BAB IPENDAHULUAN

A. Latar BelakangMagnet memegang peranan penting dalam kehidupan sehari-hari , baik dalam bidang kelistrikan maupun dalam bidang elektronik. Sifat magnetik dari mineral magnetik yang terdapat dalam batu-batuan di magnesia (nama suatu daerah di Asia Kecil) diketahui oleh bangsa Yunani sejak beberapa abad yang lalu (kira-kira tahun 600 SM). Dewasa ini pemakaian peralatan listrik yang menerapkan prinsip induksi elektromagnetik semakin meluas, baik itu pada alat perkantoran maupun peralatan rumah tangga.Salah satu penerapan induksi magnetik tersebut adalah pada pengontrolan lampu bel cerdas cermat. Pada sistem pengontrolan lampu bel cerdas cermat konvensional sering ditemui masalah dalam hal penentuan lampu mana yang lebih dulu menyala saat dua regu atau lebih menekan bel pada saat yang bersamaan. Untuk itu diperlukan suatu sistem pengontrolan yang dapat mengatur sehingga hanya satu lampu yang menyala meskipun semua regu menekan bel. Bertolak dari masalah inilah maka, kami Tim Lomba Teknologi Terbarukan utusan Madrasah Aliyah Negeri Wajo mencoba merakit suatu sistem pengontrolan lampu bel cerdas cermat dengan menggunakan beberapa magnetik kontaktor yang menerapkan prinsip elektromagnetik.B. Rumusan masalahAdapun rumusan masalah dalam rancangan alat ini adalah : Apakah magnetik kontaktor dapat digunakan untuk mengontrol lampu bel cerdas cermat sehingga dua atau lebih lampu bel tersebut tidak dapat menyala dalam waktu yang bersamaan ?C. Tujuan Tujuan dari rancangan alat yang kami buat ini adalah untuk merancang suatu sistem pengontrolan lampu bel cerdas cermat yang dapat mengatur sehingga dua atau lebih lampu bel tidak dapat menyala dalam waktu yang bersamaan dengan menggunakan penerapan prinsip induksi elektromagnetik.D. ManfaatManfaat yang diharapkan dari rancangan alat ini adalah : Sebagai sumber informasi ilmiah tentang aplikasi prinsip induksi elektromagnetik dalam kehidupan sehari-hari Sebagai bahan acuan untuk merancang suatu sistem pengontrolan yang lebih kompleks Sebagai media pembelajaran oleh guru dalam mengajarkan konsep kemagnetan.

BAB IIKAJIAN PUSTAKAA.Sifat MagnetSuatu benda dkategorikan sebagai magnet jika benda tersebut dapat menimbulkan medan magnet di sekitarnya sehingga benda lain yang berada dalam pengaruh medan magnet itu dapat ditarik atau ditolak oleh magnet tersebut. Gaya yang menyebabkan tertarik dan tertolaknya benda itu disebut gaya magnet. Benda-benda yang dapat ditarik oleh magnet berasal dari bahan yang bersifat magnet. Benda-benda yang tidak dapat ditarik oleh magnet merupakan benda yang bahannya tidak bersifat magnetik atau bahan non magnetik.Berdasarkan sifat kemagnetannya, bahan dibagi atas bahan diamagnetik, paramagnetik, dan ferromagnetik. Bahan diamagnetik adalah kelompok bahan yang ditolak oleh magnet. Gaya tolak yang diberikan magnet sangat kecil sehingga seakan-akan bahan itu tidak ditolak oleh magnet, dan hanya terlihat sukar ditarik oleh magnet. Contoh bahan diamagnetik diantaranya emas dan seng.Bahan paramagnetik adalah bahan yang dapat ditarik oleh magnet, akan tetapi gaya tarik yang diberikan oleh magnet terhadap bahan ini sangat lemah. Contohnya antara lain aluminium.Kelompok yang ketiga adalah kelompok bahan yang mudah ditarik oleh magnet, yaitu bahan ferromagnetik. Contoh bahan ferromagnetik adalah baja, nikel dan besi. Bahan ini banyak dibuat menjadi magnet sebab sifat kemagnetannya tidak mudah hilang, terutama baja.Benda-benda magnetik dapat dikelompokkan berdasarkan kemampuan menyimpan sifat magnetiknya, yaitu : magnet permanen dan magnet sementara.a. Magnet PermanenLogam-logam yang keras merupakan benda yang sukar dijadikan magnet, misalnya baja. Namun setelah menjadi magnet, benda itu mampu menyimpan kemagnetannya dalam jangka waktu yang cukup lama. Oleh karena kemampuannya inilah logam keras banyak digunakan sebagai magnet permanen. b. Magnet SementaraBenda-benda yang termasuk logam lunak adalah benda yang mudah dijadikan magnet, namun mudah pula hilang sifat magnetiknya. Magnet lunak disebut juga magnet sementara. Magnet jenis ini banyak digunakan dalam bidang elektroteknik. Misalnya motor listrik, bel listrik dan generator listrik. Prinsip yang digunakan pada magnet sementara ini adalah muatan listrik yang bergerak dapat menimbulkan medan magnet. Logam lunak yang berada di dalam medan magnet yang ditimbulkan oleh arus listrik itu dapat berubah menjadi magnet. Namun, apabila aliran arus listrik dimatikan sifat magnetiknya menghilang. Magnet yang terjadi karena adanya aliran listrik disebut elektromagnet. B.Membuat MagnetSebuah magnet dapat dibuat dengan cara yang sangat mudah, yaitu dengan cara menggosok, menggunakan arus listrik dan induksi. Bahan-bahan yang digunakan untuk membuat magnet adalah bahan yang termasuk kelompok ferromagnetik seperti besi dan baja.a. Dengan cara menggosokBesi atau baja dapat dijadikan magnet dengan cara manggosokkan sebuah magnet permanen di atas permukaan besi atau baja yang hendak dibuat magnet.Salah satu ujung magnet permanen digosokkan di atas permukaan besi atau baja menuju ke satu arah selama beberapa menit sampai besi atau baja tersebut dapat menarik benda logam lain.b. Dengan Cara Menggunakan Arus ListrikMagnet yang dibuat dengan cara menggunakan arus listrik sebagai pemicu medan magnetik disebut elektromagnet. Elektromagnet dapat dibuat dengan melilitkan kawat penghantar yang terbungkus bahan isolator pada batang baja atau besi yang hendak dijadikan magnet. Kawat penghantar tersebut dihubungkan ke sumber tegangan, misalnya batu baterai. Apabila batang baja atau besi yang dililiti kawat penghantar tersebut didekatkan pada benda logam yang lain maka benda logam tersebut akan tertarik. Magnet yang dihasilkan dengan cara menggunakan arus listrik ini lebih kuat dari pada magnet yang dihasilkan dengan cara lain.c. Dengan cara induksiCara induksi adalah dengan mendekatkan sebatang besi atau baja ke sebuah magnet permanen yang cukup kuat sehingga besi atau baja tersebut memiliki sifat magnetik.Apabila dibandingkan, besi lebih mudah terinduksi menjadi magnet daripada baja. Namun, setelah besi dan baja dijauhkan dari magnet sumber, sifat kemagnetan besi lebih cepat hilang dibandingkan dengan baja. Hal ini menunjukkan bahwa baja sangat cocok untuk dibuat magnet permanen.C. Medan MagnetMedan magnet didefinisikan sebagai ruang disekitar benda magnet dimana benda magnet lainnya yang diletakkan di dalam ruangan tersebut akan mengalami gaya magnet.Medan magnet tidak dapat diamati langsung dengan menggunakan mata, tetapi hanya dapat melihat pengaruhnya terhadap benda-benda yang ditariknya.Bentuk medan magnet ditunjukkan oleh pola yang dibentuk oleh garis-garis medan magnet yang disebut garis gaya magnet. Garis gaya magnet ini arahnya keluar dari kutub utara magnet dan masuk ke kutub selatan magnet. Garis gaya magnet tersebut tidak berpotongan maupun bersinggungan dengan garis gaya magnet lainnya. Semakin rapat garis gaya magnet pada daerah medan magnet, semakin kuat medan magnet pada daerah tersebut. Bila dua buah magnet yang kutubnya sejenis didekatkan, maka magnet tersebut akan tolak menolak. Tapi bila kutub yang didekatkan tidak sejenis, magnet tersebut akan tarik menarik.D.Kaidah Tangan KananPada tahun 1820 Hans Christian Oersted (1777-1851) menemukan adanya hubungan antara arus listrik dengan magnet. Penemuan tersebut berdasarkan pada pengamatannya terhadap jarum kompas yang arahnya menyimpang bila didekatkan pada kawat yang dialiri arus. Henry dan Farraday kemudian membuktikan bahwa arus dapat ditimbulkan dengan menggerak gerakkan magnet.

Gambar 1Kaidah Tangan Kanan

Arah induksi magnet dapat ditentukan dengan kaidah tangan kanan, yaitu bila tangan kanan menggenggam penghantar lurus dengan ibu jari menunjukkan arah arus listrik, maka lengkungan keempat jari lainnya menyatakan arah putaran garis-garis medan magnet.Besar induksi magnet B yang ditimbulkan oleh penghantar lurus berarus I di suatu tempat yang jaraknya a dari suatu penghantar lurus berarus adalah : oI B = ------ 2a

E. Medan Magnetik Di Sekitar Penghantar Lingkaran BerarusKaidah tangan kanan bukan hanya berlaku untuk penghantar lurus saja, tetapi berlaku juga untuk penghantar lingkaran vertikal yang menembus karton yang dipasang horisontal.

Gambar 2Kaidah tangan kanan pada penghantar lingkaran berarus.

Gambar 3Garis garis medan magnet pada penghantar lingkaran vertikalmenembus karton horisontal

F. Medan Magnetik Di Sekitar Kumparan BerarusMedan magnetik yang dihasilkan oleh satu lingkaran kawat (satu lilitan) berarus listrik sifatnya lemah. Agar medan magnit lebih kuat, kawat tersebut digulung pada inti besi yang berbentuk silinder sehingga medan magnetik sebuah lilitan diperkuat oleh medan magnetik lilitan-lilitan lainnya. Gulungan seperti ini disebut Solenoida atau kumparan.

Besar induksi magnet pada pusat selenoida adalah :

oNI B = ------ l

Besar induksi magnet pada ujung selenoida adalah

oNI B = ------ 2 l

Solenoida yang dialiri arus listrik menghasilkan garis medan magnetik yang polanya sama dengan yang dihasilkan oleh magnet batang.

Gambar 4Arah garis garis medan magnet pada sebuah kumparan

G.Magnetik KontaktorMagnetik kontaktor bekerja seperti saklar, tetapi ia digerakkan oleh magnet. Karena sifatnya itulah maka sering digunakan sebagai pengontrol. Untuk mengendalikan motor DC (menjalankan, menghentikan, dan membalik secara otomatis) biasanya dilakukan oleh kontaktor.Begitu pula dengan pengontrolan traffic light, lift, eskalator . Magnetik kontaktor ini pula yang coba digunakan pada rancangan alat pengontrol lampu bel cerdas cermat.

Magnetik kontaktor bekerja berdasarkan prinsip daya tarik magnet yang ditimbulkan oleh arus listrik dalam suatu belitan. Jika mendapat tegangan, maka di dalam belitan tersebut akan terjadi induksi magnet yang menarik batang magnet sehingga kontaktor bekerja. Dengan bekerjanya batang magnet maka tertarik pulalah anak-anak kontak dari kontaktor tersebut.. Pada magnetik kontaktor terdapat beberapa kontak normaly open (NO), dan beberapa kontak normaly close (NC). Kontak normaly open menutup dan normaly close membuka secara bersamaan.

NC NOGambar 5Skema magnetik kontaktor

BAB IIIR A N C A N G A N A L A T

A. Alat dan Bahan1. Saklar tekan normal terbuka (push buttom normally open) 3 buah2. Saklar tekan normal tertutup (push buttom normally close) 1 buah3. Lampu pijar 3 buah4. Setang lampu / Fitting 3 buah5. Magnetik kontaktor 3 buah6. Power Suplay kapasitas 5 Amper, DC 12 volt, 1 buah7. Kabel secukupnya8. Papan landasan9. Obeng 10. Tang11. Martil12. Paku secukupnya13. Gergaji

B. Prosedur Kerja1. Membuat sketsa alat lengkap dengan simbol simbolnya2. Membuat boks landasan3. Merangkai peralatan sesuai sketsa : Memasang dudukan magnetik kontaktor pada papan landasan. Memasang ketiga magnetik kontaktor pada dudukan. Memasang kabel suplai tegangan pada saklar tekan normal tertutup (NC). Menghubungkan saklar tekan NC dengan kumparan magnetik kontaktor pertama ( K-1 ) melalui : saklar tekan NO untuk regu A kontak NO. K-1 kontak NC.K-2 dan kontak NC. K-3. Menghubungkan saklar tekan NC dengan kumparan magnetik kontaktor kedua ( K-2 ) melalui : Saklar tekan NO untuk regu B kontak NO.K-2 kontak NC.K-1 dan kontak NC.K-3. Menghubungkan saklar tekan NO dengan kumparan magnetik kontaktor ketiga ( K-3 ) melalui : Saklar tekan NO untuk regu C kontak NO.K-3 kontak NC.K-1 dan Kontak NC.K-2. Menghubungkan saklar tekan NC dengan lampu untuk regu A melalui kontak NO.K-1 Menghubungkan saklar tekan NC dengan lampu untuk regu B melalui kontak NO.K-2 Menghubungkan saklar tekan NC dengan lampu untuk regu C melalui kontak NO.K-3 Memasang kabel netral pada kumparan K-1 , K-2 , dan K-3 Memasang kabel netral pada lampu A,B dan C.

BAB IVGAMBAR RANGKAIAN DAN PENGOPERASIANA. Gambar Rangkaian

B. Pengoperasian AlatPertama-tama, Power suplay dihubungkan dengan sumber tegangan, lalu saklar Power Suplay diputar pada posisi 12 Volt. Kedua kabel dihubungkan dengan rangkaian. Penekanan salah satu saklar tekan NO (baik pada saklar regu A, regu B, maupun regu C) mengakibatkan terjadinya induksi pada kumparan magnetik kontaktor yang sesuai . Hal ini menyebabkan kontak NO menutup sehingga lampu yang terhubung ke kontak NO tersebut menyala dan bel berbunyi.Pada saat bersamaan, kontak NC membuka sehingga lampu yang terhubung pada kumparan magnetik kontaktor yang lain tidak menyala karena tidak mendapat suplai tegangan meskipun saklar tekan NO pada masing-masing kumparan tersebut ditekan. Untuk mengembalikan ke posisi awal, cukup dengan menekan saklar tekan NC ..

BAB VP E N U T U PA. KesimpulanDengan selesainya perancangan yang telah dilakukan dengan membuat alat pengontrol lampu bel cerdas cermat, maka dapat diambil kesimpulan sebagai berikut :Magnetik kontaktor dapat digunakan untuk mengontrol lampu bel cerdas cermat sehingga dua atau lebih lampu bel tersebut tidak dapat menyala dalam waktu yang bersamaanB . Saran Penggunaan magnetik kontaktor pada pengontrolan lampu bel cerdas cermat dapat dikembangkan menjadi rangkaian yang lebih kompleks. Penggunaan magnetik kontaktor tidak hanya pada pengontrolan lampu bel cerdas cermat tapi juga dapat digunakan pada pengontrolan lain, misalnya pada traffic light, eskalator, lift dan sebagainya

DAFTAR PUSTAKA

Arisworo,D. 2002. Mari Mengenal Fisika SLTP Kls III .PT Karya Kita.Bandung Foster , B. 2000 .Terpadu Fisika SMU 3 A. Erlangga. JakartaKanginan, M. 2000. Fisika 2000 SMU Kls 2 . Erlangga. JakartaSears,FW & Zemansky,M . - Fisika Untuk Universitas II : Listrik Magnit.Bina Tjipta

15