BAB 6 INDUKSI ELEKTROMAGNETIK

BAB 6INDUKSI ELEKTROMAGNETIKD. Kuswanda , M SiStap pengajar fisika RSMABI N 2 BogorTujuan PembelajaranSetelah mempelajari Induksi Elektromagnetik, Anda mampu menganalisis dan menerapkan Induksi magnetik dan gaya magnetik pada beberapa produk teknologi . MotivasiGenerator merupakan teknologi yang dibuat berdasarkan konsep fisika, tepatnya adalah konsep GGL ( gaya gerak listerik ) Induksi . - Apa yang dimaksud dengan GGL Induksi ? - Bagaimana cara menimbulkannya ? - Komponen apa saja yang diperlukan agar timbul GGL Induksi ? - Alat apa saja yang bekerja dengan dasar GGL Induksi ?A. Fluks Magnetik B Konsep fluks magnetik pertama kali dikemuka kan oleh Michael Faraday

A menggambarkan medan magnetik sebagai garis yang disebut garis-garis medan. Seberkas garis-garis gaya disebut Satu fluks garis medan Fluks magnet didefinisikan sebagai banyaknya garis gaya magnet yang menembus bidang secara tegak lurus. Secara Matematis dirumuskan sebagai : = B A dengan : B = Induksi magnetik ( Tesla ) A = Luas biang yang di tembus secara tegak lurus ( m ) = fluks magnetik ( weber = wb )

Jika medan magnetik yang menembus bidang tidak tegak lurus atau dengan perkataan lain medan magnetik membuat sudut tertentu dengan bidang,maka hanya komponen medan magnetik yang tegak lurus bidang saja yan diperhitungkan. Dengan demikian, dalam medan magnetik yang serba sama : = B A = B A Cos dengan = sudut apit antara arah medan magnetik dan arah normal bidangB. Gaya Gerak Listerik Induksi

GU SGalvanometer Arah gerak magnet batang SOLENOIDAInduksi ElektromagnetikSUGInduksi elektromagnetik adalah gejala munculnya arus listrik induksi pada suatu penghantar akibat perubahan jumlah garis gaya magnet Pada saat magnet batang digerakkan maju, jarum galvanometer bergerak ke kanan, pada saat digerakkan mundur, jarum galvanometer bergerak ke kiri, pada saat magnet batang berhenti jarum galvanometer kembali pada posisi normal.

Kejadian diatas menunjukkan bahwa perubahan fluks magnetik pada suatu permu kaan yang dibatasi oleh suatu lintasan tertutup akan mengakibatkan adanya gaya gerak listerik pada lintasan tersebut yang dinamakan GGL InduksiCara menimbulkan GGL InduksiMenggerakkan magnet masuk keluar kumparanMemutar magnet di depan kumparanSUGHkum Faraday GGL induksi yang terjadi dalam suatu loop kawat berbanding lurus dengan kecepatan perubahan fluks magnetik yang dilingkupi loop tersebut atau :

d = - N -------- d tFaktor yang mempengaruhi besar GGL induksi1.GGL Induksi sebanding dengan jumlah lilitanGSUGSU

Faktor yang mempengaruhi besar GGL induksi2.GGL Induksi sebanding dengan kecepatan perubahan flug magnet.GSUGSU

Besar GGL Induksi :1. Sebanding dengan jumlah lilitan2. Sebanding dengan kecepatan perubahan jumlah garis gaya magnet yang memotong kumparan

Dengan : = GGL Induksi ( Volt ) N = Jumlah lilitan = Perubahan fluks magnetik ( wb ) t = waktu yang diperlukan ( sekon ) Pada th 1834 Lenz ( 1804 1865) , menyelidiki tentang arah GGL dan arah arus Induksi magnet , yang terkenal dengan hukum Lenz GGL Indksi yang timbul menyebabkan arus induksi yang melawan penyebab timbulnya GGL induksi itu sendiri

Arah arus listrik induksiArah arus lisrik induksi dapat ditentukan dengan hukum Lents :Arah arus listrik induksi sedemikian rupa sehingga melawan perubahan medan magnet yang ditimbulkan.SUGUSUSKutub Utara magnet bergerak mendekati kumparanSUGUSArah arus listrik induksiKutub Utara magnet bergerak menjauhi kumparanSUGUSArah arus listrik induksiMemutus mutus arus pada kumparan primer yang didekatnya terdapat kumparan sekunderGdcACMengalirkan arus listrik bolak balik pada kumparan primer yang di dekatnya terdapat kumparan sekunder.GGGL INDUKSI PADA KAWAT DALAM MEDAN MAGNET x B x x x x P x x x i F x x x x F x x x x R v x x x x x i x x x i x A x x x x Q x x x

Bagaimanakah cara untuk mendapatkan arus induksi pada sebuah konduktor PQ ?

Medan magnet homogen dengan rapat garis gaya B, arahnya tegak lurus masuk bidang kertas. Sebuah penghantar PQ dapat digerak kan bebas ke kiri ataupun ke kanan pada kawat melengkung berbentuk U. Jika penghantar PQ digerakkan ke kanan de ngan kecepatan v dan sejauh s, akan terja di perubahan jumlah garis gaya yang dilingku pi oleh penghantar PQ dengan kawat U sehingga akan timbul arus induksi pada rangkaian.Arah arus induksi pada PQ dan kawat, dapat di tentukan dengan menggunakan Hukum Lenz

Bunyi HUKUM LENZPolaritas ggl induksi selalu sedemikian rupa sehingga arus induksi yang ditimbulkannya selalu menghasilkan fluks induksi yang menentang perubahan fluks utama yang melalui loop. Ini berarti arus induksi cenderung mempertahankan fluks utama awal yang melalui rangkaian.arus induksi yang dihasilkan pada loop haruslah menghasilkan medan magnetik yg berlawanan dengan perubahan flux magnetik yg dicakup oleh loop tersebut

Home23Arah medan magnet B masuk dan arah kece patan v ke kanan maka muatan positif pada batang PQ mendapat gaya keatas dari Q ke P. Sedangkan muatan negatif mendapat gaya ke bawah dari P ke Q. Arah arus listerik sesuai dengan arah muatan positif sehingga arus induksi mengalir dari Q ke P, oleh karena arah arus keatas ( dari Q ke P ), akan timbul pula gaya Lorentz yang arahnya ke kiri . Besar gaya Lorentz adalah sbb

F = B i

GGL induksi dapat dihasilkan dengan menggerakkan sebuah penghantar PQ dengan kelajuan tertentu V didalam medan magnet B. Ketika penghantar PQ yang panjangnya R digerakkan, muatan-muatan bebas(elektron) yang dikandungnya akan mengalir dari P menuju Q sebagai akibat adanya gaya Lorentz.Mengalirnya elektron dari P ke Q menyebabkan elektron mengumpul di Q sehingga di P kekurangan elektron dan P lebih positip dari Q. Dengan kata lain antara ujung-ujung P dan Q terdapat beda potensial yang disebut Gaya Gerak Listerik Induksi ( GGL Induksi )

Besarnya GGL Induksi adalah :

= - B V

Dengan : B = Induksi magnetik ( T ) = panjang penghantar PQ ( m ) V = kelajuan gerak penghantar dalam medan magnet ( m/s )C. Teknologi yang didasarkan pada konsep GGL Induksi1. Generator Generator atau dinamo adalah suatu alat yang dapat mengubah energi mekanik menjadi energi listrik.

1.a. Generator Arus Bolak Balik ( AC ). Pada generator AC ( pembangkit listerik bolak-balik ). GGL yang dihasilkan disalurkan ke rangkaian luar melalui dua cincin geser. Kedua cincin geser ini terisolasi satu sama lainnya dan masing-masing dihubungkan dg rangkaian luar untuk memperkuat medan magnet, gelungnya dililitkan pd silinder dr besi1. Dinamo AC

VtBentuk gelombang ACAtau anker ( armature). Jika gelung atau kumparan dengan luas A terdiri atas N lilitan, maka besar GGL induski yang dihasilkan oleh kumparan yang berputar dengan kecepatan sudut tetap adalah d = - N ----- dt d = - --- ( B A Cos w Sin wt ) dt dengan = BA Cos = w t jadi : max = N B A w