induksi elektromagnetik

56
INDUKSI ELEKTOMAGNETIK Induksi elektromagnet Generator Transformator Efisiensi Transformator X

Upload: dafid-kurniawan

Post on 13-Jun-2015

27.018 views

Category:

Documents


15 download

TRANSCRIPT

Page 1: Induksi elektromagnetik

INDUKSI ELEKTOMAGNETIK

Induksielektromagnet

Generator TransformatorEfisiensi

Transformator

X

Page 2: Induksi elektromagnetik

Jika arus listrik dapat menimbulkan medan magnet, apakah medan magnet juga dapat menimbulkan arus listrik?

kembali terus

X

Page 3: Induksi elektromagnetik

Asyiknya berpikir

Apa fungsi dari gambar di atas?

Page 4: Induksi elektromagnetik

Gejala medan magnet dapat menghasilkan arus listrik pertama kali dipelajari oleh Michael Faraday

kembali terus

X

Page 5: Induksi elektromagnetik

Terjadinya Induksi Elektromagnetik

GApa terjadi?

Apa yang dapat disimpulkan?

kembali terus

X

Page 6: Induksi elektromagnetik

Ketika kutub magnet bergerak memasuki kumparan, jarum galvanometer menyimpang ke salah satu arah.

Ketika magnet berhenti sejenak untuk kembali keluar, jarum galvanometer kembali menunjuk nol

Ketika magnet kita tarik keluar, jarum galvanometer menyimpang kearah sebaliknya

kembali terus

X

Page 7: Induksi elektromagnetik

Menyimpangnya jarum galvanometer menunjukkan bahwa ketika magnet bergerak memasuki dan keluar dari kumparan, pada ujung-ujung kumparan timbul beda potensial yang menyebabkan timbulnya arus listrik pada kumparan.

Beda potensial yang didimbulkan disebut ggl induksi (gaya gerak listrik).

Berbedanya arah penyimpangan jarum galvanometer pada saat magnet masuk dan keluar dari kumparan menunjukkan bahwa arus yang timbul adalah arus bolak-balik (AC)

kembali terus

X

Page 8: Induksi elektromagnetik

Gaya Gerak Listrik (GGL) Induksi

• Induksi Elektromagnetik Gejala terjadinya GGL atau arus listrik pada

suatu penghantar atau kumparan akibat mengalami perubahan garis - garis gaya magnet (Fluks Magnetik)

• Arus induksi arus listrik yang timbul akibat induksi

elektromagnetik

kembali terus

X

Page 9: Induksi elektromagnetik

Cara menimbulkan GGL Induksi

• Menggerakkan magnet masuk keluar kumparan• Memutar magnet di depan kumparan

G

kembali terus

X

Page 10: Induksi elektromagnetik

• Memutus - mutus arus searah (DC) pada kumparan primer yang didekatnya terdapat kumparan sekunder

Gdc

kembali terus

X

Page 11: Induksi elektromagnetik

AC

• Mengalirkan arus listrik bolak balik (AC) pada kumparan primer yang di dekatnya terdapat kumparan sekunder.

G

kembali terus

X

Page 12: Induksi elektromagnetik

Menentukan Arah Arus Induksi

kemudian dilanjutkn dengan Kaidah tangan kanan elektromagnetik

Hukum Lenz :

jika suatu magnet didekatkan pada kumparan, maka pada kumparan akan timbul arus induksi yang menyebabkan kumparan menjadi magnet dengan kutub yang sejenis dengan kutub magnet yang didekatkan pada kumparan dan sebaliknya akan menjadi kutub berlawanan dengan magnet apabila magnet dijauhkan dari kumparan.

kembali terus

X

Page 13: Induksi elektromagnetik

Arah arus listrik induksi• Arah arus lisrik induksi dapat ditentukan dengan hukum

Lenz : Arah arus listrik induksi sedemikian rupa sehingga melawan perubahan medan

magnet yang menimbulkan.

Gkembali terus

X

Page 14: Induksi elektromagnetik

Kutub Utara magnet bergerak mendekati kumparan

G

Arah arus listrik induksi

kembali terus

X

Page 15: Induksi elektromagnetik

Kutub Utara magnet bergerak menjauhi kumparan

G

Arah arus listrik induksi

kembali terus

X

Page 16: Induksi elektromagnetik

Arah Arus Induksi

kembali terus

X

Page 17: Induksi elektromagnetik

1. Faktor yang mempengaruhi besar GGL induksi

1. GGL Induksi sebanding dengan kecepatan perubahan

flug magnet.G

G

Δt

ΔΦ ε

kembali terus

X

Page 18: Induksi elektromagnetik

2. Faktor yang mempengaruhi besar GGL induksi

G

G

GGL Induksi

sebanding dengan

Kekuatan magnet

kembali terus

X

Page 19: Induksi elektromagnetik

3. Faktor yang mempengaruhi besar GGL induksi

3.GGL Induksi sebanding dengan jumlah lilitan

G

G

N ε

kembali terus

X

Page 20: Induksi elektromagnetik

Besar GGL Induksi :

1. Sebanding dengan jumlah lilitan2. Sebanding dengan kecepatan perubahan

jumlah garis gaya magnet yang memotong kumparan

Δt

ΔΦNε

ɛ = GGL induksi (volt)N = Jumlah lilitan (lilitan)ΔΦ = Perubahan garis gaya (weber)Δt = selang waktu (detik)

Tanda (-) menunjukkan arah arus induksi berlawanan dengan arah penyebabnya.kembali terus

X

Page 21: Induksi elektromagnetik

contoh soal :

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 ?

Δt

ΔΦNε

volt10000ε60

2000-300ε

60

3000-1000300ε

kembali terus

X

Page 22: Induksi elektromagnetik

Latihan soal 1 :

Sebuah magnet batang digerakkan menjauhi kumparan yang terdiri dari 600 lilitan, medan magnet yang memotong kumparan berkurang dari 9 x 10-5 Wb menjadi 4 x 10-5 Wb dalam selang waktu 0,015 sekon, besar GGL induksi antara kedua ujung kumparan adalah .... V

kembali terus

X

Page 23: Induksi elektromagnetik

Persamaan lainya untuk menghitung besar GGL Induksi penghantar memotong tegak lurus medan magnet :

ɛ = GGL induksi (volt)B = Kuat medan magnet (Tesla)l = panjang kawat penghantar (m)v = kecepatan gerak magnet (m/s)

kembali terus

X

vlBind ..

Page 24: Induksi elektromagnetik

contoh soal :

Panjang kumparan suatu dinamo sepeda 6 cm, berputar pada medan magnet homogen 5 Tesla dengan kecepatan 12 m/s. Hitunglah GGL induksi yang dihasilkan dinamo!

kembali terus

X

Diketahui : l = 6 cm = 0,06 m B = 5 Tesla v = 12 m/sDitanya : ɛind = .....?

Jawab : ɛind = B.l.v

= 5 Tesla x 0,06 m x 12 m/s = 3,6 volt

Page 25: Induksi elektromagnetik

Latihan soal 3 :Kawat PQ yang panjangnya 40 cm digerakkan dalam medan magnet homogen yang induksi magnetiknya B = 0,5 T yang arahnya masuk bidang gambar dengan kecepatan 10 m/s. bila hambatan rangkaian R = 5 ohm, berapakah arus induksi yang dhasilkan .... A

kembali terus

X

R

P

Q

V = 10 m/sB

xx

xx

xx

xx

xx

xx

xx

x

x x

x

xx

x

x x

x

x x x x x x x x

x x x x x x x x x x x x

x x

x

xx

x

x

x

x

x

x

xx

x

x

x

x

x

x

xx

x

x

x

x

x

x

xx

x

x

x

x

x

x

xx

Page 26: Induksi elektromagnetik

Generator

salah satu alat yang menggunakan prinsip induksi elektromagnetik, ditemukan oleh Michael Faraday.

Generator dapat mengubah energi mekanik menjadi energi listrik

kembali terus

X

Page 27: Induksi elektromagnetik

Prinsip Kerja Generator1.Memutar kumparan di antara celah kutub

utara selatan sebuah magnet.

2.Memutar magnet di antara beberapa kumparan

Bagian – bagian Generator1. Rotor adalah bagian generator

yang berputar2. Stator adalah bagian generator

yang diam

kembali terus

X

Page 28: Induksi elektromagnetik

GGL Induksi generator dapat diperbesar dengan :

1.Mempercepat putaran rotor

2.Memperbanyak gulungan kumparan

3.Menggunakan magnet yang lebih kuat

4.Melilitkan kumparan pada inti besi lunak

1.Generator arus bolak-balik (AC) / Alternator2.Generator arus searah (DC)

Jenis Generator :

kembali terus

X

Page 29: Induksi elektromagnetik

Generator AC

Pada generator AC atau Altenator kumparan dibuat berputar di dalam medan magnet yang diam. Bila kumparan berputar, maka timbullah GGL induksi pada ujung - ujung kumparan yang dihubungkan dengan pada dua cincin tembaga yang disekat satu sama lain. Arus listrik yang dihasilkan arus listrik bolak-balik.

kembali terus

X

Page 30: Induksi elektromagnetik

MagnetCincin luncur

Sikat karbon

Kumparan

V

t

Bentuk gelombang AC

kembali terus

X

Page 31: Induksi elektromagnetik

Generator DC

Pada generator DC hanya memiliki satu cincin terbelah di tengahnya sehingga dinamakan cincin belah atau komutator. Salah satu belahan komutator selalu berpolaritas positif dan belahan yang lain berpolaritas negatif. Hal ini yang menyebabkan arus induksi yang dihasilkan selalu memiliki satu arah, yakni dari komutator berpolaritas positif ke komutator berpolaritas negatif / arus searah.

kembali terus

X

Page 32: Induksi elektromagnetik

Magnet

KomutatorCincin belah

Sikat karbon

Kumparan

Bentukgelombang dc

V

tkembali terus

X

Page 33: Induksi elektromagnetik

Dinamo Sepeda

Dinamo sepeda menggunakan magnet permanen yang diputar dekat kumparan yang diam yang dililitkan pada inti besi. Akibat putaran magnet garis garis gaya magnet yang memotngn kumparan berubah - ubah sehingga menimbulkan GGL Induksi pada ujung - ujung kumparan sehingga menghasilkan arus induksi. Makin cepat cepat di kayuh, makin besar laju perubahan garis - garis magnetnya sehingga arus listrik induksi yang dihasilkan makin besar.

kembali terus

X

Page 34: Induksi elektromagnetik

Roda dinamo

Sumbu dinamo

Magnet

Inti besi

kumparan

kembali terus

X

Page 35: Induksi elektromagnetik

Generator pada kenyataannya

Pada kenyataannya, rotor pada generator adalah magnet, dan statornya adalah kumparan

Dengan generator seperti ini arus listrik yang dihasilkan adalah arus bolak-balik (AC)

kembali terus

X

Page 36: Induksi elektromagnetik

Penggunaan generator

Pada PLTA generator di gerakkan oleh tenaga air. Air ditampung pada sebuah dam dan dialirkan melalui pipa ke turbin generator dan memutar turbin tersebut, sehingga generator bekerja.

PLTA (Pembangkit Listrik Tenaga Air)

kembali terus

X

Page 37: Induksi elektromagnetik

PLTN (Pembangkit Listrik Tenaga Nuklir)

Energi nuklir yang dihasilkan digunakan untuk memanaskan air.

Uap air yang dihasilkan dialirkan dengan tekanan tinggi untuk memutar turbin generator

kembali terus

X

Page 38: Induksi elektromagnetik

PLTU (Penbangkit Listrik Tenaga Uap)

Pada PLTU, air dipanaskan dengan bahan bakar batu bara. Uap air yang dihasilkan dialirkan dengan tekanan yang tinggi untuk memutar turbin generator

kembali terus

X

Page 39: Induksi elektromagnetik

Pada pembangkit listrik tenaga angin, kincir angin dihubungkan ke turbin generator.

Ketika kincir berputar ditiup angin, turbin juga ikut berputar dan menggerakkan generator.

kembali terus

X

Page 40: Induksi elektromagnetik

Transformator

Transformator atau trafo adalah alat yang digunakan untuk merubah besar tegangan listrik AC

kembali terus

X

Page 41: Induksi elektromagnetik

Prinsip kerja Transformator

Trafo terbuat dari dua buah kumparan yang dililitkan pada sebuah cincin besi lunak.

Kumparan yang dihubungkan ke sumber tegangan disebut kumparan primer dan Kumparan tempat hasil disebut kumparan sekunder.

kembali terus

X

Page 42: Induksi elektromagnetik

Prisip kerja Transformator

Ketika saklar disambung, listrik mengalir melalui kumparan primer dan besi lunak berubah menjadi magnet.Jarum galvanometer bergerak sesaat dan kembali ke nol. Mengapa?

kembali terus

X

Page 43: Induksi elektromagnetik

Prinsip kerja Transformator

Ketika Saklar diputus, listrik berhenti mengalir pada kumparan primer sehingga cincin kehilangan kemagnetannya, dan jarum galvanometer kembali bergerak sesaat dengan arah berlawanan.

Listrik yang dihasilkan oleh kumparan sekunder hanya sesaat karena kumparan ini hanya mengalami perubahan jumlah garis gaya magnet pada saat listrik dinyalakan atau pada saat listrik dimatikan.

kembali terus

X

Page 44: Induksi elektromagnetik

Prisip kerja Transformator

Agar kumparan sekunder menghasilkan listrik terus-menerus, maka ia harus mengalami perubahan garis gaya magnet terus menerus, yaitu dengan cara merubah kutup-kutup magnet secara terus menerus

Dengan mengganti arah arus listrik secara terus menerus, maka kutub magnet juga akan berubah secara terus menerus

kembali terus

X

Page 45: Induksi elektromagnetik

Prinsip kerja Transformator

Dengan menghubungkan kumparan primer ke sumber listrik AC, maka arus listrik selalu berubah, kutub magnet juga selalu berubah dan kumparan sekunder terus mengalami perubahan garis gaya magnet dan menghasilkan listrik secara terus -menerus

kembali terus

X

Page 46: Induksi elektromagnetik

Jenis Transformator

Trafo ada dua jenis, yaitu: • Trafo Step-Up : berfungsi untuk menaikkan tegangan• Trafo Step-Down : berfungsi untuk menurunkan tegangan

kembali terus

X

Page 47: Induksi elektromagnetik

Trafo Step-Up

Trafo ini memiliki ciri :• Lilitan kumparan primer lebih

sedikit dari pada lilitan kumparan sekunder

• Tegangan primer lebih kecil dari tegangan sekunder

sp NN sp VV

kembali terus

X

Np NsVp Vs

sp II

Page 48: Induksi elektromagnetik

Trafo Step-Down

Trafo ini memiliki Ciri:• Lilitan kumparan primer

lebih banyak dari lilitan kumparan sekunder

• Tegangan primer lebih tinggi dari tegangan sekunder

sp NN sp VV

kembali terus

X

Np NsVp Vs

sp II

Page 49: Induksi elektromagnetik

Persamaan Transformator

Pada transformator ideal berlaku persamaan:

N = jumlah lilitan

V = tegangan (volt)

I = Kuat arus (A)

Daya yang masuk ke trafo sama dengan daya yang keluar dari trafo Pp = Ps

p

s

s

p

s

p

I

I

N

N

V

V

kembali terus

X

Page 50: Induksi elektromagnetik

Sebuah trafo memiliki perbandingan lilitan 10 : 2 dihubungkan ke sumber listrik 100V untuk mennyalakan sebuah lampu 25 W. Hitunglah tegangan listrik yang diserap oleh lampu dan kuat arus yang masuk kedalam trafo!

Diket: • Np:Ns = 10:2• Vp = 100 V• Ps = 25 W

Dit. Vs = …

Ip = …

Pp = PsVp . Ip = Ps100 . Ip = 25Ip = 0,25 A

Jawab :

Np:Ns =Vp:Vs

10:2 = 100:Vs

Vs = 20 V

kembali terus

X

Page 51: Induksi elektromagnetik

Contoh• Sebuah transformator yang memiki jumlah lilitan

primer dan sekunder 600 lilitan dan 50 lilitan jika trasformator diberi tegangan 200 volt berapakah tegangan yang dihasilkan transformator

• Transformator yang digunakan untuk menyalakan lampu yang memiliki spesifikasi 20 V 5 W jika jumlah lilitan primer dan sekunder transormator 400 lilitan dan 20 lilitan jika lampu menyala normal tentukana. Tegangan yang diberikan pada transormatorb. kuat arus yang mengalir pada lampuc. kuat arus yang masuk pada transformator

Page 52: Induksi elektromagnetik

Efisiensi Transformator

Pada kenyataannya setiap penggunaan trafo tidak pernah didapat daya yang masuk sama dengan daya yang keluar.

Daya listrik yang dikeluarkan oleh trafo selalu lebih kecil dari daya listrik yang masuk kedalam trafo

Daya listrik yang dihasilkan oeleh sebuah trafo tergantung dari efisiensi trafo tersebut

kembali terus

X

Page 53: Induksi elektromagnetik

Efisiensi Transformator

Efisiensi trafo adalah persentase daya yang keluar dari trafo.

kembali terus

X

Page 54: Induksi elektromagnetik

Sebuah trafo memiliki perbandingan lilitan kumparan 10:1 dihubungkan ke listrik 100 V untuk menyalakan sebuah lampu 7,5 W. Jika efisiensi trafo 75 %, berapakah arus listrik pada kumparan primer?

Diket: - Np : Ns = 10 : 1

- Vp = 100 V

- Ps = 7,5W

- η = 75%

Dit Ip = …

Pp = Vp . Ip

10 = 100 . Ip

Ip = 0,1 A

Jawab: η = (Ps/Pp)X100 %

75 % = 7,5/Pp X 100%

0,75 = 7,5/Pp

Pp = 7,7/0,75 = 10 W

kembali terus

X

Page 55: Induksi elektromagnetik

Transmisi Tegangan Tinggi

Listrik yang kita pakai di rumah dihasilkan di tempat yang sangat jauh. Untuk menghantarkan listrik yang sangat jauh tersebut ada dua cara yaitu dengan arus besar tegangan rendah atau arus kecil dengan tegangan tinggi

Dalam perjalanannya yang melalui kabel yang sangt panjang, listrik menemui hambatan yang sangat besar (semakin panjang kawat penghantar hambatannya semakin besar)

kembali terus

X

Page 56: Induksi elektromagnetik

Transmisi Tegangan Tinggi

Jika menghantarkan listrik dengan arus besar tegangan rendah, maka energi listrik yang berubah menjadi kalor sangat besar, yaitu dapat dihitung dengan rumus W=I².R.tSelain itu untuk menghantarkan arus listrik yang besar perlu kabel yang tebal, ini memerlukan biaya yang mahal.

Oleh sebab itu dipilih cara kedua, yaitu dengan arus kecil dan tegangan yang tinggi. Selain untuk memperkecil hilangnya energi listrik dalam perjalanan, juga memperkecil kawat yang digunakan. Ini mempermurah biaya.

kembali terus

X