB memotong garis-garis gaya magnet sehingga
pada penghantar AB muncul arus listrik induksi
Arah arus listrik induksi pada penghantar AB dapat ditetukan
sebagai berikut :
Karena penghantar bergerak berlawanan arah jarum jam maka
arus listrik induksi harus menghasilkan gaya yang searah jarum
jam untuk melawan gerak penghantar. Arus listrik mengalir dari
B1 ke A1
B
C
Saat penghantar pada sisi A1B1 berputar 90o sampai di A2B2
maka penghantar A1B1 memotong garis-garis gaya magnet
sehingga pada penghantar AB muncul arus listrik induksi
Karena penghantar bergerak searah jarum jam maka arus listrik
induksi harus menghasilkan gaya yang berlawanan arah jarum
jam untuk melawan gerak penghantar. Arus listrik mengalir dari
A2 ke B2
Generator DC
F1
1
I1
B
1
A
B
D
C
Saat penghantar pada sisi AB berputar 180o,
penghanta AB memotong garis-garis gaya magnet
sehingga pada penghantar AB muncul arus listrik
induksi
Arah arus listrik induksi pada penghantar AB dapat
ditetukan sebagai berikut :
Karena penghantar bergerak berlawanan arah jarum
jam maka arus listrik induksi harus menghasilkan gaya
yang searah jarum jam untuk melawan gerak
penghantar. Arus listrik mengalir dari B1 ke A1
Arus terputus
Penghantar CD menenpai posisi AB dengan arah
putaran yang sama arus tetap mengalir ke atas,
sehingga aah arus tetap pada satu arah.
Alat-alat yang menggunakan prinsip
induksi elektromagnetik
1. Dinamo AC
Cincin luncur
Magnet
Sikat karbon
Kumparan
Bentuk gelombang AC
V
t
2. Dinamo dc
Magnet
Sikat karbon
Komutator
Cincin belah
Kumparan
V
Bentukgelombang dc
t
3. Dinamo Sepeda
Roda dinamo
Sumbu dinamo
Magnet
Inti besi
kumparan
4. Transformator
• Alat untuk mengubah tegangan bolak-balik ( AC )
• Bagian utama Transformator
Sumber
Tegangan AC
Kumparan
primer
Kumparan
sekunder
Inti besi
Kumparan
primer
Inti besi
Kumparan
sekunder
Jenis Transformator
1. Transformator step up
Ciri – ciri
Penaik Tegangan
Ns > Np
Vs > Vp
Is < Ip
Vp
Np
Ns
Vs
2. Transformator step down
Ciri – ciri
Penurun Tegangan
Ns < Np
Vs < Vp
Is > Ip
Vp
Np
Ns
Vs
Persamaan Transformator
Pada trnasformator jumlah lilitan transformator sebanding
dengan tegangannya.
Np Vp

Ns Vs
•
•
•
•
Np
Ns
Vp
Vs
= Jumlah lilitan primer
= Jumlah lilitan sekunder
= Tegangan primer
= Tegangan sekunder
Transformator ideal jika energi yang masuk pada transformator
sama dengan energi yang keluar dari transformator
Wp = Ws
Vp. Ip . t = Vs . Is . t
Vp Is

Vs Ip
• Is
= kuat arus sekunder
• Ip
= kuat arus primer
Np
Ns
Vp
Vs
Lampu
Primer
Sekunder
Masukan
Keluar
In Put
Out Put
Dicatu
Hasil
Dihubungkan pada
sumbertegangan
Dihubungkan pada lampu
Contoh
Sebuah transformator
memiliki jumlah lilitan
primer dan sekunder adalah
6000 lilitan dan 200 lilitan
jika kumparan primer
transfomator diberi
tegangan 240 volt maka
tegangan yang dihasilkan
transformator adalah
Jawab
Np
Ns
6000
=
=
200
Vp
Vs
240 V
Vs
6000 Vs = 240 V. 200
Vs =
240 V. 200
6000
Vs = 8 volt
Efisiensi Transformator
• Efisiensi Transformator adalah perbandingan energi yang
keluar dari transformator dengan energi yang masuk pada
transformator
η
Ws
x100%
Wp
Ps
η
x100%
Pp
Vs Is
η
x100%
Vp Ip
η
Ws
Wp
Ps
Pp
= Efisiensi transformator
= energi sekunder
= energi primer
= daya sekunder
= daya primer
Penggunaan transformator pada transmisi
energi listrik jarak jauh
20 kV
Trafo
Step
down
Generator PLTA
Trafo
Step
Up
30MW
10000 V
220 V
Trafo
Step
down
Transmisi energi listrik jarak jauh
Bila pada PLTA gambar di atas menghasilkan daya 30 MW dan
tegangan yang keluar dari generator 10.000 volt akan di
transmisikan jika hambatan kawat untuk transmisi 10 Ω.
1. Dengan Arus Besar
Kita tentukan kuat arus transmisi
P
I
V
30.000.000 watt
I
10.000 volt
I = 3.000 A
kuat arus tinggi
Daya yang hilang diperjalanan karena
berubah menjadi kalor adalah
P = I2 R
= 3.0002 . 10
= 90 MW daya yang hilang besar
2. Dengan Tegangan Tinggi
Kita tentukan kuat arus transmisi
I
P
V
30.000.000 watt
I
150.000 volt
I = 200 A
kuat arus rendah
Daya yang hilang diperjalanan karena
berubah menjadi kalor adalah
P = I2 R
= 2002 . 10
= 0,4 MW
daya yang hilang kecil
Keuntungan Transmisi energi listrik jarak jauh
dengan tegangan tinggi :
1. Energi listrik yang hilang kecil
2. Memerlukan kabel yang diameternya kecil
sehingga harganya lebih murah