Instrumentasi dan pengukuran listrik-magnet

dan listrikDevy Indah Lestari

13708251119

Instrumentasi dan pengukuran listrik-magnet

• Kemagnetan dan kelistrikan merupakan dua gejala alam yang prosesnya dapat dibolak balik.

• Ketika Oersted menemukan bahwa di sekitar kawat berarus listrik terdapat medan magnet (artinya listrik menimbulkan magnet), para ilmuwan mulai berpikir keterkaitan antara kelistrikan dan kemagnetan.

MEDAN MAGNET DI SEKITARARUS LISTRIK

• Percobaan Oersted a) Pada saat kawat tidak dialiri arus

listrik ( I = 0 ), jarum kompas tidak menyimpang ).

b) Pada saat kawat dialiri arus listrik ke atas, kutub utara jarum kompas menyimpang ke kanan.

c) Pada saat kawat dialiri arus listrik ke bawah, kutub utara jarum kompas menyimpang ke kiri.

Kesimpulan :

1. Di sekitar penghantar kawat yang dialiri arus listrik terdapat medan magnet.

2. Arah medan magnet bergantung pada arah arus listrik yang mengalir.

• Pada tahun 1821 Michael Farady membuktikan bahwa perubahan medan magnet dapat menimbulkan arus listrik (artinya medan magnet menimbulkan listrik)

1. Medan Magnet di sekitar kawat penghantar listrik

Medan magnetik ( simbol B ) di sekitar kawat penghantar lurus yang dilalui arus listrik berbentuk lingkaran, dan dapat ditentukan dengan aturan tangan kanan.

Arah ibu jari = arah arus listrik ( I )

Arah keempat jari = arah medan magnetik ( B )

Menentukan kuat medan magnet di suatu titik dalam penghantar berarus

• HUKUM BIOT SAVART Induksi magnetik (B)Yaitu Kuat medan magnet disuatu titik dalam medan magnet yang dihasilkan arus listrik.

• Menurut Biot savart Besarnya besarnya induksi magnetik pada sebuah titik didekat kawat lurus panjang adalah a. Berbanding lurus dengan kuat arusb. Berbanding lurus dengan panjang elemenc. Berbanding lurus dengan sinus sudut antara garis singgung pada elemen arus dan garis penghubung antar elemen arus dan titik Pd. Berbanding terbalik dengan kuadrat jarak antara titik terhadap elemen arus. Arah induksi tegak lurus bidang yang melalui elemen arus dari titik. Menurut Biot savart besarnya induksi magnetik pada sebuah kawat lurus panjang.

Keterangan B= medan magnet (weber/m2)µo = 4π.10-7

i = kuat arus listrik (A) a = jarak titik ke kawat

2. Garis-garis Gaya Magnetik pada Kumparan Berarus ( Solenoida )

Garis-garis medan magnetik yang ditunjukkan oleh pola serbuk-serbuk besi

Kutub utara magnet kumparan dapat ditentukan dengan aturan tangan kanan :

•Keempat jari = arah arus listrik ( I )•Ibu jari = arah kutub utara ( N )

Elektromagnet

Jika ke dalam kumparan berarus listrik diberi inti besi lunak, ternyata pengaruh kemagnetannya menjadi besar. Susunan kumparan dan inti besi lunak inilah yang disebut dengan elektromagnet atau magnet listrik.

• Fenomena induksi elektromagnet (video)

Besarnya medan magnet dari magnet listrik ditentukan oleh faktor – faktor :

Kuat arus yang mengalir pada kumparan.

Semakin besar arus yang mengalir, semakin besar medan magnetnya.

Jumlah lilitan kumparan.

Semakin banyak jumlah lilitannya, semakin besar medan magnetnya

Bahan inti yang dimasukkan pada

kumparan

BateraiSaklar tekan

Jangkar besi lunak

Interuptor

Pemukul

Elektromagnet

a. Bel listrikJika sakelar ditekan maka arus akan segera mengalir sehingga kumparan menjadi bersifat magnet sehingga jangkar besi akan tertarik dan palu/ pemukul akan mengenai gong. Pada saat jangkar besi ditarik oleh magnet maka arus akan terputus di interuptor, akibatnya jangkar besi akan kembali ke posisi semula dan arus kembali mengalir pada rangkaian dan gong kembali berbunyi. Hal ini akan diulang-ulang sampai sakelar dilepas kembali.

b. Telepon c.Katrol listrik, dsb

2. Gaya Magnet Pada Penghantar Berarus Listrik

Gaya magnet pada penghantar berarus listrik, pertama kali diamati oleh Hendrik Antoon Lorentz (1853-1928), seorang fisikawan BelandaPanghantar yang berada di dalam medan magnet akan bergerak bila dialiri arus listrik. Besarnya gaya ini bergantung pada: kuat arus listrik, kuat medan magnet, dan panjang penghantar.

Sehingga : F=B x I x L

Arah gaya magnetik dapat ditentukan dengan kaidah tangan kanan sebagai berikut :

Penggunaan Gaya Magnetik• Gaya magnetik yang timbul pada penghantar berarus listrik digunakan

untuk mengubah energi listrik menjadi energi gerak. • Contoh : motor listrik dan alat ukur listrik.

Fungsi komutator adalah agar arus listrik yang mengalir pada loop tidak berbalik arah, sehingga loop dapat terus berputar.

Instrumentasi dan Pengukuran Listrik

• Pengukuran listrik meliputi: pengukuran arus (ampere), tegangan (volt), hambatan (ohm),daya listrik (watt) dll

• Alat ukur:multimeter, CRO, dsb

Multimeter

Multimeter adalah alat ukur yang dipakai untuk mengukur tegangan listrik, arus listrik, dan tahanan (resistansi).

1. multimeter Analog  Multimeter analog atau yang biasa disebut multimeter jarum adalah alat pengukur besaran listrik yang menggunakan tampilan dengan jarum yang bergerak ke range-range yang kita ukur dengan probe . Multimeter ini tersedia dengan kemampuan untuk mengukur hambatan ohm, tegangan (Volt) dan arus (mA).

2. Multimeter Digital  Multimeter Digital hampir sama fungsinya dengan multimeter analog tetapi

multimeter digital menggunakan tampilan angka digital. Multimeter digital pembacaan pengukuran besaran listrik yang lebih tepat jika dibanding dengan multimeter analog, sehingga multimeter digital dikhususkan untuk mengukur suatu besaran nilai tertentu dari sebuah komponen secara mendetail sesuai dengan besaran yang diinginkan.

Cathode Ray Oscilloscope (CRO)

- CRO sering diterjemahkan osiloskop sinar katoda adalah alat yang digunakan dalam pengukuran besaran listrik/elektronis.

- CRO digunakan untuk memperlihatkan bentuk gelombang listrik, mengukur tegangan listrik, frekuensi gelombang listrik, beda fase gelombang listrik.

Tombol Pada CRO1. Power : Untuk menghidupkan dan mematikan CRO2. Intensity : Untuk mengatur intensitas berkas cahaya (elektron) pada

layar. Sebaiknyadijaga agar tidak pada kedudukan maksimum.3. Focus : Untuk mengatur ketajaman gambar pada layar.4. Position : Untuk mengatur kedudukan gambar secara vertikal.5. Position : Untuk mengatur posisi horisontal gambar (gelombang).6. Input : Terminal untuk menghubungkan sinyal input (yang akan diukur)

dengan CRO. Untuk CRO dual channel ada 2 terminal input yakni CH1(X) INPUT dan CH2 (Y) INPUT. Pada umumnya hubungan terminal ini dengan sinyal yang akan diukur menggunakan peraba (probe).

7. AC-GND-DC : Selektor untuk mengatur sambungan input sinyal listrik yang akan diukur.

8. Terminal untuk hubungan dengan bumi (ground)9. Mode : Selektor untuk mengatur tampilan sinyal input.

Pada posisi CH1 sinyal input pada channel 1 ditampilkan. Pada posisi CH2 sinyal input pada channel 2 ditampilkan. Pada posisi DUAL sinyal input pada CH1 dan CH2 ditampilkan bersama.

10. Volt/div : Selektor untuk mengatur harga tegangan tiap pembagian skala (division) pada panel.

11. Variable : Untuk mengatur harga tegangan/waktu tiap pembagian skala (division) secara halus. Pada saat pengukuran tegangan/periode, tombol harus pada posisi maksimum (kalibrasi).

12. Time/div : Untuk mengatur waktu sapu tiap pembagian skala (division). Kegunaan langsung adalah untuk mengukur periode gelombang yang diselidiki.

13. Synchron : Untuk mengatur supaya pada layar diperoleh gambar yang tidak bergerak.

14. Slope : Untuk mengatur saat trigger dilakukan, yaitu pada waktu sinyal naik (+) atau turun (-).

Contoh Tampilan Hasil Eksperimen

• Penggunaan Osiloskop (video)

• Soal-soal

Soal – soal

1. Medan magnet di kutub kumparan yang dialiri arus listrik dapat diperbesar dengan cara berikut, kecuali...

A.Memperbesar arus listrik yang mengalirB.Memperbanyak kumparanC.Memperbesar ukuran kawatD.Menempatkan magnet dalam rongga

kumparan

2.Tentukan besarnya medan magnetik yang dihasilkan kawat lurus berarus 45 A, pada titik yang berjarak 15 cm dari kawat...

A.2. 10-5 Wb/ m2

B.3. 10-5 Wb/ m2

C.6. 10-5 Wb/ m2

D.12. 10-5 Wb/ m2

• 3. Sepotong kawat dialiri arus listrik, terletak dalam medan magnet dan mengalami gaya lorentz. Arah gaya lorentz yang benar adalah...

i

A.Ke atasB.Ke bawahC.Ke kiriD.Ke kanan

4. Sebuah kawat sepanjang 200 cm, berada dalam medan magnet yang tegak lurus terhadap arah medan. Arus listrik yang mengalir dalam kawat sebesar 0,4 A. Jika kuat medan magnet 1 mT, berapakah gaya Lorentz yang dialami kawat?

A.0,0004 NB.0,004 NC.0,008 ND.0,0008 N

• 5. Perhatikan gambar berikut!

Arah medan magnet dari kawat lurus berarus listrik di atas yang benar adalah...

A. I dan IIB. II dan IIIC. I dan IVD. II dan IV

6. Gambar berikut menunujukkan arah garis gaya magnet yang dihasilkan solenoida adalah...(jawaban B)

7. Kelompok alat berikut ini yang bekerja berdasarkan elektromagnet adalah...

A. Bel listrik, telepon, dan kompor listrikB. Accumulator, motor listrik, galvanometerC. Galvanometer, transformator, teleponD. Bel listrik, telepon, katrol listrik

8. Tombol yang digunakan untuk mengatur waktu sapu tiap pembagian skala pada osiloskop adalah...

A.SynchronB.SlopeC.Time/ divD.Focus

9. Perhatikan gambar berikut!

Besarnya frekuensi yang terukur melalui osiloskop adalah...

A. 0,25 HertzB. 0, 025 HertzC. 2,5 HertzD. 25 Hertz

10. Perhatikan gambar !

Besarnya amplitudo yang terukur pada osiloskop adalah...A.6B.0,6C.0,006D.60