induksi elektromagnetik
TRANSCRIPT
INDUKSI ELEKTOMAGNETIK
Induksielektromagnet
Generator TransformatorEfisiensi
Transformator
X
Jika arus listrik dapat menimbulkan medan magnet, apakah medan magnet juga dapat menimbulkan arus listrik?
kembali terus
X
Asyiknya berpikir
Apa fungsi dari gambar di atas?
Gejala medan magnet dapat menghasilkan arus listrik pertama kali dipelajari oleh Michael Faraday
kembali terus
X
Terjadinya Induksi Elektromagnetik
GApa terjadi?
Apa yang dapat disimpulkan?
kembali terus
X
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
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
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
Cara menimbulkan GGL Induksi
• Menggerakkan magnet masuk keluar kumparan• Memutar magnet di depan kumparan
G
kembali terus
X
• Memutus - mutus arus searah (DC) pada kumparan primer yang didekatnya terdapat kumparan sekunder
Gdc
kembali terus
X
AC
• Mengalirkan arus listrik bolak balik (AC) pada kumparan primer yang di dekatnya terdapat kumparan sekunder.
G
kembali terus
X
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
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
Kutub Utara magnet bergerak mendekati kumparan
G
Arah arus listrik induksi
kembali terus
X
Kutub Utara magnet bergerak menjauhi kumparan
G
Arah arus listrik induksi
kembali terus
X
Arah Arus Induksi
kembali terus
X
1. Faktor yang mempengaruhi besar GGL induksi
1. GGL Induksi sebanding dengan kecepatan perubahan
flug magnet.G
G
Δt
ΔΦ ε
kembali terus
X
2. Faktor yang mempengaruhi besar GGL induksi
G
G
GGL Induksi
sebanding dengan
Kekuatan magnet
kembali terus
X
3. Faktor yang mempengaruhi besar GGL induksi
3.GGL Induksi sebanding dengan jumlah lilitan
G
G
N ε
kembali terus
X
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
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
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
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 ..
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
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
Generator
salah satu alat yang menggunakan prinsip induksi elektromagnetik, ditemukan oleh Michael Faraday.
Generator dapat mengubah energi mekanik menjadi energi listrik
kembali terus
X
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
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
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
MagnetCincin luncur
Sikat karbon
Kumparan
V
t
Bentuk gelombang AC
kembali terus
X
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
Magnet
KomutatorCincin belah
Sikat karbon
Kumparan
Bentukgelombang dc
V
tkembali terus
X
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
Roda dinamo
Sumbu dinamo
Magnet
Inti besi
kumparan
kembali terus
X
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
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
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
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
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
Transformator
Transformator atau trafo adalah alat yang digunakan untuk merubah besar tegangan listrik AC
kembali terus
X
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
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
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
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
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
Jenis Transformator
Trafo ada dua jenis, yaitu: • Trafo Step-Up : berfungsi untuk menaikkan tegangan• Trafo Step-Down : berfungsi untuk menurunkan tegangan
kembali terus
X
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
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
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
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
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
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
Efisiensi Transformator
Efisiensi trafo adalah persentase daya yang keluar dari trafo.
kembali terus
X
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
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
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