hukum ampere

HUKUM AMPERE
&
TRANSFORMATOR
Disusun oleh :
Heri Rizky (2012 21 044)
M. Ali Irfan (2012 21 053)
1
Review
Hukum Biot – Savart merupakan hukum
yang umum digunakan untuk
menghitungkuat medan magnet yang
dihasilkan oleh arus listrik. Apapun bentuk
konduktor dan berapapun arus yang
mengalir, maka kuat medan magnet di
sekitar arus tersebut selalu memenuhi
hukum Biot-Savart.
2
Namun, kita tidak selalu mudah arus
menentukan kuat medan magnet di
sekitar arus dengan hukum Biot-Savart.
Untuk bentuk kawat yang rumit, maka
integral pada hukum Biot-Savart tidak
selalu dapat diselesaikan
 Adakah metode alternatif untuk
menentukan kuat medan magnet di
sekitar arus listrik ???

3
4
Hukum Ampere
Hubungan antara arus i dan medan magnet B dapat
didefinisikan sebagai :
 
 B.dl  0i
Yang dikenal sebagai hukum Ampere.
 dl
Dengan
adalah keliling lingkaran, maka persamaan
(9.1) dapat ditulis menjadi :
B 2r   0i
 0i
B
2r
Aplikasi Hukum Ampere
Kawat Lurus Panjang
 Selenoida
 Toroida

6
Medan Magnet (B) di Dekat Sebuah Kawat
Yang Panjang
Garis-garis B untuk sebuah kawat silinder lurus
yang panjang yang mengangkut sebuah arus i
merupakan lingkaran-lingkaran konsentris yang
berpusat pada sumbu kawat dan B pada suatu jarak
r dari sumbu ini adalah diberikan oleh :
 0i
B
2r
7
Contoh 1 :
Kawat listrik vertikal di dinding sebuah
gedung membawa arus dc sebesar 25 A ke
atas. Berapa medan magnet pada titik 10
cm di utara kawat ini.
8
Dua Penghantar Yang Sejajar
Gaya F per satuan panjang l pada konduktor yang
membawa arus i2 adalah :
 0i1
F
 i2 B1  i2
l
2r
9
Contoh 2
Sebuah kawat horizontal panjang mengangkut arus
i1 sebesar 100 A. Di atas kawat tersebut terdapat
sebuah kawat halus sejajar dengannya yang
mengangkut arus i2 sebesar 20 A dengan berat
0,0050 N/m. Berapa jauhkah kawat kedua ini
direntangkan di atas kawat pertama jika kita ingin
menopang kawat kedua tersebut dengan tolakan
gaya magnet ?
10
Contoh 3
Kawat horizontal membawa arus i1 = 80 A dc.
Berapa besar arus i2 yang harus dibawa kawat
paralel kedua yang berada 20 cm di bawahnya
sehingga kawat tidak jatuh karena gravitasi ?
Kawat yang lebih rendah memiliki massa 0,12 g per
meter panjangnya.
11
Medan Magnet pada Selenoida
Selenoida merupakan kawat yang digulung
dengan sumbu yang sama
 Tiap lilitan kawat pada selenoida akan
menghasilkan arah medan magnet yang
seragam, sehingga didapatkan medan
magnet yang kuat ditengah-tengah
selenoida
 Perubahan arah arus listrik yang mengalir
dalam selenoida akan memberikan
perubahan arah medn magnet

12
Medan Magnet pada Selenoida
Medan magnet B untuk sebuah
solenoida diberikan oleh persamaan :
B  0i0 n
13
Definisi Fluks Magnetik
fFluks ФB untuk medan magnet B
didefinisikan sebagai:
 B   B.dA
Contoh 4
Sebuah solenoida mempunyai panjang 1 m
dan diameter dalam 3 cm. Solenoida
tersebut mem-punyai lima lapisan lilitan
yang masing-masing terdiri dari 850 lilitan
dan mengangkut sebuah arus sebesar 0,5 A.
(a)
Berapakah B pada pusat solenoida
tersebut ?
(b)
Berapakah fluks magnet ФB untuk
sebuah penampang solenoida pada
pusatnya ?
Medan Magnet pada Toroida
Gambar di samping ini
memperlihatkan
sebuah
toroida
yang
dapat
digambarkan
sebagai
sebuah
solenoida
yang
dibengkokkan
menjadi
bentuk sebuah donat.
Medan magnet B untuk
sebuah toroida diberikan
oleh:
 0i0 N
B
2r
Transformator

Transformator bekerja
berdasarkan prinsip. Tegangan
masukan bolak-balik yang
membentangi primer Induksi
elektromagnetik menimbulkan
fluks magnet, yang idealnya
semua bersambung dengan
lilitan sekunder. Fluks bolakbalik ini menginduksikan GGL
dalam lilitan sekunder. Jika
efisiensi sempurna, semua
daya pada lilitan primer akan
dilimpahkan ke lilitan
sekunder.
17
Hubungan Primer - Sekunder
Rumus untuk fluks magnet yang ditimbulkan
lilitan primer adalah
dan rumus untuk GGL induksi yang terjadi di
lilitan sekunder adalah
Karena kedua kumparan dihubungkan dengan
fluks yang sama, maka
dimana dengan menyusun ulang persamaan akan
didapat
sedemikian hingga
18

Dengan kata lain, hubungan antara
tegangan primer dengan tegangan
sekunder ditentukan oleh perbandingan
jumlah lilitan primer dengan lilitan
sekunder.
19
Kerugian dalam Transformator



Kerugian tembaga. Kerugian
dalam lilitan tembaga yang
disebabkan oleh resistansi tembaga dan arus listrik yang
mengalirinya.
Kerugian kopling. Kerugian yang terjadi karena kopling primersekunder tidak sempurna, sehingga tidak semua fluks magnet yang
diinduksikan primer memotong lilitan sekunder. Kerugian ini dapat
dikurangi dengan menggulung lilitan secara berlapis-lapis antara
primer dan sekunder.
Kerugian kapasitas liar. Kerugian yang disebabkan oleh kapasitas
liar yang terdapat pada lilitan-lilitan transformator. Kerugian ini
sangat memengaruhi efisiensi transformator untuk frekuensi tinggi.
Kerugian ini dapat dikurangi dengan menggulung lilitan primer dan
sekunder secara semi-acak (bank winding)
20



Kerugian histeresis. Kerugian yang terjadi ketika arus primer AC
berbalik arah. Disebabkan karena inti transformator tidak dapat
mengubah arah fluks magnetnya dengan seketika. Kerugian ini dapat
dikurangi dengan menggunakan material inti reluktansi rendah.
Kerugian efek kulit. Sebagaimana konduktor lain yang dialiri arus
bolak-balik, arus cenderung untuk mengalir pada permukaan
konduktor. Hal ini memperbesar kerugian kapasitas dan juga
menambah resistansi relatif lilitan. Kerugian ini dapat dikurang
dengan menggunakan kawat Litz, yaitu kawat yang terdiri dari
beberapa kawat kecil yang saling terisolasi. Untuk frekuensi radio
digunakan kawat geronggong atau lembaran tipis tembaga sebagai
ganti kawat biasa.
Kerugian arus eddy (arus olak). Kerugian yang disebabkan oleh
GGL masukan yang menimbulkan arus dalam inti magnet yang
melawan perubahan fluks magnet yang membangkitkan GGL.
Karena adanya fluks magnet yang berubah-ubah, terjadi olakan fluks
magnet pada material inti. Kerugian ini berkurang kalau digunakan
inti berlapis-lapis.
21
Efisiensi Tranformator
Efisiensi transformator dapat diketahui
dengan rumus
Karena adanya kerugian pada transformator, maka efisiensi
transformator tidak dapat mencapai 100%
22
Jenis – Jenis Transformator
Step-Up
Transformator step-up adalah
transformator yang memiliki
lilitan sekunder lebih banyak
daripada lilitan primer,
sehingga berfungsi sebagai
penaik tegangan.
Transformator ini biasa
ditemui pada pembangkit
tenaga listrik sebagai penaik
tegangan yang dihasilkan
generator menjadi tegangan
tinggi yang digunakan dalam
transmisi jarak jauh.
23
Step-Down
Transformator stepdown memiliki lilitan
sekunder lebih sedikit
daripada lilitan primer,
sehingga berfungsi
sebagai penurun
tegangan. Transformator
jenis ini sangat mudah
ditemui, terutama dalam
adaptor AC-DC.
24
Autotransformator
Transformator jenis ini hanya
terdiri dari satu, sebagian
lilitan primer juga merupakan
lilitan sekunder. Fasa arus
dalam lilitan sekunder selalu
berlawanan dengan arus
primer.
Keuntungan dari
autotransformator adalah
ukuran fisiknya yang kecil dan
kerugian yang lebih rendah
Tetapi, autotransformator
tidak dapat digunakan sebagai
penaik tegangan lebih dari
beberapa kali lipat (biasanya
tidak lebih dari 1.5 kali lipat)
25
Autotransformator
variabel
Autotransformator
variabel sebenarnya
adalah
autotransformator biasa
yang sadapan tengahnya
bisa diubah-ubah,
memberikan
perbandingan lilitan
primer-sekunder yang
berubah-ubah
26
Transformator isolasi
Transformator isolasi memiliki lilitan sekunder yang berjumlah sama
dengan lilitan primer, sehingga tegangan sekunder sama dengan
tegangan primer. Transformator seperti ini berfungsi sebagai isolasi
antara dua kalang. Untuk penerapan audio, transformator jenis ini
telah banyak digantikan oleh kopling kapasitor.
Transformator pulsa
Transformator pulsa adalah transformator yang didesain khusus
untuk memberikan keluaran gelombang pulsa. Transformator jenis
ini menggunakan material inti yang cepat jenuh sehingga setelah
arus primer mencapai titik tertentu, fluks magnet berhenti berubah.
Karena GGL induksi pada lilitan sekunder hanya terbentuk jika
terjadi perubahan fluks magnet, transformator hanya memberikan
keluaran saat inti tidak jenuh, yaitu saat arus pada lilitan primer
berbalik arah.
27
Transformator tiga fase
Transformator tiga fase sebenarnya adalah tiga
transformator yang dihubungkan secara khusus satu
sama lain. Lilitan primer biasanya dihubungkan secara
bintang (Y) dan lilitan sekunder dihubungkan secara
delta (Δ).
28
Sumber





http://id.wikipedia.org
http://fisika-indonesia.blogspot.com/2010/10/hukum-ampare.html
http://www.kelas-sains.com/2013/02/Induksi-elektromagnetikmateri-ipa-ix.html
http://lestaridwie.blogspot.com/
http://astro1.panet.utoledo.edu/
29