Indonesia memiliki potensi sebagai daerah yang

Indonesia memiliki potensi sebagai daerah yang mengandung cadangan mineral emas d
an sulfida yang besar. Dimana potensi ini dibuktikan para peneliti dari DEM (Dev
ision Of Exploration and Mining) yang melakukan penelitian pada daerah mineralis
asi berkaitan dengan unsur vulkanik. Selain itu Indonesia adalah daerah yang ber
ada pada jalur pegunungan aktif. Oleh karena itu Negara kita banyak terdapat sum
ber daya mineral, semua mineral mineral yang ada dapat di eksplorasi menggunakan
metode geofisika yang tujuannya adalah mendapatkan mineral ekonomis, mineral te
rsebut dapat berupa mineral logam, misalnya emas, perak, tembaga, timah dan seba
gainya.Sedangkan pengukuran IP frequency domain/kawasan frekuensi adalah penguku
ran nilai resistivity batuan dengan menggunakan frekuensi yang berbeda. Frekuens
i yang digunakan biasanya disebut frekuensi DC untuk frekuensi rendah dan frekue
nsi AC untuk frekuensi tinggi. Frekuensi efek ini dapat didefenisikan sebagai be
rikut:
FE=((?_dc-?_ac ))/?_ac =(?_dc/?_ac )-1
(14)
PFE=100 ((?_dc-?_ac ))/?_ac
(15)
Dimana:
?dc = resistivity yang terukur pada frekuensi rendah (ohm-m)
?ac = resistivity yang terukur pada frekuensi tinggi (ohm-m)
PFE = Percent Frequency Effect (%)
Frequency Effect didefenisikan sebagai perbandingan antara selisih tegangan pada
frekuensi rendah dengan tegangan pada frekuensi tinggi, yang terukur pada elekt
roda tegangan. Nilai FE atau PFE merupakan respon dari keberadaan mineral yang t
erdapat dalam pori-pori batuan. Semakin tinggi konsentrasi mineral dalam batuan
semakin besar nilai PFE. Sehingga diharapkan dengan mengukur berapa besar nilai
PFE pada suatu lapisan batuan dapat diketahui persentasi jumlah mineral yang ter
kandung di dalamnya.
ST JUNARI
Google+ BadgeFisika Study Center
Never Ending Learning
Listrik Bolak-Balik (AC)
Fisikastudycenter.com- Berikut ini ditampilkan beberapa soal dan pembahasan mate
ri Fisika Listrik Arus Bolak-Balik (AC) yang dibahas di kelas 12 SMA.
Soal No. 1
Diberikan sebuah gambar rangkaian listrik arus bolak-balik yang terdiri sebuah r
esistor (R), sebuah induktor (L), sebuah kapasitor (C) dan sebuah sumber listrik
arus bolak-balik.
Tentukan :
a)
b)
c)
d)
e)
f)
g)
h)
i)
j)
k)
l)
m)
n)
Nilai
Nilai
Nilai
Nilai
Nilai
Nilai
Nilai
Nilai
Nilai
Nilai
Nilai
Nilai
Nilai
Nilai
frekuensi sudut sumber listrik
frekuensi sumber listrik
periode sumber listrik
tegangan maksimum sumber listrik
tegangan efektif sumber listrik
tegangan puncak ke puncak sumber listrik
reaktansi induktif dari induktor
reaktansi kapasitif dari kapasitor
impedansi rangkaian
kuat arus maksimum rangkaian
kuat arus efektif rangkaian
tegangan antara titik d dan e
tegangan antara titik e dan f
tegangan antara titik f dan g
o) Nilai tegangan antara titik d dan f
p) Nilai tegangan antara titik e dan g
q) Nilai tegangan antara titik d dan g
r) Nilai faktor daya rangkaian
s) Nilai sudut fase antara tegangan dan arus listrik
t) Nilai daya yang diserap rangkaian
u) Sifat rangkaian ( kapasitif, induktif atau resistif)
v) Nilai tegangan sesaat sumber listrik saat t = (π/150) sekon
w) Persamaan kuat arus sumber listrik
x) Nilai kuat arus sesaat sumber listrik saat t = (0,016 π) sekon
y) Nilai tegangan rata-rata
z) Nilai kuat arus rata-rata
aa) Lukis diagram fasor arus dan tegangan dari rangkaian RLC di atas
bb) Lukis diagram fasor hambatan, reaktansi dan impedansi dari rangkaian RLC di
atas
(Sumber gambar dan angka : Soal UN Fisika SMA Tahun 2008 P 04 dengan perbedaan n
ilai tegangan sumber)
Pembahasan
a) Pola sinusoidal dari tegangan sumber listrik adalah sebagai berikut:
dimana V adalah nilai tegangan sesaat (saat waktu t), Vmax adalah nilai maksimum
tegangan, ω adalah frekuensi sudut sumber listrik. Sehingga nilai frekuensi sudut
sumber adalah ω = 125 rad/s
Catatan : Jika beberapa referensi lain atau di sekolah menggunakan lambang-lamba
ng yang berbeda disesuaikan saja.
b) Untuk mencari frekuensi sumber ambil dari frekuensi sudut dimana :
c) Periode merupakan kebalikan frekuensi :
d) Tegangan maksimum sumber lihat pola di atas :
e) Tegangan efektif cari dari hubungannya dengan tegangan maksimum :
f) Tegangan puncak ke puncak (Vpp) adalah dua kali tegangan maksimum :
g) Reaktansi Induktif :
h) Reaktansi Kapasitif :
i) Impedansi rangkaian :
j) Nilai kuat arus maksimum rangkaian :
k) Nilai kuat arus efektif rangkaian :
l) Nilai tegangan antara titik d dan e :
Karena yang ditanyakan tegangan saja, kita asumsikan bahwa yang diminta adalah t
egangan efektif (tegangan terukur), sehingga kuat arus yang dipakai adalah Ief
m) Nilai tegangan antara titik e dan f :
n) Nilai tegangan antara titik f dan g :
o) Nilai tegangan antara titik d dan f :
Secara umum untuk mencari tegangan antara dua titik katakanlah A dan B yang meng
andung komponen R, L dan C dengan tegangan masing-masing yang sudah diketahui gu
nakan persamaan :
dimana VR , VL dan VC berturut- turut adalah tegangan pada masing-masing kompone
n R, L dan C .
Titik d dan f mengandung 2 komponen yaitu R dan L . Berarti C nya tidak ada? Mas
ukkan saja angka nol pada VC nya sehingga:
p) Nilai tegangan antara titik e dan g :
Titik e dan g mengandung L dan C sehingga sekarang R nya yang tidak ada, sehingg
a
q) Nilai tegangan antara titik d dan g
Titik d dan g mengandung R, L dan C sekaligus sehingga :
Lha,..kok hasilnya bukan 120 volt kan sama saja dengan mencari tegangan sumber ?
! 120 volt adalah tegangan maksimum, sementara yang kita hitung tegangan efektif
, jadi jawabannya harus sama dengan jawaban pertanyaan e.
r) Nilai faktor daya rangkaian :
Faktor daya rangkaian (power factor = pf , in english) tidak lain adalah nilai c
osinus dari sudut fase dimana
Hasil keduanya haruslah sama,
s) Nilai sudut fase antara arus dan tegangan :
Sudut yang nilai cosinusnya 0,8 !?! Tentunya 37o . Jika mencarinya pakai kalkula
tor akan dapat hasil yang sedikit berbeda, kita bulatin aja. Tetapi bukannya cos
(−37o) juga 0,8 !?? Kita coba cari sudutnya dari nilai tan nya :
( Kalau pakai bahasa kalkulator tekan Shift --> tan −1 > − 0,75 --> = akan ketemu a
ngka − 36,8698xxxx )
t) Nilai daya yang diserap rangkaian :
u) Sifat rangkaian ( kapasitif, induktif atau resistif)
Untuk sifat rangkaian gunakan ketentuan berikut :
Jika XL > XC → rangkaian bersifat induktif
Jika XC > XL → rangkaian bersifat kapasitif
Jika XL = XC → rangkaian bersifat resistif (resonansi seri)
Sehingga rangkaian di atas bersifat kapasitif ( arus mendahului tegangan)
v) Nilai tegangan sesaat sumber listrik saat t = ( π/150) sekon :
w) Persamaan kuat arus sumber :
Untuk mencari persamaan arus perhatikan ketentuan berikut :
Jika persamaan tegangan dinyatakan dalam V = Vmax sin ω t
maka persamaan kuat arusnya adalah:
Karena rangkaian kita bersifat kapasitif maka persamaan kuat arus adalah:
Lha,..kok jadi + 37o bukannya diatas tadi sudut fasenya −37o ?!! Sudut fase −37o di
atas mengandung arti sudut fase tegangan terhadap arus adalah −37o. Jika dibalik s
udut fase arus terhadap tegangan adalah +37o.
x) Nilai kuat arus sumber listrik saat t = (0,016 π) sekon :
y) Tegangan rata-rata :
z) Kuat arus rata-rata :
aa) Diagram fasor arus dan tegangan dari rangkaian RLC di atas
bb) Diagram fasor hambatan, reaktansi dan impedansi dari rangkaian RLC di atas
Soal No. 2
Suatu rangkaian seri R, L, dan C dihubungkan dengan tegangan bolak-balik. Apabil
a induktansi 1/25π2 H dan kapasitas kapasitor 25 μF, maka resonansi rangkaian terjad
i pada frekuensi .....
A. 0,5 kHz
B. 1,0 kHz
C. 2,0 kHz
D. 2,5 kHz
E. 7,5 kHz
(Sumber : Soal Ujian Nasional Fisika SMA Tahun 2009/2010)
Pembahasan
Frekuensi resonansi untuk rangkaian RLC terjadi saat reaktansi induktif sama bes
ar dengan reaktansi kapasitif, dengan nilai frekuensi :
Soal No. 3
Perhatikan gambar rangkaian listrik berikut
Jika tegangan maksimum sumber arus bolak-balik = 200 V, maka besar kuat arus mak
simum yang mengalir pada rangkaian adalah....
A. 1,5 A
B. 2,0 A
C. 3,5 A
D. 4,0 A
E. 5,0 A
(UN 2011)
Pembahasan
Data dari soal di atas sebagai berikut:
R = 60 Ω
XL = 120 Ω
XC = 40 Ω
Vm = 200 volt
Im = .................
Langkah pertama temukan dulu impedansi rangkaian (Z)
Kuat arus maksimumnya adalah
Soal No. 4
Rangkaian R – L – C disusun seperti gambar di samping.
Grafik gelombang sinus yang dihasilkan jika XL > XC adalah….
A.
B.
C.
D.
E.
(UN 2012)
Pembahasan
Resistif
Induktif
Kapasitif
XL = XC XL > XC XC > XL
V sefase dengan I
V mendahului I I mendahului V
-Jawaban A dan E bisa dibuang dulu, karena menggambarkan I sebagai garis lurus.
-Jawaban B bisa dibuang kemudian, karena menunjukkan V sefase dengan I, kelihata
n saat 0°, 180° dan 360°, V dan I berada pada satu titik, jadi sefase. Jangan terkecoh
dengan garis merahnya V yang terlihat lebih tinggi dari garis birunya I.
-Tinggal C dan D. Mana yang V mendahului I? yang C, terlihat saat I nya masih no
l, V nya sudah punya nilai sudut tertentu yang lebih besar dari nol, jadi sepert
i grafik option B, tapi merahnya digeser sedikit ke sebelah kiri.
Soal No. 5
Perhatikan gambar rangkaian RLC berikut.
Besar impedansi pada rangkaian tersebut adalah....
A. 1600 Ω
B. 1500 Ω
C. 1300 Ω
D. 800 Ω
E. 600 Ω
(UN 2010)
Pembahasan
Data yang bisa diambil dari gambar:
R =500 Ω
L = 8 H
C = 5 μF
ω = 100 rad/s
Z =..............
Tentukan dulu reaktansi induktif (XL ) dan reaktansi kapasitifnya (XC):
Impedansi rangkaian:
Latihan:
Soal No. 6
Dalam rangkaian seri hambatan (R = 60 Ω) dan induktor dalam tegangan arus bolak-ba
lik, kuat arus yang lewat 2 ampere. Apabila dalam diagram vektor di bawah ini ta
n α = 3/4, tegangan induktor adalah....
A. 72 volt
B. 90 volt
C. 120 volt
D. 160 volt
E. 200 volt
(ebtanas 89)
Soal No. 7
Penunjukkan ampermeter A = 2 mA dan penunjukkan voltmeter V = 20 volt. Berarti f
rekuensi AC dalam rangkaian tersebut adalah...
A. 25 Hz
B. 50 Hz
C. 100 Hz
D. 500 Hz
E. 1000 Hz
(Ebtanas 91)
Soal No. 8
Rangkaian seri pada gambar di bawah memiliki impedansi minimum jika R = 100 Ω, L =
0,1 H dan C = 10−3π−2 F.
Frekuensi tegangan bolak-balik yang terpasang adalah...
A. 10π Hz
B. 25π Hz
C. 50 Hz
D. 100 Hz
E. 150 Hz
(ebtanas 1994)
Main Menu
Home
In English
Fisika X SMA
Fisika XI SMA
Fisika XII SMA
Fisika SMP
Olimpiade Fisika
UN Fisika SMA
UN Fisika SMP
Bank Soal UN Fisika SMA
Bank Soal UN Fisika SMP
Ilustrasi Fisika Animasi
Tips
Rumus Fisika
Tabel-Tabel
SKL UN Fisika
Materi Fisika SMA
Bank Soal Semester SMA
Bank Soal Semester SMP
Astronomi
Try Out Online
Search
Back to Top
© 2016 Fisika Study Center
BERANDARPPGAMBARAIKFISIKAVideo
Home / FISIKA / SUMBER MEDAN MAGNET DAN INDUKSI MAGNET
SUMBER MEDAN MAGNET DAN INDUKSI MAGNET
Posted by Junari SapeSabtu, 30 Maret 2013 3 komentar
SUMBER MEDAN MAGNET
DAN
INDUKSI MAGNET
JURUSAN PENDIDIKAN FISIKA MUHAMMADIYAH MAKASSAR
KATA PENGANTAR
Puji syukur kami panjatkan ke hadirat Allah SWT.karena atas berkat, rahmat dan h
idayahnyalah sehingga makalah ini dapat terselesaikan tepat pada waktunya.
Makalah ini berisikan tentang sumber medan magnet dan induksi magnet. Medan magn
et merupakan gaya yang berada di sekitar sebuah benda magnetik atau disekitar se
buah konduktor berarus. Induksi magnetik ( B ) adalah ukuran kerapatan garis-ga
ris medan.
Makalah ini tidak akan terselesaikan jika tanpa campur tangan dari pihak lain, o
lehnya itu ucapan terima kasih yang sebesar-besarnya senantiasa kami haturkan ke
pada berbagai pihak yang telah membantu dalam penyelesaian makalah ini.
Kamipun menyadari bahwa dalam makalah ini masih banyak lubang yang terliang dan
masih banyak rongga yang terengah. Oleh sebab itu kritik dan saran yang bersifat
membangun senantiasa kami harapkan demi terciptanya makalah yang lebih sempurna
.
Makassar, Maret 2013
Penulis
BAB I
PENDAHULUAN
A.
Latar Belakang
Kita telah mempelajari bahwa suatu muatan menghasilkan medan listrik dan bahwa s
uatu medan listrik mengerahkan gaya pada muatan. Tetapi suatu medan magnetik han
ya mengerahkan gaya pada muatan yang bergerak. Apakah juga benar bahwa suatu mua
tan menciptakan medan magnetik hanya bila muatan itu bergerak ?
Jawabannya dalam satu kata “ya”. Analisis kita akan diawali dengan medan magnetik ya
ng diciptakan oleh sebuah muatan titik tunggal yang bergerak.
Magnet atau magnit adalah suatu obyek yang mempunyai suatu medan magnet. Kata ma
gnet (magnit ) berasal dari bahasa Yunani magnítis líthos yang berarti batu magnesia
n. Magnesia adalah nama sebuah wilayah di Yunani pada masa lalu yang kini bernam
a manisa ( sekarang berada di wilayah Turki ) dimana terkandung batu magnet yang
ditemukan sejak zaman dulu di wilayah tersebut.
Seperti halnya listrik, magnet juga dapat menimbulkan suatu medan yang disebut m
edan magnet, yaitu suatu ruang di sekitar magnet yang masih terpengaruh gaya mag
netik. Pada tahun 1269, berdasarkan hasil eksperimen, Pierre de Maricourt menyim
pulkan bahwa semua magnet bagaimanapun bentuknya terdiri dari dua kutub yaitu ku
tub utara dan kutub selatan. Kutub-kutub magnet ini memiliki efek kemagnetan pal
ing kuat dibandingkan bagian magnet lainnya.
Pada saat ini, suatu magnet adalah suatu materi yang mempunyai suatu
medan magnet. Materi tersebut dalam wujud magnet tetap atau magnet tidak tetap.
Magnet yang sekarang ini ada hampir semuanya adalah magnet buatan.
Di sekitar kawat yang berarus listrik terdapat medan magnet yang dap
at mempengaruhi magnet lain. Magnet jarum, kompas dapat menyimpang dari posisi n
ormalnya jika dipengaruhi oleh medan magnet.
Induksi magnetik yaitu besaran yang menyatakan medan magnetik di sek
itar kawat berarus listrik
B.
·
·
·
·
C.
§
§
§
§
D.
ü
ü
ü
ü
Rumusan Masalah
Apakah pengertian medan magnet ?
Apa sajakah sumber medan magnet ?
Bagaimanakah induksi magnetik pada medan magnet ?
Bagaimanakah penerapan induksi magnetik ?
Tujuan
Untuk mengetahui pengertian medan magnet
Untuk mengetahui sumber medan magnet
Untuk mengetahui induksi magnetik pada medan magnet
Untuk mengetahui penerapan induksi magnetik
Manfaat
Dapat mengetahui pengertian medan magnet
Dapat mengetahui sumber medan magnet
Dapat mengetahui induksi magnetik pada medan magnet
Dapat mengetahui penerapan induksi magnetik
BAB II
PEMBAHASAN
A. Pengertian medan magnet
Seperti halnya listrik, magnet juga dapat menimbulkan suatu medan yang disebut m
edan magnet, yaitu suatu ruang di sekitar magnet yang masih terpengaruh gaya mag
netik. Pada tahun 1269, berdasarkan hasil eksperimen, Pierre de Maricourt menyim
pulkan bahwa semua magnet bagaimanapun bentuknya terdiri dari dua kutub yaitu ku
tub utara dan kutub selatan. Kutub-kutub magnet ini memiliki efek kemagnetan pal
ing kuat dibandingkan bagian magnet lainnya.
Medan magnet dapat digambarkan dengan garis-garis gaya magnet yang selalu keluar
dari kutub utara magnet dan masuk ke kutub selatan magnet. Sementara di dalam m
agnet , garis-garis gaya magnet memiliki arah dari kutub selatan magnet ke kutub
utara magnet. Garis-garis tersebut tidak pernah saling berpotongan. Kerapatan g
aris-garis gaya magnet menunjukkan kekuatan medan magnet.
Jika dua kutub yang tidak sejenis saling berhadapan, akan diperoleh garis-garis
gaya magnet yang saling berhubungan. Jika dua kutub yang sejenis yang saling ber
hadapan, akan diperoleh garis-garis gaya magnet yang menekan dan saling menjauhi
.
Kutub-kutub yang tidak sejenis ( utara-selatan ) jika didekatkan akan tarik mena
rik, sedangkan kutub-kutub yang sejenis ( utara-utara atau selatan-selatan ), ap
abila didekatkan akan tolak menolak.
B. Sumber medan magnet
1.
Medan Magnetik dari Muatan Titik yang Bergerak
Apabila muatan titik q bergerak dengan kecepatan v, muatan ini akan menghasilkan
medan magnet B dalam ruang yang diberikan oleh
Dengan r merupakan vektor satuan yang mengarah dari muatan q ketitik m
edan P, dan merupakan konstanta kesebandingan yang disebut permeabilitas ruang b
ebas, yang memiliki nilai
Satuan sedemikian rupa sehingga B dalam tesla apabila q dalam coulomb, v dalam
meter/detik, dan r dalam meter. Satuan N/A2 berasal dari pernyataan bahwa 1 T =
1 N/A.m. konstanta 1/4π secara bebas dicakupkan dalam persamaan
Sehingga faktor 4π tidak muncul dalam hukum Ampere. Untu medan magnetik akibat mua
tan titik yang bergerak ini analog dengan hukum coulomb untuk medan listrik akib
at muatan titik :
Kita lihat dari persamaan
Bahwa medan magnetik dari muatan titik yang bergerak memiliki karakteristik beri
kut :
a). Besaran B berbanding lurus dengan muatan q dan kecepatan v dan berbanding te
rbalik dengan kuadrat jaraknya dari muatan
b). Medan magnetik adalah nol disepanjang garis gerak muatan.
c). Arah B tegak lurus terhadap kecepatan v maupun vektor r.
2.
Medan Magnetik sebuah Elemen Arus : Hukum Bio – Savart
Hukum ini menerangkan hubungan matematis antara arus listrik dalam kawat dengan
medan magnet yang dihasilkan. Hasil pengamatan menunjukkan bahwa kontribusi indu
ksi magnetik dB pada suatu titik P berjarak r dan bersudut
terhadap elemen pengh
antar dl yang dialiri arus I :
a. Sebanding dengan kuat arus I
b. Sebanding dengan panjang elemen penghantar dl
c. Sebanding dengan sinus sudut apit antara arah arus pada dl dengan garis hubun
g titik P dengan dl
d. Berbanding terbalik dengan kuadrat jarak r antara titik P dengan elemen pengh
antar dl. Pernyataan di atas dapat dituliskan secara matematika dalam persaman b
erikut:
dengan k adalah konstanta yang memenuhi hubungan
dengan demikian dapat dinyatakan sebagai
dengan menyatakan permeabilitas vakum yang besarnya = Wb/A m. Persamaan terseb
ut disebut hukum Biot – Savart
3.
B Akibat Adanya Simpal Arus
Perhatikan gambar di atas, penghantar melingkar dengan jari-jari a dialiri arus
I. Kita akan menentukan induksi magnetik di titik P yang berjarak r dari eleme
n penghantar dl berdasarkan hukum Bio – Savart atau persamaan
karena r tegak lurus terhadap dl, maka
enjadi
= 90o . persamaan di atas dapat ditulis m
induksi magnetik dB dapat diuraikan menjadi 2 komponen. Komponen yang sejajar de
ngan sumbu lingkaran adalah dB sin α, sedangkan komponen yang tegak lurus sumbu ad
alah dB cos α. Komponen dB cos α akan saling meniadakan dengan komponen yang berasal
dari elemen lain yang bersebrangan sehingga hanya komponen dB sin α yang masih te
rsisa :
4.
B Akibat Adanya Arus dalam Solenoida
Penghantar yang membentuk banyak lilitan sehingga menyerupai lilitan pegas diseb
ut kumparan atau solenoida. Solenoida yang dialiri arus listrik menghasilkan gar
is medan magnetik yang polanya sama dengan yang dihasilkan magnet batang. Besar
induksi magnetik ini akan kita tentukan dengan hukum Ampere.
Ket : (a) Penampang irisan membujur solenoida dengan lintasan tertutup PQRS
berupa segi empat
(b) Bentuk geometri untuk menentukan induksi mahnetik di titik P di dalam sole
noida
Penampang irisan membujur solenoida dengan N lilitan dan dialiri arus listrik I
tampak pada gambar a. Untuk solenoida ideal, induksi magnetik B di dalam solenoi
da arahnya sesuai dengan aturan tangan kanan sedangkan aturan tangan kanan sedan
gkan diluar solenoida adalah nol.
Perhatikan lintasan tertutup PQRS ! sudut
yang dibentuk oleh induksi magnetik B
dengan lintasan tidak sama untuk seluruh lintasan. Untuk lintasan PQ, sudut
= 0o
, untuk lintasan QR dan SP, sudut = 900, sedangkan untuk lintasan RS, induksi ma
gnetik B = 0. Dengan demikian persamaan:
Dapat ditulis
Jika dihitung induksi magnetik di ujung solenoida, akan diperoleh
Dari uraian di atas dapat disimpulkan besar induksi magnetik:
Di pusat solenoida
-
Di ujung solenoida
Dengan l adalah panjang solenoida
5.
B Akibat Adanya Arus Dalam Kawat Lurus
Besar induksi magnetik B yang ditimbulkan oleh penghantar lurus berarus I di sua
tu tempat yang jaraknya a dari suatu penghantar lurus berarus adalah :
Arah induksi magnetik dapat ditentukan dengan kaidah tangan kanan, yaitu bila ta
ngan kanan menggenggam penghantar lurus dengan ibu jari menunjukkan arah arus li
strik, maka lengkungan keempat jari lainnya menyatakan arah putaran garis-garis
medan magnetik; induksi magnetik B merupakan garis singgung terhadap lingkaran g
aris-garis medan. Seperti gambar berikut
http://sepenggal.files.wordpress.com/2011/10/tangan-kanan-b.png?w=291&h=201
Besar induksi magnetik yang ditimbulkan oleh penghantar lurus berarus diturunkan
dari hukum Biot-Savart.
Apabila hubungan diatas disubtitusikan kedalam persamaan
maka diperoleh
6.
B Akibat Adanya Arus dalam Toroida
Toroida adalah kumparan yang ditekuk sehingga berbentuk lingkaran. Jika toroida
dialiri arus listrik, akan timbul garis-garis medan magnetik yang berbentuk ling
karan di dalam toroida. Salah satu garis medan ini kita andaikan memiliki jari-j
ari a seperti gambar berikut
I
I
kita akan menentukan besar induksi magnetik di sumbu toroida dengan menggunakan
hukum Ampere. Pilih suatu lintasan tertutup garis medan yang memiliki jari-jari
a pada gambar diatas. Pada setiap titik sepanjang garis medan magnetik itu induk
si magnetik B sama besar, dan arahnya merupakan garis singgung pada lingkaran. P
ada setiap panjang dl dari lintasan tertutup, induksi magnetik B berimpit dengan
dl sehingga sudut antara dl dengan B adalah
yang besarnya 0o. Jika banyak lilit
an toroida adalah N, arus listrik total didalam lintasan tertutup menjadi NI. De
ngan demikian,
Ingat bahwa =keliling = 2π
Perhtikn bahwa induksi magnetik diluar lilitan toroida sama dengan nol. Dengan
perkataan lain, induksi magnetik di titik P dan Q adalah nol.
7.
Hukum Ampere
Metode lain untuk menghitung induksi magnetik yang dihasilkan oleh arus listrik
adalah dengan menggunakan hukum Ampere, yang menyatakan bahwa :
Untuk semua bentuk lintasan tertutup yang mengelilingi penghantar berarus I di d
alam vakum, medan magnetik yang ditimbulkan selalu memenuhi hubungan
Dengan dl adalah elemen panjang lintasan tertutup, adalah sudut antara arah indu
ksi magnetik B dengan dl, dan I adalah kuat arus listrik total yang dilingkupi o
leh lintasan tertutup.
C. Induksi magnetik pada medan magnet
ü Fluks Magnetik ( Ф )
Konsep fluks magnetik untuk pertama kali dikemukakan oleh Michael Faraday untuk
menyatakan medan magnetik. Ia menggambarkan medan magnetik sebagai garis-garis y
ang disebut garis medan atau garis gaya. Garis-garis medan yang semakin rapat me
nunjukkan medan magnetik yang semakin kuat.
Untuk menyatakan kuat medan magnetik, digunakan induksi magnetik. Induksi magnet
ik ( B ) adalah ukuran kerapatan garis-garis medan. Dengan demikian dapat didefe
nisikan bahwa fluks magnetik adalah banyaknya garis medan magnetik yang dilingk
upi oleh suatu luas daerah tertentu (A) dalam arag tegak lurus. Secara matem,ati
k dapat dituliskan bahwa
Ф = ABL = AB cos
Dalam bentuk vektor, persamaan di atas dapat dinyatakan dengan perkalian titik y
aitu :
Ф = A.B
ü Hukum Faraday
Telah kita ketahui bahwa sebuah baterai atau GGL akan mengalirkan arus listrik m
elalui suatu rangkaian tertutup. Apabila arus listrik mengalir di dalam suatu ra
ngkaian, maka di sekitar arus tersebut akan timbul fluks magnetik.
Dari percobaan yang dilakukan oleh Faraday, diketahui bahwa GGL hasil induksi te
rgantung pada laju perubahan fluks magnetik yang melalui suatu rangkaian. Kesimp
ulan ini disebut hukum Faraday yang berbunyi :
GGL induksi yang timbul antara ujung-ujung suatu loop penghantar berbanding luru
s dengan laju perubahan fluks magnetik yang dilingkupi oleh loop penghantar ters
ebut
Secara matematik hukum Faraday dapat ditulis dengan persamaan
Jika perubahan fluks magnetik terjadi dalam waktu singkat ( Δt → 0 ), maka GGL induk
si diberikan oleh
Dengan :
ε = GGL induksi antara ujung-ujung penghantar ( volt )
N = banyak lilitan kumparan
ΔФ = perubahan fluks magnetik ( Wb )
Δt = selang waktu untuk perubahan fluks magnetik (s)
dФ/dΔ = turunan pertama fungsi fluks magnetik terhadap waktu
ü Hukum Lenz
Telah kita ketahui bahwa beda potensial yang terjadi akibat perubahan fluks magn
etik disebut GGL induksi. Apabila GGL induksi dihubungkan dengan suatu rangkaian
tertutup dengan hambatan tertentu, maka mengalirlah arus listrik. Arus ini dina
makan arus induksi. GGL induksi dan arus induksi hanya ada selama perubahan fluk
s magnetik terjadi.
Arah arus induksi dapat ditentukan dengan hukum Lenz. Bunyi hukum Lenz adalah se
bagai berikut
Jika GGL induksi timbul pada suatu rangkaian, maka arah arus induksi yang dihasi
lkan mempunyai arah sedemikian rupa sehingga menimbulkan medan magnet induksi ya
ng menentang perubahan medan maget (arus induksi berusaha mempertahankan fluks m
agnet totalnya konstan).
Beberapa faktor yang dapat mengakibatkan fluks magneti
·
GGL induksi akibat perubahan luas bidang kumparan
I
C
B
Untuk membahas perubahan
, kita amati perpindahan
i atas. Kawat CD digeser
perubahan luas persatuan
l
X
D
luas bidang kumparan yang melingkupi garis medan magnet
kawat CD yang panjangnya l seperti tampak pada gambar d
ke kanan dengan kecepatan v yang mengakibatkan terjadi
waktu sebesar
Kemudian untuk kumparan yang terdiri dari satu lilitan ( N = 1), berlaku huubung
an:
ε = B l v
Perhatikan bahwa persamaan di atas hanya berlaku untuk B tegak lurus v. Apabila
B dan v membentuk sudut , maka:
ε = B l v sin
·
GGL Induksi akibat perubahan induksi magnetik
Bangkitnya GGL induksi akibat perubahan besar induksi magnetik merupakan prinsip
kerja transformator. Kumparan primer transformator dihubungkan dengan arus bola
k-balik yang kuat arusnya selalu berubah terhadap waktu sehingga besar induksi m
agnetik yang dilingkupi kumparan primer berubah terhadap waktu sehingga timbul G
GL induksi pada kumparan sekunder.
Persamaan untuk transformator ( trafo) adalah sebagai be
rikutL:
Dengan:
Vs = Tegangan sekunder atau sisi beban (V)
Vp = Tegangan primer atau sisi sumber (V)
Ns= Jumlah lilitan kumparan sekunder
Np= Jumlah lilitan kumparan primer
Kenyataan menunjukkan bahwa pada trafo selalu ada daya yang hilang sehingga daya
sekunder Ps selalu lebih kecil dari daya primer Pp. Jika efisiensi trafo adalah
η, dapat ditulis:
D. Penerapan induksi magnetik
1)
GGL Induksi pada Generator
Bagaimanakah cara kerja sebuah generator hingga dapat menghasilkan energi listri
k ? generator adalah alat yang dapat mengubah energi mekanik menjadi energi list
rik. Prinsip kerjanya berdasarkan pada peristiwa induksi elektromagnetik. Peruba
han fluks magnetik yang melalui sebuah kumparan menginduksikan arus listrik pada
kumparan itu.
Jika sebuah kumparan penghantar digerakkan di dalam medan magnet dan memotong ga
ris-garis gaya magnet, pada kumparan tersebut akan timbul GGL induksi yang memen
uhi persamaan
Persamaan ini telah diperkenalkan oleh Faraday dalam menentukan GGL induksi pada
sebuah kumparan.
a.
Generator Arus Bolak-Balik ( AC )
Generator arus bolak-balik disebut juga alternator. Generator AC tidak memiliki
komutator untuk membalik hubungan di dalam sirkuit. Sebagai gantinya pada poros
kumparan terdapat dua cincin geser. Pada setiap cincin selalu menempel sebuah pe
nghantar yang disebut sikat. Sikat ini yang menghubungkan generator ke rangkaian
luar.
b.
Generator Arus Searah ( DC )
Alat yang menggunakan prinsip generator arus searah disebut juga dinamo. Agar da
pat menghasilkan arus dalam satu arah, digunakan cincin yang dibelah di tengah-t
engahnya yang disebut dengan cincin belah atau komutator. Kumparan yang berada d
i antara kutub-kutub magnet dihubungkan dengan sebuah poros ke cincin belah ters
ebut.
2)
Transformator
Alat yang berfungsi untuk menaikkan atau menurunkan tegangan listrik AC ini dise
but transformator. Transformator terdiri atas dua kumparan primer dan kumparan s
ekunder yang bekerja berdasarkan induksi elektromagnetik.
Pada transformator terdapat hubungan antara jumlah lilitan kedua kumparan dengan
tegangan listriknya. Jika jumlah lilitan primer = N1, jumlah lilitan sekunder N
2, tegangan primer = V1, dan tegangan sekunder V2, pada transformator akan berla
ku persamaan
Transformator yang berfungsi untuk menaikkan tegangan listrik disebut transforma
tor step-up, yaitu nilai V2 > V1. Adapun transformator untuk menurunkan tegangan
listrik disebut transformator step-down, yaitu V2 < V1.
Pada transformator ideal, daya listrik yang masuk pada kumparan primer sama deng
an daya listrik yang dihasilkan pada kumparan sekunder. Oleh karena itu, untuk t
ransformator ideal akan berlaku
P1 = P2
V1 I1 = V2 I2
Dengan I1 adalah kuat arus yang masuk pada kumparan primer dan I2 adalah kuat ar
us yang dihasilkan pada kumparan sekunder.
Pada kenyataannya, daya listrik yang dihasilkan pada kumparan sekunder selalu le
bih kecil daripada daya listrik yang masuk pada kumparan primer. Hal ini disebab
kan adanya daya listrik yang berubah menjadi kalor pada kumparan tersebut.
Perbandingan daya listrik yang dihasilkan pada kumparan sekunder terhadap daya l
istrik yang diberikan pada kumparan primer disebut efisiensi transformator. Sec
ara matematis, dapat dirumuskan sebagai
x 100 % = x 100 %
Dengan η adalah efisiensi transformator . Untuk transformator ideal, efisiensi η = 1
00 %.
BAB III
PENUTUP
A.
Kesimpulan
Medan magnet dapat digambarkan dengan garis-garis gaya magnet yang selalu keluar
dari kutub utara magnet dan masuk ke kutub selatan magnet. Sementara di dalam m
agnet , garis-garis gaya magnet memiliki arah dari kutub selatan magnet ke kutub
utara magnet. Garis-garis tersebut tidak pernah saling berpotongan. Kerapatan g
aris-garis gaya magnet menunjukkan kekuatan medan magnet.
Ø Sumber medan magnet
·
Medan Magnetik dari Muatan Titik yang Bergerak
·
Medan Magnetik sebuah Elemen Arus : Hukum Bio – Savart
·
B Akibat Adanya Simpal Arus
·
B Akibat Adanya Arus dalam Solenoida
·
B Akibat Adanya Arus Dalam Kawat Lurus
·
B Akibat Adanya Arus dalam Toroida
·
Hukum Ampere
Ø Induksi magnetik pada medan magnet
~
Fluks Magnetik ( Ф )
~
Hukum Faraday
~
Hukum Lenz
~
Beberapa faktor yang dapat mengakibatkan fluks magnetik
Daftar Pustaka
Foster, Bob. 2003. Terpadu FISIKA SMA Kelas 3. Jakarta : Erlangga
Kamajaya. 2007. Cerdas Belajar FISIKA untuk Kelas XII. Bandung : Grafindo Media
Pratama
Tipler, Paul. 1991. Fisika untuk Sains dan Tekhnik Jilid 2. Jakarta : Erlangga
TERIMA KASIH ATAS KUNJUNGAN SAUDARA
Judul: SUMBER MEDAN MAGNET DAN INDUKSI MAGNET
Ditulis oleh Junari Sape
Rating Blog 5 dari 5
Semoga artikel ini bermanfaat bagi saudara. Jika ingin mengutip, baik itu sebagi
an atau keseluruhan dari isi artikel ini harap menyertakan link dofollow ke http
://nary-junary.blogspot.co.id/2013/03/sumber-medan-magnet-dan-induksi-magnet_758
1.html. Terima kasih sudah singgah membaca artikel ini.
Categories: FISIKA
If You Like This Post, Share it With Your Friends
3 komentar:
brian sembiring mengatakan...
kok gambarnya rusak?
29 Maret 2014 06.18
brian sembiring mengatakan...
kok gambarnya rusak ya?
29 Maret 2014 06.20
DJ AFIP mengatakan...
Rajalistrik.com
2 Desember 2014 17.55
Poskan Komentar
Posting Lebih Baru » « Posting Lama Beranda
Submit
Mengenai Saya
Foto Saya