KATA PENGANTARPuji syukur kehadirat Allah SWT yang melimpahkan rahmat dan karunia-

Nya kepada penulis, sehingga makalah Seminar Fisika dapat diselesaikan dengan

judul “Kereta Api Magnetic Levitation”.

Adapun tujuan dari penulisan makalah ini adalah untuk memenuhi tugas

individu mata kuliah Seminar Fisika. Dalam penulisan makalah ini penulis banyak

menemui kesulitan. Namun berkat dukungan dan bantuan dari berbagai pihak,

maka makalah ini dapat diselesaikan. Oleh karena itu, penulis mengucapkan

terima kasih kepada Dosen Pembimbing dan pihak-pihak lainnya.

Penulis menyadari bahwa penyusunan makalah ini masih jauh dari

kesempurnaan. Hal ini dikarenakan keterbatasan kemampuan dan pengalaman

penulis. Untuk itu, penulis mengharapkan saran dan kritikan yang bersifat

membangun dari pembaca untuk dapat penulis perbaiki dimasa yang akan datang.

Semoga makalah ini dapat bermanfaat untuk kita semua.

Padang, 22 April 2014

Penulis

DAFTAR ISIKATA PENGANTAR........................................................................................................i

DAFTAR ISI......................................................................................................................ii

BAB I PENDAHULUAN.................................................................................................1

A. Latar Belakang.......................................................................................................1

B. Rumusan Masalah..................................................................................................2

C. Tujuan Penulisan....................................................................................................3

D. Manfaat Penulisan..................................................................................................3

BAB II KAJIAN TEORITIS.............................................................................................4

A. Magnet...................................................................................................................4

B. Medan Magnetik....................................................................................................4

C. Induksi Magnetik...................................................................................................6

D. Hukum Lenz...........................................................................................................7

E. Bahan Magnetik.....................................................................................................7

F. Superkonduktivitas...............................................................................................10

G. Efek Meissner Pada Magnetic Levitation.............................................................12

BAB III KONSEP MAGNET PADA KERETA API MAGNETIC LEVITATION..........14

A. Sejarah Perkembangan Kereta Api.......................................................................14

B. Magnetic Levitation Train....................................................................................15

C. System Kerja Magnetic Levitation Train..............................................................15

D. Kelebihan dan Kekurangan Magnetic Levitation Train........................................22

BAB IV PENUTUP........................................................................................................23

A. Kesimpulan..........................................................................................................23

B. Saran....................................................................................................................24

DAFTAR PUATAKA......................................................................................................25

BAB I

PENDAHULUAN

A. Latar Belakang

Transportasi dapat diartikan sebagai pemindahan barang atau

manusia dari suatu tempat ke tempat lain yang menjadi tujuan.

Pemindahan barang atau manusia ini dapat dilakukan dengan berbagai

cara. Cara-cara ini dapat kita sebut sebagai sebuah system, dimana system

transportasi merupakan cara-cara yang dapat dilakukan untuk melakukan

transportasi untuk tujuan tertentu. Dalam suatu system transportasi

dibutuhkan berbagai sarana dan prasarana yang mendukung jalannya suatu

transportasi. Sarana ini berupa kendaraan yang memindahkan barang atau

manusia. Prasarana berupa media yang dapat mendukung terjadinya suatu

transportasi yaitu jalan raya, rel, terminal, sungai dan udara. Sarana dan

prasarana transportasi ini terus mengalami perkembangan seiring

berkembangnya Ilmu Pengetahuan dan Teknologi (IPTEK).

Ilmu Pengetahuan dan Teknologi (IPTEK) memberikan kontribusi

yang besar dalam perkembangan system transportasi, karena system

transportasi selalu berkembang mengikuti perkembangan IPTEK. Dimulai

dengan berjalan kaki, menggunakan hewan, penemuan roda untuk pertama

kalinya pada tahun 3500 SM yang merupakan cikal bakal transportasi

modern. Perkembangan system transportasi selanjutnya ditandai dengan

diciptakannya alat transportasi berupa kereta yang ditarik oleh hewan

seperti kuda, onta, sapi dan sebagainya, penemuan kapal, lokomotif uap,

mesin mobil dengan bahan bakar dan lain sebgainya.

Perkembangan system transportasi didukung oleh penemuan pada

bergabagai bidang ilmu sains. Fisika sebagai salah satu bagian dari ilmu

sains slalu menyumbangkan karya-karya inovatifnya dalam system

transportasi. Mobil, motor, kereta api, sepeda, kapal laut, kapal selam,

perahu, pesawat, helikopter dan roket merupakan beberapa alat transortasi

yang merupakan hasil penemuan inovatif dalam bidang fisika.

System transportasi diharapkan mampu menyediakan transportasi

yang aman dan nyaman bagi penggunanya, namun saat ini perkembangan

system transportasi di Indonesia sangat jauh dari harapan. Berbagai

masalah di bidang transportasi sangat banyak kita temui, seperti

kemacetan yang terjadi di kota-kota besar yang padat penduduk.

Kemacetan terjadi karena pertambahan jumlah kendaraan yang tidak

sebanding dengan pertambahan jalur lalu lintas. Di Indonesia pertambahan

jumlah kendaraan berkisar antara 8%-12% per-tahun, sedangkan

pertambahan jalur lalu lintas hanya berkisar 2%-5% per-tahun dengan

rata-rata jalur lalu lintas di Indonesia kurang dari 4% dari total wilayah

kota. Masyarakat masa kini yang memiliki tingkat kesibukan yang tinggi

menuntut suatu system transportasi yang lancar tanpa macet, cepat dan

aman, sehingga mereka tidak menghabiskan waktu berjam-jam dalam

kemacetan dan perjalanan serta tidak selalu cemas akan keamanan mereka

dalam melakukan perjalanan.

Untuk menjawab kebutuhan masyarakat masa kini, dikembangkan

suatu alat transportasi yang dapat melaju dengan sangat cepat, dengan

lintasan tanpa hambatan dan memiliki tingkat keamanan perjalanan yang

cukup tinggi. Alat transportasi ini berupa kereta api super cepat yang

dikenal dengan Magnetic Levitation Train (Maglev Train) yang

menerapkan prinsip fisika dalam pergerakannya. Prinsip fisika yang

diterapkan dalam Maglev Train ini adalah konsep magnet. Berdasarkan

latar belakang tersebut maka penulis tertarik untuk membahas prinsip

kerja dari kereta Maglev Train ini yang berjudul “Kereta Api Magnetic

Levitation”.

B. Rumusan Masalah

Berdasarkan latar belakang masalah tersebut, rumusan masalah adalah

sebagai berikut :

1. Teori fisika apa saja yang yang mendasari cara kerja Magnetic

Levitation Train?

2. Bagaimana sejarah perkembangan kereta api?

3. Apa pengertian Magnetic Levitation Train?

4. Bagaimana system kerja Magnetic Levitation Train?

5. Apa kelebihan dan kekurangan Magnetic Levitation Train?

C. Tujuan Penulisan

Tujuan penulisan makalah ini adalah untuk mengetahui

1. Teori fisika yang terkait dengan Magnetic Levitation Train

2. Sejarah perkembangan kereta api

3. Pengertian Magnetic Levitation Train

4. System kerja Magnetic Levitation Train

5. Kelebihan dan kekurangan Magnetic Levitation Train

D. Manfaat Penulisan

Adapun manfaat penulisan makalah ini adalah :

1. Bagi penulis, menambah ilmu pengetahuan tentang konsep magnet

pada Magnetic Levitation Train.

2. Bagi pembaca, menambah pengetahuan tentang konsep magnet pada

Magnetic Levitation Train.

BAB II

KAJIAN TEORITIS

Magnetic Levitation Train sebagai salah satu alat transportasi modern

memanfaatkan magnet dalam pergerakannya. Disini akan dijelaskan teori-teori

yang terkait dengan prinsip kerja dari Magnetic Levitation Train.

A. Magnet

Magnet merupakan sutau objek yang memiliki medan magnet yang

dapat menarik material berjenis logam. Magnet barasal dari kata

“magnesia” yang merupakan nama suatu daerah di Asia kecil yang

menjadi tempat ditemukannya magnet untuk pertama kali. Sebuah magnet

terdiri dari magnet-magnet kecil yang tersusun teratur (disusun dengan

arah yang sama), magnet-magnet kecil ini disebut magnet elementer. Pada

logam biasa (bukan magnet) megnet elementernya tersusun sembarang

atau tidak sejajar, magnet-magnet elementer tersebut bersifat saling

meniadakan, sehingga logam tidak memiliki kutub-kutub magnet. Magnet

memiliki kutub pada kedua ujung-ujungnya,yaitu kutub positif dan kutub

negative. Ujung-ujung magnet ini memiliki sifat kemagnetan yang paling

tinggi.

B. Medan Magnetik

Medan magnet merupakan daerah disekitar magnet yang dipengaruhi oleh

gaya-gaya magnet. Young & Freedman (2001) menyatakan :

Medan magnetic adalah sebuah medan vector, yakni, sebuah kuantitas vector yang di asosiasikan dengan setiap titik dalam

ruang. Kita akan menggunakan symbol B→

untuk medan magnetic.

Di sembarang posisi, arah B→

didefenisikan sebagai arah yang

cenderung ditunjuk oleh kutub utara sebuah magnet kompas.

Sebuah partikel yang tidak bergerak tidak memiliki gaya magnetic. Dalam

suatu medan magnet, gaya magnetic F selalu tegak lurus terhadap B→

maupun v→

.

Gambar 1. Saat berada pada sudut ϕterhadap

Sumber: Young & Freedman (2001)

F = |q|⊥ = |q| sin ϕ

Dimana |q| = besarnya muatan (C) ,ϕ = sudut yang di ukur dari arah v→

ke

arah B→

.

Dan gaya magnetic pada sebuah partikel bermuatan yang bergerak :

F = q x

Satuan SI dari B→

adalah equivalen dengan 1N . s/C . m, atau karena 1 A

adalah satu coulomb per detik (1A=1C/s), 1 N/A.m. satuan ini dinamakan

tesla (disingkat T), untuk menghormati Nikola Tesla(1857-1943), seorang

ilmuwan keturunan Amerika-Serbia dan seorang penemu :

1 tesla = 1 T =1 N/A.m

Satuan cgs dari B→

, yakni gauss (1 G = 10-4 T).

Young & Freedman (2001)

v→

B→

(2)

v→

v→

B→

B→ (1)

v→

B→

C. Induksi Magnetik

Dhina (2013) menyatakan bahwa:

Jika sebuah penghantar dialiri arus listrik maka disekitar kawat penghantar akan timbul medan magnet. Hal ini dikemukakan oleh Hans Christian Oersted (1777-1851) melalui percobaannya yang dikenal dengan percobaan Oersted. Oersted menyimpulkan bahwa disekitar arus listrik terdapat medan magnet atau perpindahan muatan listrik menimbulkan medan magnet.Arah garis-garis medan magnet atau arah induksi magnet yang ditimbulkan oleh arus listrik tersebut dapat ditentukan dengan kaidah tangan kanan. Jika arah ibu jari menunjukkan arah arus listrik maka arah lipatan jari lainnya menunjukkan arah medan magnet atau arah induksi magnetic.

Gambar 2. Kaidah tangan kanan

Sumber: http://pepustakaancyber.blogspot.com

Jika suatu bahan magnetic diletakkan dalam medan luar H , makan akan

dihasilkan medan tersendiri sebesar H ' yang meningkatkan nilai total

medan magnetic bahan tersebut. Induksi magnetic yang didefenisikan

sebagai medan total bahan ditulis sebagai

B= H+H '

Hubungan medan sekunder H ' = 4ᴨM, satuan B dalam cgs adalah gauss

dan dalam SI adalah tesla (T).

(3)

D. Hukum Lenz

Hukum Lenz menyatakan : Arah sembarang efek induksi magnetik adalah

sedemikian rupa sehingga menentang penyebab efek itu.

Penyebab efek induksi dapat berupa fluks yang berubah-ubah

melalui sebuah rangkaian stasioner yang ditimbulkan oleh sebuah medan

magnetik yang berubah-ubah, atau dapat berupa fluks yang berubah-ubah

yang ditimbulkan oleh gerak konduktor yang membentuk rangkaian, atau

dapat berupa gabungan dari keduanya. Jika fluks dalam sebuah rangkaian

stasioner berubah, maka arus induksi itu menimbulkan medan

magnetiknya sendiri. Di dalam luas yang di batasi oleh rangkaian itu,

medan ini berlawanan dengan medan yang semula jika medan yang

semula itu semakin bertambah, tetapi mempunyai arah yang sama seperti

medan medan yang semula jika medan yang semula semakin berkurang.

Yakni, arus induksi menentang perubahan fluks yang melalui rangkaian

tersebut (bukan fluks itu sendiri).

Jika perubahan fluks ditimbulkan oleh gerak konduktor, maka arus induksi

dalam konduktor yang bergerak adalah sedemikian rupa sehingga arah

gaya medan magnetik pada konduktor berlawanan dengan gerak

konduktor tersebut. Jadi, gerak konduktor yang menyebabkan arus induksi

akan di tentang.

Hukum lenz juga secara langsung dikaitkan dengan kekekalan

energi seandainya arus induksi berada dalam arah yang berlawanan dengan

arah yang diberikan oleh hukum lenz, maka gaya magnetik pada batang itu

akan mempercepat batang ke laju yang terus bertambah tanpa ada sumber

energi luar, walaupun energi listrik disisipkan dalam rangkaian itu. Ini

jelas merupakan pelanggaran kekekalan energi dan tidak terjadi di alam.

E. Bahan Magnetik

Magnetic materials atau bahan magnetic merupakan suatu bahan

yang memiliki sifat kemagnetan dalam bahan penyusunnya. Berdasarkan

perilaku molekulnya di dalam medan magnetic luar, bahan magnetic

dibedakan menjadi tiga yaitu paramagnetisme, diamagnetisme dan

feromagnetisme.

1. Paramagnetisme

Menurut Halliday & Resnick (1989) : bahan paramagnetic

adalah bahan yang resultan medan magnet atomis total seluruh

atom/molekulnya tidak nol, hal ini disebabkan karena gerakan

atom/molekul acak, sehingga resultan medan magnet atomis masing-

masing atom saling meniadakan. (dikutip dalam

http://magnet.repository.usu.ac.id).

Gambar 3. Arah domain-domain dalam bahan paramagnetic sebelum

diberi medan magnet luar

Sumber : http://magnet.repository.usu.ac.id

Bahan ini jika diberi medan magnet luar, maka elektron-

elektronnya akan berusaha sedemikian rupa sehingga resultan medan

magnet atomisnya searah dengan medan magnet luar. Sifat

paramagnetik ditimbulkan oleh momen magnetik spin yang menjadi

terarah oleh medan magnet luar. Pada bahan ini, efek diamagnetik

(efek timbulnya medan magnet yang melawan medan magnet

penyebabnya) dapat timbul, tetapi pengaruhnya sangat kecil.

Gambar 4. Arah domain dalam bahan paramagnetic setelah diberi

medan magnet luar

Sumber : http://magnet.repository.usu.ac.id

Pada umumnya tarikan dari zat paramagnetic sangat lemah

karena pengacakan termal dari momen magnetic atom tersebut. Medan

magnetic di sembarang titik dalam material paramagnetic lebih besar

oleh sebuah factor tak berdimensi Km, yang dinamakan permebilitas

relatif dari material itu, dibandingkan dengan medan magnetic di titik

itu jika material tersebut digantikan dengan ruang hampa. Km

umumnya bernilai 1,00001 sampai 1,003. Contoh dari bahan

paramagnetic adalah aluminium, magnesium dan wolfram.

2. Diamagnetisme

Young & Freedman (2001) menyatakan : momen magnetic

total dari semua simpal arus-arus atom adalah nol bila tidak ada medan

magnetic yang hadir. Tetapi medan magnet akibat orbit dan spin

electron tidak nol.

Jika bahan diamagnetik diberi medan magnet luar, maka elektron-

elektron dalam atom akan berubah gerakannya sedemikian hingga

menghasilkan resultan medan magnet atomis yang arahnya

berlawanan.

Material diamagnetic selalu memiliki suseptibilitas negative,

permeabilitas relative Km umumnya berorde 0,99990 sampai 0,99999

untuk benda padat an cairan. Suseptibilitas diamagnetic hamper tidak

bergantung pada suhu. Contoh dari bahan diamagnetic yaitu: bismuth,

perak, emas, tembaga dan seng.

3. Feromagnetisme

Menurut Halliday & Resnick,1989 : Bahan ferromagnetik

adalah bahan yang mempunyai resultan medan atomis besar. Hal ini

terutama disebabkan oleh momen magnetik spin elektron. Pada bahan

ferromagnetik banyak spin elektron yang tidak berpasangan, misalnya

pada atom besi terdapat empat buah spin elektron yang tidak

berpasangan. Masing-masing spin elektron yang tidak berpasangan ini

akan memberikan medan magnetik, sehingga total medan magnetik

yang dihasilkan oleh suatu atom lebih besar. (dikutip dalam

http://magnet.repository.usu.ac.id).

Material ferromagnetic memiliki permeabilitas relative Km yang jauh

lebih besar daripada satu satuan, yaitu berorde sebesar 1.000 sampai

100.000. contoh dari bahan ferromagnetic yaitu: besi, baja, besi

silicon, dll.

F. Superkonduktivitas

Sifat superkonduktor yang paling dikenal yaitu hilangnya semua

resistansi pada material jika material didingingkan hingga mencapai suhu

dibawah suhu kritis (Tc). Pada tahun 1933 Walter Meissner dan Robert

Ochsenfeld menemukan bahwa suatu superkonduktor akan menolak

medan magnet. Sebagaimana diketahui, apabila suatu konduktor

digerakkan dalam medan magnet, suatu arus induksi akan mengalir dalam

konduktor tersebut. Prinsip inilah yang kemudian diterapkan dalam

generator. Akan tetapi, dalam superkonduktor arus yang dihasilkan tepat

berlawanan dengan medan tersebut sehingga medan tersebut tidak dapat

menembus material superkonduktor tersebut. Hal ini akan menyebabkan

magnet tersebut ditolak. Fenomena ini dikenal dengan istilah

diamagnetisme dan efek ini kemudian dikenal dengan efek Meissner. Efek

Meissner ini sedemikian kuatnya sehingga sebuah magnet dapat melayang

karena ditolak oleh superkonduktor.

Efek Meissner menunjukkan bahwa medan magnet di dalam sebuah logam

superkonduktor seolah-olah sama dengan nol. Oleh karena itu, kita dapat

menuliskan persamaan untuk medan magnet dalam logam superkonduktor

sebagai berikut :

B = Bac + 4ᴨM = 0 (dalam system satuan CGS) atau

B = Bac + µ0M = 0 (dalam system msatuan SI)

Dengan Bac = medan magnet kritis dan M= magnetisasi.

Dari persamaan di atas dapat medan magnet dari luar (Bac) yaitu :

Bac = - 4 ᴨM (dalam system satuan CGS) atau

Bac = - µ0M (dalam system satuan SI)

Dimana µ0 = permeabilitas ruang hampa = 4 ᴨ x 10-7 Wb/A.m dan ε 0 =

permitivitas ruang hampa = 8,854 x 10-12 F/m.

Berdasarkan sifat magnetisasi bahan superkonduktor dapat dibedakan

menjadi dua yaitu

1. Superkonduktor Tipe I

Tipe superkonduktor ini sering disebut sebagai superkonduktor

lunak. Memiliki kharakteristik efek meissner secara utuh, yaitu pada

saat suhu superkonduktor lebih kecil dari suhu kritisnya, maka

superkonduktor memiliki resistansi nol dan menolak semua medan

magnet luar. Tetapi jika medan magnet itu diperbesar sampai tepat

sama dengan medan magnet kritisnya (Bac), maka sifat

superkonduktivitasnya langsung rusak atau hilang. Sehingga

magnetisasi (M) dari superkonduktor langsung jatuh ke nol. Nilai Bac

(4)

(5)

superkonduktor ini sangat kecil yaitu sekitar 0,1 Tesla. Bahan

superkonduktor tipe I ini kebanyakan adalah unsur tunggal.

2. Superkonduktor Tipe II

Superkonduktor tipe ini memiliki suhu kritis (Tc) yang lebih

tinggi dan memiliki nilai Bac yang jauh lebih besar daripada nilai Bac

superkonduktor tipe I, yang mengirimkan medan magnetic jauh lebih

besar tanpa merusak keadaan superkonduksi itu. Superkonduktor tipe

II memiliki dua medan magnet kritis yaitu Bac1 dan Bac2.

G. Efek Meissner Pada Magnetic Levitation

Magnetic Levitation berkaitan erat dengan efek meissner, Efek

meissner yang ditemukan pada tahun 1933 oleh Meissner merupakan efek

yang terjadi dalam superkonduktor yakni material yang memiliki resistansi

nol pada suhu di bawah suhu kritisnya. Medan magnet eksternal yang

seharusnya melakukan penetrasi dalam bahan menjadi terblokade dan

mengalir diluar bahan dan dekat ke permukaan bahan sampai kedalaman

London (London depth). London depth merupakan jarak yang ditimbulkan

pada saat medan magnet akan menembus superkonduktor, jarak ini sangat

kecil pada umumnya beriksar 100 nm.

Gambar 5. Efek Meissner

Sumber:// maglevworld.wordpress.com

Efek Meissner ini sangat kuat sehingga magnet dapat melayang karena

ditolak oleh superkonduktor. Medan magnet ini tidak boleh terlalu besar,

jika medan magnetnya terlalu besar maka efek meissner ini akan hilang

dan material akan hilang sifat superkonduktifitasnya.

(Bardiyah Sri Aprilia.2013)

BAB III

KONSEP MAGNET PADA KERETA API MAGNETIC

LEVITATION

Berikut ini merupakan pembahasan dari kereta api Magnetic Levitation, yaitu

dimulai dengan sejarah perkembengan kereta api, pengertian dari Magnetic

Levitation Train, sitem kerja Magnetic Levitation Train dan kelebihan dan

kekurang dari Magnetic Levitation Train. Pembahasan Magnetic Levitation

Train ini didasari oleh penelitian dari Hamid Yaghoubi (2012) tentang

Magnetic Levitation Train.

A. Sejarah Perkembangan Kereta Api

Kereta api merupakan suatu alat transportasi massal yang secara

umum terdiri dari lokomotif dan serangkaian gerbong-gerbong yang luas

yang dapat mengangkut banyak penumpang dan barang. Perkembangan

kereta api tak lepas dari perkembangan mesin lokomotif yang merupakan

tempat mesin penggerak kereta api. Lokomotif uap mengalami

penyempurnaan seiring dengan perkembangan ilmu pengetahuan dan

teknologi, penyempurnaan dari lokomotif inilah yang membuat lokomotif

berubah menjadi kereta api.

Saat ini ada beberapa kereta api yang dikenal oleh masyarakat

yaitu: kereta api rel konvensional (kereta yang umum dijumpai dengan dua

batang besi sebagai rel yang diletakkan di bantalan), kereta api

monorel(terdiri dari satu batang besi sebagai rel), kereta api permukaan

atau sufcace (yang berjalan di atas permukaan tanah), kereta api layang

atau elevated (berjalan di atas dengan bantuan tiang-tiang) kereta api

bawah tanah (subway), dan akhir-akhir ini dikembangkan teknologi kereta

apai terbaru yaitu kereta api Magnetically levitation yang dapat menempuh

kecepatan hingga 500 km/jam (311 mph).

B. Magnetic Levitation Train

Magnetic leviatation merupakan sebuah metode yang digunakan

untuk membuat sebuah objek melayang di udara tanpa bantuan selain

medan magnet. Medan ini digunakan untuk menolak atau meniadakan

gaya tarik gravitasi. Magnetic levitation train atau yang sering disebut

dengan Maglev train adalah kereta api super cepat tanpa roda yang

memanfaatkan gaya magnet untuk melayang, menggerakkannya dan

mengontrol jalannya kereta.

Gambar 7. Magnetic Levitation Train

Sumber : http://yohanessurya.com

Kereta magnetic levitatation ini melayang sekitar 10 cm -15 cm di atas

relnya. Hal ini menyebabkan tidak adanya gaya gesek antara rel dengan

kereta yang dapat menghambat pergerakan kereta sehingga kereta dapat

melaju dengan cepat mencapai 500 km/jam (310 mph).

C. System Kerja Magnetic Levitation Train

Sistem kereta api Maglev memiliki tiga kompenen utama yaitu:

1. Sumber daya listrik

2. Kumparan logam

3. Guideway

System kerja Magnetic Levitation Train memanfaatkan 2 prinsip

magnet yaitu gaya tarik magnet dan gaya tolak magnet. Ada dua buah

system kerja dari maglev train ini sehingga ia dapat mengambang atau

melayang di atas rel nya yaitu: Electromagnetic Suspension (EMS) yang

dikembangkan di Negara Jerman dan Electrodinamic Suspension (EDS)

yang dikembangkankan di Negara Jepang. Pada saat sekarang ini ada

sebuah system baru yang sedang dikembangkan yaitu system Inductrack,

yaitu menggunakan magnet tetap, namun cara ini belum diterapkan. Yang

banyak dikembangkan dan digunakan saat ini yaitu system EDS karena

lebih stabil, sehingga disini system EDS akan dibahas lebih rinci.

1. Electromagnetic Suspension (EMS)

System kerja dari Electromagnetic Suspension (EMS)

memanfaatkan gaya tarik magnet. Dimana bagian-bagian pada rel

kereta yaitu beam (balok rel) dan levitations rails yang merupakan

bagian rel penuntun. Bagian-bagian pada gerbong kereta yaitu support

magnet (magnet pendukung), guidance magnets (magnet

penuntun),dan vehicle ( gerbonh kereta). Antara rel dengan gerbong

terdapat air gap vertical dan air gap horizontal. (Hamid.2012)

Gambar 8. Schematic diagram of EMS Maglev system

Sumber: Yaghoubi, Hamid.2012. Practical Aplications Of Magnetic

Levitation Tecnologi. Iran: IMT.

Pada Electromagnetic suspension (EMS) magnet berada pada

badan kereta. Electromagnet pada badan kereta berintekasi dan

menarik levitation rails pada guideway (jalur pemandu), hal ini

mempertahankan posisi kereta secara horizontal. Electromagnet pada

bagian bawah kereta dipasang mengarah langsung ke jalur pemandu,

yang mengambangkan kereta sekitar 1 cm di atas jalur pemandu dan

menjaga kereta agar tetap mengambang bahkan di saat kereta tidak

bergerak. Saat bergerak dorongan kedepan didapatkan melalui

interaksi antara rel magnetic dengan mesin induksi. Namun cara ini

kurang stabil sehingga jarak antara rel dengan gerbong harus selalu di

control kerena ketika daya magnet berkurang gerbong dapat turun dan

menabrak rel. (Hamid.2012)

Gambar 9. Maglev Train dengan EMS sistem

Sumber: http://ilmumum.blogspot.com

Magnetic Levitation Train dengan system EMS ini dikembangkan di

Negara Jerman.

2. Electrodinamic Suspension (EDS)

EDS (electrodinamik suspension) memanfaatkan gaya tolak

magnet. System ini menggunakan magnet superkonduktor.

Superkonduktor memiliki sifat yang menarik yaitu sifat Efek Meissner,

yaitu efek pada bahan superkonduktor yang berada dibawah suhu

kritisnya(Tc). Bahan superkonduktor menjadi bagian pada badan

kereta sedangkan magnet terdapat pada relnya. Sistem EDS ini

menggunakan nitrogen cair yang digunakan untuk mendinginkan

bahan superkonduktor sehingga bahan superkonduktor mencapai suhu

di bawah suhu kritis (Tc). Pada saat suhu bahan superkonduktor berada

dibawah suhu kritisnya, maka bahan superkonduktor akan memiliki

resistansi nol (0) dan akan menolak medan magnet disekitarnya

Gambar 10. Electrodinamik Suspension System

http://maglevworld.wordpress.com

Pada gerbong kereta bagian bawah terdapa Levitation Magnets yang

berhadapan dengan magnet yang terdapat pada rel, magnet ini saling

tolak-menolak sehingga membuat kereta melayang di atas relnya.

Hamid (2012) menyatakan: pada bagian rel kereta terdapat

beam sebagai dinding pemandu, levitation and guidance coil

(kumparan penuntun kereta), propulsion coil (kumparan penggerak

kereta) dan wheel support path (bagian rel pendukung).

Gambar 11. Schematic diagram of EDS Maglev system

Yaghoubi, Hamid.2012. Practical Aplications Of Magnetic Levitation

Tecnologi. Iran: IMT.

Pada saat diam kereta magnet ini tidak melayang di atas rel

melainkan diam berdiri di atas rel nya. Saat akan bergerak magnet

superkonduktor dinyalakan, kemudian kereta mulai mengambang

sekitar 100 mm di atas rel. Magnet superkonduktor mengatur posisi

kereta agar tepat berada di tengah jalur giudeaway nya kemudian

computer pada sisitem control mengunci posisi kereta dan

mengstabilkan magnet superkonduktor agar posisi kereta tidak

berubah. Kemudian daya listrik diberikan ke kumparan dalam dinding-

dinding jalur pemandu yang menciptakan medan magnet yang dapat

menarik dan mendorong kereta sepanjang jalur pemandu.

Arus listrik yang diberikan ke kumparan pada dinding jalur

pemandu secara berganti-ganti mengubah polaritas kumparan magnet.

Perubahan polaritas ini menyebabkan medan magnetik di depan kereta

menarik kereta ke depan, sementara medan magnet di belakang kereta

menambahkan gaya dorong ke depan.

Polaritas kumparan yang berubah menghasilkan gaya megnet

yang saling tarik menarik dan saling tolak menolak, seperti pada

gambar A di atas interaksi antara magnet pada rel dengan kereta

menghasilkan gaya tarik oleh magnet tidak sejenis di bagian depan

terhadap gerbong yang menarik kereta ka arah depan (ditunjukkan oleh

garis hijau) dan magnet di bagian belakang menghasilkan gaya tolak

terhadap megnet sejenis pada gerbong yang menjadi gaya dorong

dalam pergerakan kereta (ditunjukkan oleh garis biru). Pada gambar B

ditunjukkan system yang membuat kereta tetap melayang di atas rel

nya dengan gaya tolak yang dihasikan oleh magnet superkonduktor

dari bagian badan kereta terhadap guideway nya, magnet pada sisi jalur

pemandu menjaga agar kereta tetap melayang, apabila posisi kereta

turun maka magnet berlawan pada sisi dinding pemadu bagian atas

dengan magnet pada sisi gerbong akan menarik gerbong ke atas

(ditunjukkan oleh garis hijau) dan magnet bagian bawah dinding

pemandu yang sejenis dengan magnet pada sisi gerbong akan

menolaknya (ditunjukkan oleh garis biru) sehingga posisi gerbong

Gambar 12.sistem control EDS system

http://prinsipkereta.webatu.com/keretamagnet.html

akan tetap terangkat atau melayang di atas rel nya. Selain itu dinding

jalur pemandu ini juga berfungsi mempertahankan posisi kereta di

jalur guideway nya, saat kereta oleng ke kiri maka dinding pemandu

sebelah kiri akan memiliki sifat magnet yang akan menolak kereta dan

sifat magnet pada dinding sebelah kanan akan menarik kereta,

sehingga posisi kereta selalu dipertahankan. System ini lebih stabil

karena daya angkat pada system tidak hanya dihasilkan dari rel atau

guideway nya saja tetapi juga dihasilkan dari gerbong kereta itu

sendiri.

Kecepatan kereta Maglev ini dari awal bergerak hingga akhir

memiliki kecepatan yang bervariasi. Variasi kecepatan ini diatur

dengan mengatur frekuensi dari arus bolak-balikyang melalui

kumparan.

Gambar 13. Maglev Train dengan EDS system saat bergerak

Sumber: http://prisnsipkereta.webatu.com

Cara penghentian dari kedua system kereta maglev ini sama seperti

dengan cara ia bergerak yaitu menggunakan induksi magnetic pada

kumparan dengan memberikan tolakan antara kutub yang sama. Pada saat

akan berhenti medan magnet dari kumparan ini dirubah atau dibalik,

sehingga akan menimbulkan efek pengereman dan kereta akan berhenti.

Maglev train memiliki system control (control room) yang terhubung

dengan control pusat melalui system transmisi radio yang berfungsi

menjaga keselamatan kereta, mengatur perpindahan jalur rel. Kereta

maglev ini memiliki system rem dinamis, dengan bantalan rem untuk

berhenti, untuk kebutuhan darurat setiap gerbong dilengkapi dengan empat

cakram per sebagai rodanya, dan bantalan rem cadangan. Struktur atau

bentuk dari bagian depan kereta ini dirancang seperti mulut lumba-lumba

yang ramping untuk mengurangi hambatan udara (drag udara), sehingga

maglev train dapat meluncur seperti peluru.(Irham. 2013)

D. Kelebihan dan Kekurangan Magnetic Levitation Train

1. Kelebihan maglev train

a. Mampu melayang di atas rel

b. Kecepatannya yang sangat tinggi mencapai 500 km/jam (310mph)

c. Penghematan biaya perawatan karena tidak akan ada pergantian rel

d. Tidak adanya gaya resistansi akibat gesekan

e. Tidak membutuhkan bahan bakar fosil

2. Kekurangan maglev train

a. Kebisingan yang ditimbulkan saat bergerak hampir sama dengan

sebuah jet (lebih bising sekitar 5 dB dari kereta konvensioanl

biasa)

b. Mahalnya investasi terutama pada pengadaan rel

BAB IV

PENUTUP

A. Kesimpulan

Teori fisika yang terkait dengan prinsip kerja dari maglev train ini secara

garis besar yaitu: medan magnetic, induksi magnetic, hukum Lenz,

superkonduktivitas bahna dan efek meissner.

Sejarah perkembangan kereta api dimulai dengan ditemukannya

lokomotif uap oleh Richard Trevithick, yang kemudian lokomotif ini

mengalami perkembangan dan modernisasi sehingga menjadi kereta api.

Kereta api juga mengalami perkembangan mulai dari kereta api yang

pertama yaitu kereta api dengan bahan bakar batu bara yang kemudian

berkembang menjadi kereta api listrik yang menggunakan tenaga listrik

dalam perkembangannya dan sekarang berkembang sebuah kereta api

yang dapat melayang di atas relnya yang dikenal dengan nama Magnetic

Levitation Train.

Magnetic Levitation Train ini merupakan kerete api super cepat

tanpa roda yang dapat melayang atau mengambang kira-kira 10 cm di atas

relnya dengan memanfaatkan gaya magnet untuk melayang,

menggerakkanya dan mengontrol jalannya kereta.

System kerja Maglev Train memanfaatkan sifat gaya magnet yaitu

gaya terik magnet dan gaya tolak magnet. Ada dua buah pengembangan

system kerja dari Maglev Train ini, yang pertama yaitu : Elektromagnetic

Suspension (EMS) yang memanfaatkan gaya tarik magnet dan yang kedua

yaitu : Elektrodinamik Suspension (EDS) yang memanfaatkan gaya tolak

magnet.

Maglev Train ini memiliki beberapa kelebihan disbanding dengan

kereta api konvensional yaitu: dalam pergerakannya Maglev Train ini

tidak bersentuhan dengan relnya (melayang), sehingga tidak ada gaya

gesek yang terjadi antara kereta dengan rel nya yang mengakibatkan kereta

dapat melaju dengan sangat cepat yaitu mencapai 500 km/jam, tidak

menggunakan bahan bakar fosil. Penghematan biaya perawatan karena

tidak akan ada penggantian rel. Namun ada beberapa kelemahan dari

Maglev Train ini yaitu kebisingan yang dihasilkannya saat bergerak

hamper sama dengan kebisingan yang di timbulkan oleh sebuah pesawat

jet dan mahalnya investasi terutama dalam hal pengadaan rel.

B. Saran

1. Bagi pemerintah agar dapat mengambangkan dan memberdayakan

Magnetic Levitation Train di Indonesia sehingga system transportasi di

Indonesia menjadi lebih baik, tanpa macet, aman dan tempat tujuan

dapat dicapai dengan lebih cepat.

2. Bagi pembaca umum dan pelajar agar dapat dijadikan sebagai ilmu

pengetahuan, sumber referensi dan dikembangkan dalam bentuk

perwujudan teknologi transportasi secara nyata.

DAFTAR PUATAKA

Bardiyah,Sri A. 2013. Sifat Quantum Superkonduktor. Diakses pada 04/22/1014

dari http://bardiyahsriaprilia-Fst09.web.unair.ac.id.

Cyber . 2013. Medan Magnet Disekitar Arus Listrik Induksi. Diakses pada

22/04/2014 dari http://perpustakaancyber.blogspot.com.

Eva, Farah D. 2013. Induksi Magnetik. Diakses pada 22/04/2014 dari

http://ivaradhin.blogspot.com

Ilmu . 2013. Sensasi Melayang di Kereta Maglev. Diakses pada 28/03/2014 dari

http://ilmuumum.blogspot.com.

Irham. 2013. Fisika Terapan Kereta Maglev. Diakses pada 28/03/2014 dari http://

irhamdoank.blogspot.com/2013/02/fisika-terapan-kereta-maglev_7.

Muhammad, Ardi R.A. 2012. Dasar Magnetic Levitation Train. Diakses pada

28/03/2014 dari http://maglevworld.wordpress.com.

Ovan Theman. (21/07/2011). Tentang Sistem Transportasi. Diakses pada

09/04/2014 dari http://ovantheman.blog.co.uk.

Usu .tanpa tahun. Magnet. Diakses pada 08/04/2014 dari http://

magnet.repository.Usu.ac.id.

Yaghoubi, Hamid. 2012. Practical Aplications of Magnetic Levitation Technologi.

Iran: IMT.

Young, Hugh D., dkk. 2001. Fisika Universitas Edisi Kesepuluh Jilid 2. Jakarta:

Erlangga.