induksi elektromagnetik

INDUKSI ELEKTROMAGNETIK

www.anwarsanussi.blogspot.com

1. Terjadinya Induksi

Elektromagnetik dan Arus Induksi

Magnet diperoleh bukan hanya

dengan menggosok baja dari batang

magnet saja, tetapi magnet atau sifat

kemagnetan juga bisa didapatkan

dengan cara menggerakkan batang

magnet keluar-masuk sebuah

kumparan. Dari hasil pengamatan

diperoleh bahwa pada kumpatan

timbul arus listrik yang dapat diamati

pada alat ukur Galvanometer.

Untuk menentukan arah arus induksi

yang digunakan pada sebuah

kumparan biasanya dipergunakan

Kaidah Tangan Kanan. Ibu jari

menunjukkan kutub utara (U) dari

kumparan, sedangkan jari-jari lainnya

dilipatkan sebagai arah arus

induksinya, dengan mempergunakan

tangan kanan.

Dari hasil pangamatan dengan

menggunakan gambar di bawah

diperoleh jarum Galvanometer

menyimpang ke kanan, karena arus

induksinya pada Galvanometer

mengalir dari kiri ke kanan.

Bila batang magnet U – S diam,

berarti tidak ada arus listrik.

Kemudian bila batang magnet

tersebut digerakkan menjauhi

kumparan, ternyata pada jarum

Galvanometer menunjukkan adanya

arus listrik, tetapi pada arah

penyimpangan yang berlawanan,

hal ini dapat dijelaskan sebagai

berikut :

Tempat Keluarnya kutub U dari

magnet batang menjadi kutub

selatan (S) dari kumparan. Dari

hasil pengamatan dengan

mempergunakan kumparan yang

berbeda-beda, dan kecepatan

gerakan batang magnet berbeda

diperoleh :

1. Makin banyak lilitan pada

kumparan, makin besar ggl

induksi dan arus induksi yang

timbul pada kumparan.

2. Makin besar kekuatan magnet

batang yang dipergunakan,

maka besar pula ggl induksi dan

arus induksinya.

3. Makin cepat gerakan keluar-

masuknya batang magnet U – S,

makin besar pula ggl induksi dan

arus induksinya.

4. Arus induksi yang dihasilkan

selalu mengikuti kaidah tangan

kanan.

Contoh :

Pada sebuah kumparan yang

dilengkapi dengan sebuah

Galvanometer didekatkan sebuah

kutub sekatan (S) dari sebuah

magnet batang, bagaimanakah

penyimpangan dari jarum

Galvanometer?

Jawab :

Kutub selatan magnet batang

digerakkan mendekati sebuah

kumparan.

Tempat masuknya kutub S dari

magnet batang, menjadi kutub S

pada kumparan.

Semua pengamatan di atas untuk

pertama kalinya dilakukan oleh

Michael faraday pada tahun 1831,

lebih dari satu setengah abad yang

lalu. Gejala yang diamati tersebut

disebut dengan Induksi

Elektromagnetik. Jadi, medan

magnet yang bergerak atau yang

berubah terhadap waktu akan

menginduksi suatu benda potensial

ada gaya gerak listrik pada suatu

kumparan, sehingga pada



kumparan timbul beda potensial yang

menyebabkan arus listrik mengalir

melewati Galvanometer. Gaya gerak

listrik yang timbul disebut Gaya Gerak

Listrik Induksi dan arus listrik yang

ditimbulkannya disebut Arus Listrik

Induksi.

2. Dinamo atau Generator

Alat yang dapat dipakai untuk

menghasilkan induksi elektromagnetik

disebut Dinamo atau Generator.

Dinamo yang paling sederhana yang

dapat dengan mudah kita dapatkan

adalah dinamo sepeda. Pada gambar

arus bolak-balik yang berputar adalah

kumparannya sedangkan magnetnya

dibuat tetap diam. Generator arus

bolak-balik disebut juga Alternator.

Kumparan yang berputar dalam

medan magnet dapat menimbulkan

ggl induksi.

Bagian dari generator yang diam

disebut Stator, sedangkan bagian

yang dapat berputar disebut Rotor.

Berbeda dengan genarator arus

searah, ujung-ujung kumparannya

dihubungkan ke bagian setengah

cincin. Bagian setengah cincin ini

berfungsi sebagai komutator yang

dapat mengubah arus listrik yang

keluar selalu merupakan arus searah.

Sumber listrik dari PLN merupakan

sumber arus bolak-balik. Ggl induksi

yang dihasilkan sangat besar

sehingga mampu menyediakan energi

listrik dalam jumlah besar.

3. Transformator

Perubahan medan magnet yang

terjadi pada kumparan primer akan

memberikan induksi pada kumparan

sekunder, sehingga pada kumparan

sekundernya akan terjadi perubahan

gaya medan magnet terhadap waktu.

Perubahan medan magnet listrik pada

sekunder ini diamati oleh Michael

Faraday. Sehingga Faraday

memberikan suatu perumusan bahwa

perubahan medan magnet dapat

menghasilkan medan listrik yang

besarnya tergantung dari besar

perubahan menda magnet.

Di bawah ditunjukkan skema sebuah

transformator.

Fungsi dari transformator adalah

untuk menaikkan atau menurunkan

tegangan listrik bolak-balik.

Transformator semacam ini disebut

Transformator Step Down, dimana

jumlah lilitan pada kumparan

sekunder lebih sedikit dari jumlah

lilitan pada kumparan primer.

Perumusan umum yang dipakai

pada transformator adalah :

Vs

Vp

Ns

Np

Keterangan :

Np = jumlah lilitan primer

Ns = jumlah lilitan sekunder

Vp = tegangan primer

Vs = tegangan sekunder

Contoh :

Sebuah transformator step up

memiliki perbandingan lilitan primer

terhadap lilitan sekundernya 1:10.

apabila tegangan primernya adalah

12 volt, tentukan tegangan

sekundernya.

Jawab :

Dengan mempergunakan

persamaan :

Vs

Vp

Ns

Np

Vs

12

10

1

Vs = (10) (12) = 120 volt

Jadi, tegangan sekundernya adalah

120 volt.

Apabila seluruh daya listrik pada

primer dapat dimanfaatkan pada

kumparan sekundernya, atau

dengan kata lain efisiensi

transformator 100%, berarti daya

pada primer sama dengan daya

pada sekunder. Transformator

dengan efisiensi 100% disebut

Transformator Ideal.

Pp = Ps

Pp = daya pada kumparan primer

Ps = daya pada kumparan sekunder

Telah diketahui bahwa daya listrik :

P = V I

V = tegangan listrik

I = kuat arus listrik



Maka, persamaan daya primer dan

daya sekunder dapat dirumuskan

menjadi :

Pp = Ps

Vp . Ip = Vs . Is Is

Ip

Vp

Vs

Kuat arus listrik dihasilkan pada

sekundernya berbanding terbalik

dengan tegangan sekundernya.

Dengan kata lain, dapat disebutkan

bila tegangan besar, arus listriknya

akan kecil, dan sebaliknya bila

tegangan rendah akan menghasilkan

kuat arus yang lebih besar.

Apabila persamaan yang

berhubungan dengan tegangan kuat,

arus listrik serta jumlah lilitan pada

setiap kumparan dituliskan di dalam

sebuah persamaan akan didapatkan :

Np

Ns

Is

Ip

Vp

Vs

Contoh :

Sebuah transformator step down,

dipergunakan untuk menyalakan

sebuah lampu 24W 12V. Apabila

perbandingan lilitan primer terhadap

lilitan sekunder adalah 5 : 1,

tentukanlah :

a) arus listrik pada sekunder

b) arus listrik pada primer

c) tegangan pada primer

Jawab :

Diketahui : Ps = 24 volt

Vs = 12 volt

1

5

Ns

Np

a) arus listrik pada sekunder (Is) :

Is = 12

24

Vs

Ps = 2 ampere

b) arus listrik pada primer (Ip) :

Np

Ns

Is

Ip

5

1

2

Ip

5 Ip = 2

Ip = 2/5 = 0,4 ampere

c) tegangan pada primer (Vp) :

Ns

Np

Vs

Vp

1

5

12

Vp

Vp = (5) (12) = 60 volt

Perbandingan energi yang dapat

dihasilkan dari sekunder terhadap

primernya disebut dengan Efisiensi.

Efisiensi sebuah transformator

dapat dituliskan sebagai :

=

1P

2P

x 100%

Keterangan :

= efisiensi transformator (%)

P1 = daya primer (watt)

P2 = daya sekunder (watt)

Contoh :

Sebuah transformator mempunyai

efisiensi 80%. Apabila daya

primernya 500 watt, berapa besar

daya yang dihasilkan pada

sekundernya?

Jawab :

Dengan mempergunakan

persamaan

=

1P

2P

x 100%

80% = 500

2P

x 100%

P2 = 500 100%

80% = 500 x 0,8 = 400

watt

Jadi, daya yang dihasilkan pada

sekunder adalah sebesar 400 watt.

Telah dijelaskan di atas bawah

timbulnya kalor di dalam

transformator tidak dapat dihindari,

dengan kata lain tidak ada motor

yang mempunyai efisiensi 100%

atau tidak ada transformator yang

menghasilkan daya sekunder sama

dengan daya yang diberikan pada

primernya.

Soal Latihan

1.

Perhatikan gambar di atas. Magnet

diputar di depan kumparan,

sehingga jarum galvanometer

bergerak bola-balik, hal ini

disebabkan …

A. pengaruh getaran magnet yang

berputar

B. jumlah garis gaya magnet dalam

kumparan berubah

C. kumparan tidak bergerak di

depan magnetnya



D. jumlah garis gaya magnet pada

magnetnya berubah

2. Di bawah ini faktor-faktor yang

mempengaruhi besarnya arus induksi,

kecuali …

A. jumlah gulungan solenoid

B. kecepatan gerak magnet

C. arah arus listrik

D. kekuatan magnet

3. Sumber tegangan listrik yang

dihasilkan dari energi mekanik adalah

…

A. aki C. elemen volta

B. batu baterai D. dinamo sepeda

4. Generator atau dinamo adalah alat

yang digunakan untuk mengubah :

A. energi listrik menjadi energi

mekanik

B. energi potensial menjadi energi

listrik

C. energi mekanik menjadi energi

listrik

D. energi listrik menjadi energi

potensial

5. Suatu generator arus searah dapat

dibuat menjadi suatu generator arus

bolak-balik dengan cara :

A. mengganti komutator dengan

sepasang cincin luncur

B. menggandakan ukuran medan

magnetik yang digunakan

C. memutar kumparan dalam arah

yang berlawanan

D. menghasilkan medan magnetik

yang digunakan dari sebuah

elektromagnetik daripada sebuah

magnet permanent

6. Pada dinamo selalu terdapat

kumparan dan magnet. Energi listrik

yang kita peroleh dari dinamo

merupakan peubahan bentuk dari

energi …

A. potensial C. kalor

B. mekanik D. kimia

7. Perhatikan gambar berikut.

Yang merupakan transformator

penurun tegangan listrik adalah …

A. 1 dan 2 C. 1 dan 3

B. 3 dan 4 D. 2 dan 4

8. Diagram rangkaian di bawah ini

menunjukkan transformator step

down.

Lampu berpijar suram. Lampu akan

berpijar terang jika :

A. jumlah lilitan kumparan primer

dikurangi

B. besi digantikan oleh tembaga

C. bagian besi yang diraster, X,

dipindahkan

D. jumlah lilitan kumparan

sekunder dikurangi

9. Fungsi utama sebuah transformator

step up adalah …

A. meningkatkan arus listrik

B. meningkatkan tegangan listrik

C. mengubah AC je DC

D. mengubah DC ke AC

10. (1) 2

1

Ns

Np (3)

Np

Ns = 0,5

(2) 2

3

Ns

Np (4)

Np

Ns = 0,8

Yang merupakan transformator

penurun tegangan listrik, kecuali …

A. 1 B. 2 C. 3 D. 4

11. Pada sebuah transformator, jumlah

lilitan primer dan sekunder masing-

masing 1000 lilitan dan 250 lilitan.

Jika kuat arus primer 0,5 A, maka

besar kuat arus sekunder adalah …

A. 5 A B. 4 A C. 3 A

D. 2 A

12. Pada sebuah transformator

tegangan primer 220 V, kuat arus

primer 4 A, dan kuat arus sekunder

2 A, maka besar tegangan sekunder

…

A. 55 V C. 440 V

B. 110 V D. 880 V

13. Sebuah transformator dipasang

pada tegangan 120 V. Jika

banyaknya lilitan primer 800 dan

yang dihasilkan 1.600, berapakah

tegangan yang dihasilkan trafo itu?

A. 2 V C. 240 V

B. 60 V D. 1.600 V

14. Kuat arus primer pada sebuah

transformator 6 A, sedangkan lilitan

peimernya 20 lilitan dan lilitan

sekundernya 40 lilitan. Besar kuat

arus sekundernya …



A. 6 A B. 20 A C. 120 A

D. 3 A

15. Pada trafo step down diketahui

tegangan primer dan sekundernya

220 V dan 110 V. bila jumlah lilitan

primer 1500 lilitan, maka jumlah

lilitan sekundernya adalah..

A. 2250 lilitan C. 1500 lilitan

B. 3000 lilitan D. 750 lilitan

16. Sebuah trafo mempunyai daya

masukan 100 watt, daya keluaran 80

watt. Efisiensi dari trafo adalah …

A. 80% B. 20% C. 12,5%

D. 8%

17. Transformator tidak dapat dipakai

untuk

A. memperbesar tegangan listrik

B. memperbesar kuat arus listrik

C. memperbesar daya listrik

D. transmisi energi listrik

18. Arus searah tegangan rendah dapat

menghasilkan gaya gerak listrik

induksi tegangan tinggi dengan

menggunakan …

A. transformator step up

B. transformator step down

C. induktor Ruhmkorff

D. interuptor

19. Bagaian-bagian dari induktor

Ruhmkorff seperti kumparan dan

interuptor disebut

A. koil dan platina

B. karbulator dan platina

C. koil dan busi

D. busi dan karbulator

20. Induktor Ruhmkorff arus searah (DC)

dapat menimbulkan ggl induksi pada

kumparan sekunder sebab …

A. pada kumparan sekunder terjadi

garis-garis gaya magnet yang

tetap banyaknya

B. arus pada kumparan primer

diputus-putus dengan interuptor

C. arus pada kumparan primer

diubah menjadi arus bolak-balik

D. lilitan kumparan sekunder lebih

banyak daripada primer

Uraian

21. Apa penyebab timbulnya GGL induksi

antara ujung-ujung sebuah

kumparan?

22. Jelaskan dengan mempergunakan

diagram prinsip kerja dari sebuah

dinamo sepeda?

23. Apakah fungsi sebuah

transformator? Apa pula yang

dimaksudkan dengan transformator

step up dan transformator step

down?

24. Sebuah transformator step down

akan digunakan menyalakan lampu

10 V, sedangkan tegangan listrik

yang tersedia adalah 220 V.

a) Tentukanlah perbandingan lilitan

dari trafo!

b) Jika jumlah lilitan kumparan

sekunder 50 lilitan, tentukan

jumlah lilitan primernya!

c) Jika kuat arus yang melalui

lampu adalah 5 A, tentukan kuat

arus primernya!

25. Sebuah transformator memiliki

efisiensi 75%. Transformator ini

dipakai untuk menyalakan lampu

300 W, 110 V. jika perbandingan

lilitan primer : sekunder = 2 : 1.

Tentukanlah :

a) daya pada primer.

b) tegangan primer.

c) kuat arus primer.

induksi elektromagnetik

Education