makalah bab 1+2

7/21/2019 makalah bab 1+2

http://slidepdf.com/reader/full/makalah-bab-12-56d9e8183580a 1/31

.



BAB I

PENDAHULUAN

1.1 Latar Belakang

Pada akhir abad ke 18, seorang ilmuan yang bernama Nikolas Tesla

memiliki pemikiran tentang bagaimana mentransmisikan tegangan dengan

media udara atau dengan kata lain tanpa perantara kabel (wireless). Dari

percobaan yang dilakukan tersebut dihasilkan sebuah alat yang dinamakan

atas dirinya sendiri, yaitu kumparan Tesla (Tesla Coil ) gambar 1.1. Dengan

alat ini Nikola Tesla dapat menghasilkan tegangan yang sangat tinggi, arus

yang kecil, frekuensi yang sangat tinggi dan berhasil mengirimkan daya

listrik sebesar 1.. !olt tanpa melalui suatu kabel se"auh #$ mil untuk

menyalakan kurang lebih # lampu dan 1 motor listrik.

%ambar 1.1 Tesla &oil



%ambar 1.#. 'enara yang digunakan Teslauntuk mentransmit tegangan se"auh #$ mil.

kan tetapi sangat disayangkan baha penemuan dan teknologi yang

luar biasa ini harus dihentikan pada masa itu, karena efek samping dari

tegangan yang ditransmisikan tersebut dapat merusak alat * alat elektronik

yang berada disekitar nya, serta lompatan listrik bertegangan tinggi yang

dihasilkan dapat membahayakan umat manusia. Namun, inilah aal mula dari

teknologi wireless yang dahulu dianggap tidak berguna namun diabad

sekarang sangatlah bermanfaat.

%ambar 1.+. Perangkat elektronik yang menggunakan aplikasi ireless'ulai abad #1, teknologi nirkabel ini digunakan untuk bidang

telekomunikasi. erkembangnya nirkabel ini "uga tidak terlepas dari

penelitian ilmuan bernama -einrich -ert, yang menitik beratkan transmisi



energi yang kecil, pada frekuensi radio, dan sangat berguna bagi keperluan

mentransmisi data dan komunikasi dari suatu tempat ketempat lain tanpa

melalui kabel. Penelitia -ert "uga merupakan pengembangan dari Nikola

Tesla.Dengan pesatnya perkembangan teknologi semikonduktor dan teknologi

nirkabel, perangkat * perangkat elektronik yang dahulu tergolong statis

karena bentuk fisiknya yang besar dan berat sehingga tidak memungkinkan

untuk dibaa kemana * mana. /ekarang sudah men"adi perangkat yang

ringan dan simple sehingga dapat dibaa kemana * mana. /ehingga,

peralatan tersebut sekarang telah men"adi kebutuhan primer manusia di abad

ini.0leh karena kebutuhan akan kema"uan teknologi inilah, maka penemuan

Nikola Tesla yang dapat mentransmisi energi tanpa melalui kabel pada akhir

abad 18 itu men"adi ka"ian yang sangat menarik untuk diteliti dan dimengerti

kembali. /elain itu, dengan meningkatnya harga dari penghantar listrik

sementara kebutuhan akan energi listrik semakin meningkat setiap tahun nya.

'aka, dengan adanya sistem penghantaran listrik tanpa kabel ini dapat

mengurangi pernggunaan kabel, terutama untuk penggunaan kabel pada

peralatan yang digunakan sehari hari seperti kabel chargeuntuk pengisian

baterai pada telepon gengggam, laptop, dan perangkat lainnya gambar 1..

%ambar 1.+. 2onsep Pengembangan 3PT

1.2 Rumusan Masalah

'asalah yang diangkat pada proyek tugas akhir ini adalah bagaimana

merancang sebuah alat untuk transfer daya listrik tanpa kabel dan bagaimana

mengetahui karakteristik dari alat yang berhasil dibuat.



1 Batasan Masalah

4ntuk menghindari persepsi yang salah dan meluasnya pembahasan,

maka peneliti membatasi permasalahan tugas akhir ini dalam beberapa hal,

yakni 5

1. Pembahasan sistem ini berdasarkan prinsip induksi6resonansi magnetik,

baik di sisi pengirim maupun penerima.2 Tujuan

dapun tu"uan dari tugas akhir ini adalah 51. 'enghasilkan sebuah alat yang dapat mengirim daya listrik tanpa kabel.#. /ebagai salah satu bentuk partisipasi untuk mendukung penelitian tentang

3PT (3ireless Poer Transfer) yang saat ini banyak dilakukan di banyak

4ni!ersitas baik dalam maupun luar Negeri.3 Manaat Penel!t!an

eberapa manfaat yang diharapkan dari Tugas khir ini adalah 51. 'engembangka metode transfer daya listrik tanpa kabel#. 'enerapkan terori6teori dasar tentang 'agnet dan ge"ala medan

elektromagnetik yang diperoleh di bangku kuliah.

BAB II

DA"AR TE#RI

2.1 "ejarah Peng!r!man Da$a L!str!k Tan%a &a'el

2.1.1 Pa(a a'a( 1) (an a'a( 2*

'entransmisikan se"umlah tenaga listrik yang besar merupakan

aplikasi gelombang mikro yang sangat memungkinkan dimasa depan

namun masih belum terbukti dan populer se"auh ini. Pada tahun 17,

Nikola Tesla, penemu dan ilmuan, mengusulkan penggunaan

gelombang radio untuk mengirimkan daya untuk saluran listrik



tegangan tinggi. Nikola Tesla lahir di /mil"an, sebuah desa di daerah

pegunungan di /emenan"ung alkan yang dikkenal sebagai ika, yang

pada saat itu merupakan bagian dari Perbatasan 'iliter negara ustria6

-ongaria. Pada bukunya yang ber"udul Prodigal Genius-The Lite of

Nikola Tesla yang dibuat oleh 99 0neill, diceritakan tentang proses

pembuatan dan pengu"ian wireless power-transmission yang dilakukan

Tesla dengan menyalakan ratusan lampu pi"ar pada "arak #$ mil, lampu

tersebut menyala dengan energi listrik bebas yang diambil dari bumi,

dengan katalain tesla menyebut baha percobaannya ini merupakan

sebuah terobosan untuk sebuah free energy. Namun, meskipun

kelihatannya seperti sebuah prestasi, tapi karena tidak adanya

dokumentasi dari Tesla sendiri maka hal tersebut hanyalah sebuah

bualan belaka dan tidak ada yang bisa membuktikan serta melakukan

percobaan sebagai pembuktiannya. Tesla hanya membuat catatan dia

sendiri yang telah diterbitkan yang menyatakan baha demonstraasi

tersebut benar6benar ter"adi.

Pada 1877, Nikola Tesla melan"utkan percobaan transmisi daya

nirkabel kembali di &olorado setelah dia mendapatkan sokongan dana

sebesar :+, dengan dana tersebut tesla membangun pemancar

untuk penghantar tenaga listrik ke seluruh dunia (%ambar 1.#). -asil

dari penelitian dengan menggunakan peralatan seperti pada gambar #.1

tersebut, dia mengatakan baha energi dapat dikumpulkan dari seluruh

dunia baik dalam "umlah kecil mulai dari satu fraksi hingga mencapai

beberapa kekuatan kuda. Pada tahun 17+6an, para insinyur, dan

ilmuan menggunakan ide Tesla dalam /istem transmisi tenaga listrik

melalui gelombang radio, tapi memiliki perbedaan yaitu bukan

menggunakan frekuensi rendah. 'ereka berpikir tentang penggunaan

gelombang microa!e. Namun, orang6orang yang tertarik pada

penelitian ini harus bersabar sampai medote pembentukan gelombang

microa!e untuk penghantar daya yang besar terbentuk. 2arena pada



4ni!ersity dengan efisiensi = diperkirakan dan output daya dari > 3.

Pada tahun 17>< pada 9P ?aythoen %oldstone efisiensi microwave dc

yang dicapai sampai 8= dalam demonstrasi 3PT.

Pada tahun 17$8, Peter %laser telah menghitung baha "ika

beberapa bagian besar dari solar-power satelite ditempatkan di orbit

geosynchronous, maka energi yang mereka kumpulkan bisa membentuk

sebuah "aringan yang utuh dipermukaan bumi dengan menggunakan

rangkaian antena yang disusun urut maka akan dapat mentransmisi

sebuah daya pada "aringan hingga ribuan mil. Namun, /atelit ini harus

berada di ruang tak beraan dan menerima sinar matahari setiap hari.

Daya yang diterima dengan cara ini akan lebih dapat diandalkan

dibandingkan sumber energi terbaru lainnya seperti generator bertenaga

surya atau tenaga angin. Namun, pembentukan energi ini sangatlah

mahal pada saat itu hingga gagasan tentang transmisi daya dengan

gelombang mikro dari satelit cenderung hanya men"adi sebuah ide.

2.1.2. Pa(a a'a( 21

Pada abad ke6#1, tepatnya pada tahun #> sekelompok ilmuan

dari ';T ( assachusetts !nstitute of Technology). 'embuat sebuah

sistem transmisi daya dengan menggunakan @ strongly coupled

magnetic resonance". Percobaan dilakukan dengan menggunakan dua

buah coil yang dihantarkan sebuah tegangan beresonansi sehingga

tercipta sebuah medan elektromagnet yang cukup kuat. Dari percobaan

ini tim ';T dapat mentransmisii daya yang cukup besar dengan

kemampuan transmisi sekitar $3 dengan effisiensi sekitar = pada

"arak # meter.

Percobaan dari ';T meskipun mengacu pada ide dari percobaan

yang dilakukan oleh tesla namun memiliki perbedaan yang mendasar.

Diantaranya penggunaan coil yang berfrekuensi tinggi lalu diterima

dengan menggunakan prinsip resonansi tanpa memerlukan grounding.



/edangkan, pada percobaan tesla pada proses transmisi daya harus

selalu terhubung dengan tanah ( grounding ).



2.2 Pr!ns!% In(uks! Elektr+magnet!k

Dalam eksperimen yang dilakukan oleh -.& 0ersted, lot6/a!art dan

mpere menyatakan baha adanya gaya dan medan magnet pada kaat

berarus. Dengan pernyataan ini maka dapat dipertanyakan sebuah pertanyaan

dasar yaitu @apakah medan magnet dapat menghasilkan arus listrikAB.

Pada aal tahun 17+, 'ichael Caraday dan 9oseph -enry melakukan sebuah

percobaan untuk mencari tahu atas apa yang telah dilakukan oleh -.&

0ersted melalui eksperimen yang sangat sederhana. /ebuah magnet yang

digerakkan masuk dan keluar. Pada kumparan dapat menghasilkan arus listrik

pada kumparan itu. %al!anometer merupakan alat yang dapat digunakan

untuk mengetahui ada tidaknya arus listrik yang mengalir. 2etika sebuah

magnet yang digerakkan masuk dan keluar pada kumparan, "arum

gal!anometer menun"ukkan baha magnet yang digerakkan keluar dan

masuk pada kumparan menimbulkan arus listrik. rus listrik bisa ter"adi "ika

pada u"ung6u"ung kumparan terdapat %%(gaya gerak listrik). %% yang

ter"adi di u"ung6u"ung kumparan dinamakan %% induksi. rus listrik hanya

timbul pada saat magnet bergerak. 9ika magnet diam didalam kumparan,

diu"ung kumparan tidak ter"adi arus listrik.

2.2.1. Pen$e'a' Terja(! ,,L In(uks!

/eorang ilmuan dari 9erman yang bernama 'ichael Caraday

(1771 * 18$>) memiliki gagasan dapatkah medan magnet menghasilkan

arus listrikA %agasan ini didasarkan oleh adanya penemuan dari

0erstead baha arus listrik dapat menghasilkan medan magnet. 2arena

termoti!asi oleh gagasan tersebut kemudian pada tahun 18##, Caraday

memulai melakukan percobaan6percobaan. Pada tahun 18+1 Caraday

berhasil membangkitkan arus listrik dengan menggunakan medan

magnet.



lat6alat yang digunakan Caraday dalam percobaannya adalah

gulungan kaat atau kumparan yang u"ung6u"ungnya dihubungkan

dengan gal!anometer. 9arum gal!anometer mula6mula pada posisi nol.

/eperti yang sudah mengetahui, baha gal!anometer adalah sebuah alat

untuk menun"ukan ada atau tidaknya arus listrik didalam rangkaian.

Percobaan Caraday untukk menentukan arus listrik dengan

menggunakan medan magnet, dilakukan antara lain seperti kegiatan

diatas. 2etika kutub utara magnet batang digerakkan masuk kedalam

kumparan, "umlah garis gaya6gaya magnet yang terdapat didalam

kumparan, "umlah garis gaya6gaya magnet yang terdapat didalam

kumparan bertambah banyak. ertambahnya "umlah garis6garis gaya ini

menimbulkan %% ;nduksi pada u"ung6u"ung kumparan. %% ;nduksi

yang ditimbulkan menyebabkan arus listrik mengalir menggerakkan

"arum gal!anometer. rah arus induksi dapat ditentukan dengan cara

memerhatikan arah medan magnet yang ditimbulkannya. Pada saat

magnet masuk, garis gaya magnet listrik dalam kumparan bertambah.kibat medan magnet, hasil arus induksi bersifat mengurangi garis

gaya magnet itu. Dengan demikian, u"ung kumparan itu merupakan

kutub utara sehingga arah arus induksi seperti yang ditun"ukkan

%ambar #.#.a.

2etika kutub utara magnet batang digerakkan keluar dari dalam

kumparan, "umlah garis6garis gaya magnet yang terdapat didalam

kumparan berkurangnya "umlah garis6garis gaya ini "uga menimbulkan

%% induksi pada u"ung6u"ung kumparan. %% induksi yang

ditimbulkan menyebabkan arus listrik mengalir dan menggerakkan

"arum gaal!anometer. /ama halnya ketika magnet batang masuk ke

kumparan. Pada saat magnet keluar garis gaya magnet dalam kumparan

berkurang. kibatnya medan magnet hasil arus induksi bersifat

menambah garis gaya magnet itu. Dengan demikian, u"ung, kumparan



itu merupakan kutub selatan, sehingga arah arus induksi seperti yang

ditun"ukkan %ambar #.#.b.

2etika kutub utara magnet batang diam di dalam kumparan,

"umlah garis6garis gaya magnet di dalam kumparan tidak ter"adi

perubahan (tetap). 2arena "umlah garis6garis gaya tetap, maka pada

u"ung6u"ung kumparan tidak ter"adi %% ;nduksi. kibatnya, tidak

ter"adi arus listrik dan "arum gal!anometer tidak bergerak. Dari hasil

percobaan diatas maka dapat diambil kesimpulan baha arus induksi

yang timbul dalam kumparan arahnya bolak6balik seperti yang

ditun"ukkan oleh penyimpangan "arum gal!anometer yaitu ke kanan

dan ke kiri.

2arena arus induksi selalu bolak6balik, maka disebut arus bolak6

balik (& #lternating Current$. Caraday menggunakan konsep garis

gaya magnet untuk men"elaskan peristia diatas. Perhatikan gambar.

1. 'agnet didekatkan pada kumparan maka gaya magnet yangmelingkupi kumparan men"adi bertambah banyak, sehingga

pada kedua u"ung kumparan timbul gaya gerak listrik

(%%).#. 'agnet di"auhkan terhadap kumparan maka garis gaya

magnet yang melingkupi kumparan men"adi berkurang,

kedua u"ung kumparan "uga timbul %%.+. 'agnet diam terhadap kumparan, "umlah garis gaya magnet

yang melingkupi kumparan tetap, sehingga tidak ada %%.

2esimpulan percobaan diatas adalah5 Timbulnya gaya listrik

(%%) pada kumparan hanya apabila ter"adi perubahan "umlah garis6

garis gaya magnet.



%aya gerak listrik yang timbul akibat adanya perubahan "umlah

garis6garis gaya magnet disebut %% induksi, sedangkan arus yang

mengalir dinamakan arus induksi dan peristianya disebut induksi

elektromagnetik.

2.2.2 -akt+r Besarn$a ,,L

da beberapa faktor yang mempengaruhi besar %% induksi yaitu5

1. 2ecepatan perubahan medan magnet. /emakin cepat perubahan

medan magnet, maka %% induksi yang timbul semakin besar.#. anyaknya lilitan semakin banyak lilitannya, maka %% induksi

yang timbul "uga semakin besar.+. 2ekuatan magnet, semakin kuat ge"ala kemagnetannya, maka %%

induksi yang timbul "uga semakin besar.

4ntuk memperkuat ge"ala kemagnetan pada kumparan dapat dengan

"alan memasukan inti besi lunak. %% induksi dapat ditimbulkan

dengan cara lain yaitu5

1. 'emutar magnet didekat kumparan atau memutar kumparan di

dekat medan magnet. 'aka kedua u"ung kumparan akan timbul

%% induksi.



#. 'emutus6mutus atau mengubah6ubah arah arus searah pada

kumparan primer yang didekatnya terletak kumparan sekunder

maka kedua u"ung kumparan sekunder dapat timbul %% induksi.+. 'engalirkan arus & pada kumparan primer, maka kumparan

sekunder didekatkan dapat timbul %% induksi. rus induksi yang

timbul adalah arus & dan gaya listrik induksi adalah %% &.

/ebagaimana fluks listrik, fluks magnet "uga dapat diilustrasikan

sebagai banyaknya garis medan yang menembus suatu permukaan.

%ambar #.+.Cluks 'agnet.

Cluks listrik yang dihasilkan oleh medan pada permukaan yang

luasnya d adalah5

d% & . d (#.1)

% ' ∫B.dA (#.#)

% ' ∫B.ndA (#.+)

% ' ∫BcosθdA (#.)



Eksperimen yang dilakukan oleh Caraday menun"ukkan baha

perubahan fluks magnet pada suatu permukaan yang dibatasi oleh suatu

lintasan tertutup akan mengakibatkan adanya %% Caraday

menyimpulkan besarnya %% yang timbul adalah 5

( ' %).ds (#.<)

( '−d ∅mag

dt (#.$)

'asukan persamaan (#.#) ke persamaan (#.$), maka 5

( '

B.dA

∫ ¿¿d¿−¿

(#.>)

'akna fisis medan listrik diatas disebabkan oleh muatan statis

sehingga medan akan bersifat konser!atif yaitu integral tertutup medanelektrostatik disekeliling kur!a tertutup sama dengan nol (persamaan

#.<). sedangkan pada %% induksi medan listrik tidak konserfatis yang

berhubungan dengan keadaan fluks6nya.

2.2.3 Hukum Len

Tanda negatif pada hukum Caraday berkaitan dengan arah %%

induksi yang ditimbulkan. -ukum en menyatakan baha arus

induksi yang timbul arahnya sedemikian rupa sehingga menimbulkan

medan magnet induksi yang melaan arah perubahan medan magnet.



Dari gambar #. diatas dapat terlihat baha "ika medan magnet

bertambah (ke atas), maka akan timbul medan magnet induksi yang

berlaanan arah dengan medan magnet utama (ke baah), medan

induksi ini akan menghasilkan %% induksi pada kumparan tersebut

dengan arah yang disesuaikan dengan aturan tangan kanan seperti

gambar #.< dibaah ini.

%ambar #.< 2aidah Tangan 2anan

2.2./ In(uktans! D!r!

;nduktansi merupakan besaran yang menyatakan besarnya fluks

magnetik yang melalui suatu induktor atau lilitan pada arus tertentu dan

dinotasikan dengan , satuan 1- 13bF 1Tm#F.

ila dilihat dari pen"elasan tentang hukum iot6/a!art dan hukum

mpere, yang berhubungan dengan adanya arus listrik yang mengalir

pada suatu penghantar menyebabkan adanya medan magnet disekitar

penghantar tersebut.



esarnya medan magnet yang ditimbulkan sebanding dengan

besarnya arus listrik yang mengalir, sebagai contoh 5

• pada kaat pan"ang 5

& ' ( μ02πa ) I (#.8)

• pada loop lingkaran 5

& ' ( μ

0 R

2

2(Z 2+ R2)3

2 ) I (#.7)

• pada solenoida 5

& ' * μ

0η¿ I

(#.1)

%ambar #.$. ;nduktansi Diri.

Dari persamaan (#.8) sampai dengan (#.1) terlihan baha sebanding

dengan ;, dan karena dari persamaan (#.#) diperoleh baha sebanding

dengan ϕ , maka fluks magnet "uga sebanding dengan nilai oleh

karena itu, maka dapat diperoleh tetapan kesebandingan, yaitu 5

N ϕ 'L! (#.11)

Dimana adalah tetapan kesebandingan antara ϕ dan ! yang

dinamakan induktansi (diri) dari suatu sistem, sedangkan N merupakan

"umlah lilitan maka5



N ϕ '*nl$*&#$

& ' μ

0 ni n ' N

l

N ϕ '*nl$*&#$ ' nl* μ

0 ni$# ' μ0n2

#l

(#.1#)

/ehingga nilai induktansi untuk selenoida adalah 5

L ' Nmϕ

i ' μ0n2

#l

(#..1+)

pabila arus dalam rangkaian berubah terhadap aktu maka fluks

magnetik "uga berubah maka timbul %% induksi dalam rangkaian dan

hubungan adalah5

dϕ

dt = L

d ( Li)dt

= L di

dt

2arena pada hukum Caraday, perubahan fluks listrik dapat

menimbulkan %%, maka persamaan (#.>) dapat dinyatakan dengan 5

ε= L di

dt

2.2.0 In(uktans! Bersama

Pada gambar #.> arus i1 pada kumparan 1, akan menghasilkan

medan magnet yang fluks magnetnya akan mempengaruhi kumparan #.

9ika i1 berubah, maka medan magnet pada kumparan 1 "uga akan

berubah, dan hal ini akan menyebabkan ter"adinya %% induksi pada

kumparan #. 2etiika timbul %% induksi pada kumparan #, maka arus



akan mengalir dikumparan # dan akan menghasilkan medan magnet

pula yang akan mempengaruhi kumparan 1, hal inilah yang dinamakan

induktansi bersama ('), yang menurut hukum Caraday besarnya

adalah5

ε2=− M

di1

dt

ε1=− M

di2

dt

Dimana besarnya ' ('utual ;nductance) adalah 5

M = N

2ϕB2

i1= N

1ϕB1

i2

%ambar #.> ;nduktansi ersama

2.3. Pr!ns!% %eng!r!man Energ! Dengan In(uks! Res+nans! Magnet

2.3.1. Res+nans! seara -!s!ka

?esonansi merupakan ke"adian yang banyak ter"adi pada sistem

fisika. ?esonansi dapat ter"adi karena pengaruh frekuensi alami, namun

untuk mendapatkan sebuah proses resonansi yang memiliki effisiensi

energi yang baik maka sebaiknya ditambahkan sebuah sistem osilasi.

/ebagai contoh sebuah sistem osilasi sederhana adalah ayunan yang

didalamnya terlihat energi kinetik dan energi potensial. yunan akan



bergerak bolak6balik pada keadaan tertentu sesuai dengan pan"ang

ayunannya, tinggi dan tidaknya ayunan tersebut tergantung dari

koordinat lengan dan gerakan kaki anak yang bermain ayunan terhadap

ayunan. /ehingga ayunan tersebut dapat dikatakan berosilasi pada

frekuensi resonansi dan gerakan sederhana dari anak yang

menggunakan ayunan tersebut merupakan sebuah efisiensi energi yang

ditransmisi kedalam sistem.

?esonansi "uga dapat di katakan sebagai sebuah fenomena dimana

sebuah sistem yang bergetar dengan amplitudo maksimum akibat

adanya implus gaya yang berubah6ubah yang beker"a pada impuls

tersebut. 2ondisi seperti ini dapat ter"adi bila frekuensi gaya yang

beker"a tersebut berhimpit atau sama dengan frekuensi getar yang tidak

diredamkan dari sistem tersebut. Dengan kata lain resonansi adalah

peristia bergetarnya suatu benda akibat getaran benda lain. 9ika kita

melakukan sebuah percobaan tentang resonansi maka hal yang paling

mudah diperhatikan adalah resonansi pada garpu tala. ila sebuah garputala digetarkan didekat satu kolom udara yang salah satu u"ungnya

tertutup sedangkan u"ung lainnya terbuka maka resonansi akan ter"adi.

(lihat gambar #.8)

%ambar #.8 ?esonansi dengan garpu tala

ila + ' f, maka 5 l ' *m / 0$1f

Dimana 5 l pan"ang kolom udara

' bilangan resonansi (,1,#,+,......)

f frekuensi garpu tala



G pan"ang gelombang

H kecepatan suara diudara

2onsep resonansi yang ter"adi antara garpu tala dengan kolom

udara dapat di"adikan dasar untuk menentukan nilai kecepatan suara di

udara secara cepat dan mudah dibandingkan dengan cara yang lainnya.

Pada gambar #, diperlihatkan sebuah alat sederhana yang dapat

digunakan untuk mengukur la"u bunyi di udara dengan metode

resonansi. /ebuah garpu tala yang bergetar dengan frekuensi ( f )

dipegang didekat u"ung yang terbuka dari sebuah tabung. Tabung itu

sebagian diisi oleh air, lalu pan"ang kolom udara dapat diubah6ubah

dengan mengubahh tinggi permukaan air. Didapatkan baha intensitas

bunyi adalah maksimum bila tinggi permukaan air lambat laun

direndahkan dari puncak tabung se"arak # setelah itu, intensitas

mencapai lagi pada "arak d, #d, +d dan seterusnya.

%ambar #.7 Percobaan resonansi dengan tabung be"ana

2eterangan 5

5 tabung be"ana berisi air

5 pipa ba"a kecil dengan kolom udara yang dapat berubah6ubah (d)

& 5 "arak tabung dengan garpu tala



;ntensitas bunyi mencapai maksimum bila kolom udara beresonansi

dengan garpu tala tersebut. 2olom udara beraksi seperti sebuah tabung

yang tertutup disalah satu u"ung. Pada gelombang tegak lurus yang

terdiri dari titik simpul dipermukaan air dan sebuah titik perut didekat

u"ung terbuka. 2arena frekuensi dari sumber adalah tetap dan la"u bunyi

didalam kolom udara mempunyai sebuah nilai yang pasti, maka

resonansi ter"adi pada sebuah pan"ang gelombang spesifik.

+ ' f

9arak d diantara kedudukan6kedudukan resonansi yang berturutan

adalah "arak diantara titik6titik titik simpul yang berdekatan. (lihat

gambar #.8)

d ' + atau + ' d

Dengan menggabungkan dua persamaan tersebut makan akan

didapatkan 5

d ' f atau ' df

2.3.2 Res+nans! Elektr+magnet!k

?esonansi elektromagnetik erat hubungannya dengan fenomena

medan elektromagnet yang "uga erat hubungannya dengan proses

ter"adinya aliran listrik. ?adiasi dari medan elektromagnet pada tingkat

tertentu dapat men"adi bahaya bagi kelangsungan hidup organisme yang

berada didalam "angkauannya. 'edan elektromagnet dapat digolongkan

dalam medan listrik dan medan magnet. Dan karena medan magnet "auh

lebih aman bila dibandingkan dengan medan listrik, maka medan

magnet men"adi pilihan yang paling tepat untuk digunakan sebagai

media pengiriman energi "ika dibandingkan dengan medan listrik dalam

pemanfaatannya untuk perpindahan energi secara resonansi

elektromagnet.



%ambar #.1 gelombang elektromagnet.

Dalam pembangkitan suatu medan elektromagnet, radiasi

gelombang elektromagnet yang dihasilkan akan memuat sel"umlah

energi yang dipancarkan ke lingkungan. Energi ini akan terus terpancar,

tidak bergantung pada ada atau tidaknya yang menangkap gelombang

tersebut. pabila terdapat suatu benda yang mampu menangkap radiasi

elektromagnetnya, maka benda tersebut akan beresonansi dan akan

menerima energi tersebut dan ter"adilah perpindahan energi secara

resonansi elektromagnetik.

Dari pen"elasan diatas, maka kita dapat merancang sebuah alat

resonator yang memiliki frekuensi tertentu yang kemudian akan

berperan men"adi penghasil medan elektromagnet sebagai sumber

energi pada sistem. alu, sebuah alat yang berguna menangkap radiasi

gelombang elektromagnetnya dimana alat tersebut "uga memiliki

frekuensi resonansi sendiri yang sama dengan sumber. /ehingga ter"adi

suatu hubungan resonansi secara elektromagnet. Energi yang diterima

kemudian digunakan sebagai penyuplai beban setelah dikon!ersikan

dengan rangkaian rambahan.

/ecara umum, sistem resonansi elektromagnetik dengan resonansi

frekuensi memiliki kesamaan, yaitu sama6sama memiliki nilai efektif

dalam radius tertentu. pabila di dalam radius efektif tersebut terdapat

sumber medan elektromagnet atau penangkap gelombang

elektromagnet lain yang memiliki frekuensi resonansi yang sama



dengan sistem sebelumnya, maka mereka akan dapat bergabung dengan

sistem resonansi elektromagnet yang telah ada dan akan membentuk

hubungan resonansi elektromagnet yang lebih besar.

Dengan kata lain sistem ini tidak hanya terbatas pada sebuah energi

dan sebuah penangkap energi sa"a. Namun sistem ini dapat terdiri atas

beberapa sumber energi dan beberapa penangkap energi selama mereka

terdapat didalam radius efektif dari sistem elektromagnet dan memiliki

frekuensi resonansi yang sama.

2./ Pengert!an (an Pr!ns!% &erja Transm!s! Da$a !reless

2./.1 Pengert!an Transm!s! Da$a !reless

Transmisi daya ireless dikenal dengan istilah 3PT (3ireless Poer

Transfer).

Transmisi daya ireless atau pengiriman energi secara nirkabel adalah

proses pengiriman energi dari sumber listrik ke beban listrik tanpa melaui perantara kabel.

Transfer energi tanpa kabel ini berpotensi untuk digunakan pada

pemenuhan daya peralatan6peralatan elektronik yang membutuhkan daya

relatif kecil !k!%e(!a.+rg4 2*125.

2./.2 Pr!ns!% &erja Transm!s! Da$a !reless

&ara ker"a listrik tanpa kabel adalah dengan sebuah alat terbuat dari

kumparan tembaga listrik yang bisa menghasilkan magnet ketika diberi

daya. 9ika satu kumparan disimpan di dekatnya, akan ada arus magnet

yang mengandung listrik di dalamnya tanpa perlu kabel sama sekali. 9ika

ada alat elektronik di area bermagnet itu, maka bisa menyerap daya

listriknya, dengan begitu kita bisa mengirim listrik tanpa kabel.



Prinsip dasar bagaimana energi listrik dapat di transfer tanpa kabel adalah

berhubungan dengan fenomena resonansi. ?esonansi merupakan proses bergetarnya suatu benda dikarenakan ada benda lain yang bergetar, hal ini

ter"adi dikarenakan suatu benda bergetar pada frekensi yang sama

dengan frekensi benda yang terpengaruhi. /ebuah transmitter 3?E

memancarkan medan magnet dengan bantuan coil yang dipancarkan

dengan frekuensi yang sama dengan recei!er 3?E. gar impedansinya

optimal, digunakan gulungan kabel pada kedua sisinya.

%ulungan kabel "uga berfungsi sama seperti gigi transmisi sepeda. /aat

menan"ak gigi transmisi diturunkan agar mendapatkan energi yang lebih

efisien, begitupun sebaliknya. ?ecei!er 3?E (3ireless Electricity). "uga

menentukan sendiri tegangan yang diperlukan sesuai dengan ukuran. 9adi,

fungsi adaptor tidak diperlukan. /elain itu, transmiter 3?E "uga hanya

memancarkan energi sebanyak yang diperlukan oleh recei!er.

Tetapi keamanan terhadap radiasi masih perlu dipertanyakan. 2arena

medan magnet yang kuat selalu membaa radiasi elektromagnetis. 'aka

saat ini para peneliti berusaha untuk menggunakan frekuensi yang

menghasilkan medan magnet yang kuat dengan beban electromagnetis

kecil dan terbukti saat produk pertama diluncurkan ke pasar, teknologi

3?E ini benar6benar aman terhadap manusia.



ayangkan pemancar 3?E(3ireless Electricity). dapat dipasang dalam

dinding rumah untuk memasok listrik ke semua perangkat elektronik yang

berada dalam magical one ( rea "angkauan ). ahkan me"a tulis pun

dapat berguna untuk memasok maupun mengisi baterai semua perangkat

elektronik di sekitarnya.

4ntuk kedepannya tidak ada lagi kabel, adaptor, dan steker egitu

teknologi 3?E sudah matang dan aman, aplikasinya bakal meluas

dengan cepat, misalnya untuk aplikasi medis, seperti untuk

mengoperasikan alat pengatur detak "antung atau mengimple mentasikan

organ6organ buatan.

Pemancaran listrik secara nirkabel bakal men"adi faktor penting, bukan

sa"a antar perangkat, melainkan "uga di dalam perangkat6perangkat

canggih itu sendiri. /ama seperti melihat ;nternet melalui 3N

(ifi,hotspot) saat ini.

2.0 6+nt+h Transm!s! Da$a !reless

Teknologi ini sudah teru"i baik di udara bahkan di dalam air sekalipun.

nehnya, alat transfer listrik ini bisa menembus air akuarium, tanpa

melukai ikan. Padahal, seperti diketahui, air adalah salah satu konduktor.



Dan secara teoritis, arus yang mengalir pada antena pemancar itu sudah

cukup untuk menyetrum ikan6ikan di akuarium hingga mati. Namun, hal

ini tidak ter"adi.

'etode transfer listrik ini sendiri menggunakan prinsip resonansi

frekuensi elektromagnetik. /ebuah analogi dari seorang ilmuan yaitu

sebuah garpu tala yang bila dibunyikan akan membuat garpu tala lain

dalam "arak tertentu turut berbunyi. (;/FNN).

2.7 6+nt+h A%l!kas! Transm!s! Da$a !reless

Teknologi wireless charging mulai marak di tanah air. eberapa produsen

mulai menanamkan fitur pengisian daya tanpa kabel tersebut pada produk

terbarunya. Tak hanya itu. 2ireless charging station atau alat pengisi daya

nirkabel kini "uga ada di beberapa "enis furnitur, seperti me"a, lampu tidur,atau bahkan lemari hias.

/ebetulnya teknologi pengisian daya nirkabel bukan barang baru. ;lmuan

merika /erikat, Nikola Tesla, pada 1871 telah men"adi orang pertama yang

mencoba teknologi transmisi energi nirkabel ini. /aat itu, dia sukses

menyalakan lampu listrik tanpa kabel.2ini, sistem tersebut meluas diadopsi karena dinilai lebih aman. Pasalnya,

kemungkinan ter"adi hubungan arus pendek atau korsleting dipastikan nol.

lat pengisi daya nirkabel "uga dianggap lebih tahan lama karena kabel tak

mudah rusak. Teknologi ini pun dinilai ramah lingkungan karena bersifat non6

radiatif.&ara ker"anya simpel. Teknologi wireless charging3 disebut "uga

pengisian induksiImemanfaatkan medan elektromagnetik untuk

memindahkan energi di antara dua perangkat. Peranti elektronik yang ingin di6

charge tinggal diletakkan di atas alat pengisi daya nirkabel./aat alat itu dinyalakan, arus listrik menciptakan medan magnet dan

menyalurkannya ke kumparan perangkat di atasnya. 2umparan yang



terhubung dengan baterai itu kemudian menciptakan arus listrik. Pengisian

daya pun dimulai dan akan terhenti ketika perangkat itu diangkat. Namun, karena membutuhkan kumparan khusus, tak semua alat elektronik

kompatibel dengan teknologi ini. Nah, supaya nantinya semua alat elektronik

bisa menggunakan teknologi praktis itu, dibutuhkan standardisasi./aat ini, ada tiga patokan standar wireless charging , yaitu Ji standar, Poer

'atters lliance (P'), dan liance for 3ireless Poer (3P). /tandar

tersebut diharapkan mampu menciptakan ekosistem yang dapat menyokong

pertumbuhan produk6produk berbasis wireless charging .

A%l!kas! %r+(uk

/ebenarnya, hampir satu dekade lalu, beberapa produsen kendaraan

bermotor mulai men"amah pemanfaatan pengisian daya nirkabel. 'obil

mengisi daya secara induktif dengan memasukkan tuas charging ke adah

khusus di dalam mobil. Namun, karena membutuhkan banyak daya,

pengaplikasian pada produk otomotif secara masif sepertinya masih harus

menunggu.

plikasi pada produk lain yang lebih umum bisa ditemukan pada sikat gigi

elektrik. eberapa "enis sikat gigi memang masih bergantung pada baterai

batangan biasa, tetapi ada "uga yang sudah menggunakan pengisi daya

nirkabel. Teknologi tersebut lebih aman digunakan karena katup baterai

tertutup rapat sehingga tahan air. &ukup meletakkan sikat gigi di atas charger

stand , maka baterai akan terisi secara otomatis.

/elain sikat gigi, kini teknologi wireless charging "uga men"adi tren baru

di dunia telekomunikasi. eberapa produk smartphone sudah

memanfaatkannya untuk mengurangi pemakaian kabel sehingga lebih praktis.

/alah satu contohnya adalah /amsung %alaKy Note <. Peranti ini sudah

kompatibel dengan pengisi daya nirkabel "enis standar Ji dan P'.

Terus tum'uh

http://tekno.kompas.com/tag/Samsung?utm_source=RD&utm_medium=inart&utm_campaign=khiprd





/eiring penggunaan wireless charging yang semakin marak, banyak

restoran dan kafe mulai menyediakan wireless charging station di gerai

mereka. /alah satu restoran cepat sa"i di merika /erikat, misalnya, sudah

menempatkan sekitar $ station di gerainya. Di ;nggris, salah satu kedai kopi

berbasis aralaba "uga sudah memasang # station di cabang6cabangnya.

ngka di atas pun dipastikan akan terus tumbuh. /eperti dikutip

computerworld.com, penelitian ;nformation -andling /er!ices (;-/)

menyebutkan, 8 persen responden yang pernah mereka sur!ei menyatakan

butuh wireless charging station di tempat umum. Pen"ualan peranti pengisian

ulang baterai tanpa kabel ini di tataran global "uga diyakini bakal sama

mele"itnya, men"adi 1,> miliar unit pada ##+ dari #< "uta pada #1+.

2.8 Manaat Transm!s! Da$a !reless

ayangkan, anda berada dalam sebuah ruangan, di dalamnya banyak

sekali terlihat kabel listrik yang membentang dan bertumpuk dalam satu

tempat yang akhirnya dapat mengganggu pemandangan tata ruang di

rumah.

Dengan Teknologi istrik tanpa 2abel F ireless energy, hal seperti itu

tidak akan mungkin ter"adi. 9arak bisa pendek, seperti beberapa meter

untuk remote control tele!isi, atau se"auh ribuan atau bahkan "utaan

kilometer untuk ruang6dalam komunikasi radio. ;ni meliputi berbagai "enis



tetap, mobile, dan portabel radio dua arah, telepon seluler, personal digital

assistant (PD), dan "aringan nirkabel.

Dengan Tekn+l+g! !reless Eletr!!t$ (3?E) tidak ditemukan satu

kabel sekalipun yang berselieran di dalam rumah kita atau kita harus

berebut dengan teman untuk mengisi baterai hand phone dengan terminal

steker listrik yang terbatas.

Dengan Teknologi istrik tanpa 2abel F ireless energy. 2abel Poer TH,

system stereo, DHD, atau luray6Player, -iCi6-eadset, semuanya beker"a

tanpa menggunakan baterai atau kabel listrik. ahkan, baterai perangkat

mobile seperti laptop, ponsel, atau kamera digital terisi secara otomatis

begitu nda memasuki rumah, tanpa harus mencolok pada steker.

makalah bab 1+2

Documents