30 November2017

PROSIDINGSKF2017

Pengamatan Fenomena Efek Arus Eddy menggunakan

Bantuan Sensor Magnet pada Smartphone

Juwansyah Sasmita1, Hanifah Harudini1, Dadang Suhendra1 dan Ferry

Iskandar 1,a)

1Laboratorium Fisika Listrik dan Magnet,

Fakultas Matematika dan Ilmu Pengetahuan Alam, Institut Teknologi Bandung,

Jl. Ganesha no. 10 Bandung, Indonesia, 40132

a)ferry@fi.itb.ac.id (corresponding author)

Abstrak

Arus Eddy merupakan arus pusar yang timbul karena adanya perubahan medan magnet yang menembus

permukaan logam nonmagnetik, hal ini menyebabkan adanya medan magnet induksi yang arahnya

berlawanan dengan arah medan magnet sumber dan efek arus eddy ini menyebabkan pengereman.

Fenomena Efek Arus Eddy merupakan salah satu mata pelajaran yang menjadi bahan pengajaran dalam

praktikum fisika di perguruan tinggi, namun banyaknya praktikum yang digunakan belum bisa menyajikan

data real time yang dapat menunjukan fenomena Efek Arus Eddy secara sederhana dengan alat yang relatif

murah, oleh karena itu untuk mendukung pratikum ini kami mengembangkan modul praktikum pada

peristiwa Arus Eddy dengan bantuan sensor magnet pada Smartphone. Dalam praktikum telah dapat diamati

fenomena Efek Arus Eddy yang mengakibatkan adanya perubahan kecepatan suatu magnet yang

menggelinding diantara dua buah konduktor non magnetik yang terukur oleh sensor magnet pada

Smartphone dengan nilai konstanta redaman magnetik yang didapat yaitu sebesar (0,086 ± 0.0051)Ns/m.

Perhitungan yang dilakukan yaitu sesuai dengan persamaan Hukum II Newton pada bidang miring dengan

penambahan konstanta redaman magnetik.

Kata-kata kunci: Fenomena Efek Arus Eddy, Smartphone, konstanta redaman magnetik,

PENDAHULUAN

Penggunaan Smartphone di dunia semakin meningkat dan hal ini juga diikuti di Indonesia yang diprediksi

bahwa 2019 akan lebih dari 50% penduduk Indonesia yang menggunakan Smartphone [1]. Hal ini

dikarenakan pengembangan sistem operasi pada Smartphone semakin meningkat pesat, salah satu sistem

operasi Smartphone ini yaitu Android.. Sensor- sensor yang terpasang pada Smartphone inilah yang banyak

digunakan untuk berbagai macam eksperimen fisika sehingga dapat membantu dalam media pembelajaran

[2].Pemanfaatan Smartphone di sekolah dan universitas tentunya menjadi suatu hal yang menarik bagi pelajar

dan mahasiswa untuk menyadari bahwa Smartphone yang digunakan dapat membantu dalam melakukan

eksperimen fisika dengan mudah dan sederhana sehingga mampu menumbuhkan minat bagi pelajar dan

pengajar.

Berbagai eksperimen fisika dengan memanfaatkan Smartphone tentunya sudah mulai banyak digunakan,

seperti halnya dengan memanfaatkan sensor accelerator [2],[3], dan sensor cahaya [3], namun kelemahanya

yaitu Smartphone harus terpasang sebagai objek bendanya sehingga eksperimen dirasa kurang fleksibel

karena keterbatasan objek benda yang digunakan. Tema yang dipilih dalam penelitian ini yaitu fenomena

efek arus eddy dengan meninjau eksperimen secara mekanik, tema ini dipilih dikarenakan beberapa

eksperimen yang menunjukan fenomena efek arus eddy masih kurang dalam segi pengambilan data dan

ISBN: 978-602-61045-3-3 260

30 November2017

PROSIDINGSKF2017

)1(

1

2mR

IA

b

mgv

sin

kebanyakan hanya memperlihatkan secara demonstrasi saja, adapun eksperimen efek arus eddy lainnya yang

dapat menghasilkan data diperlukan peralatan yang kurang sederhana dan relatif lebih mahal [4], adapun

penelitian yang akan kami lakukan yaitu bertujuan agar dapat digunakan secara fleksibel, sederhana dan

murah.

PERHITUNGAN KONSTANTA REDAMAN MAGNETIK

Solusi perhitungan pada kasus benda (silinder magnet) yang bergerak di bidang miring yang terdapat logam

konduktor non magnetik (temabaga) diambil dari persamaan Hukum 2 Newton dengan adanya penambahan

konstanta redaman magnetik seperti berikut:

(1)

keterangan:

m = massa (kg)

v = kecepatan (m/s)

g = gravitasi (m/s2)

I = momen inersia (kg m2)

a = percepatan (m/s2)

b = konstanta redaman magnetik (Ns/m)

dengan memisalkan maka:

(2)

Solusi untuk menyelesaikan persamaan diferensial ini dengan kondisi awal v(0) = 0 sehingga menghasilkan

persamaan kecepatan fungsi waktu:

(3)

dengan nilai waktu konstan (untuk mencapai kecepatan terminal) τ dan kecepatan terminal v adalah:

, (4)

dan dari persamaan di atas akan didapatkan jarak (s) dengan persamaan sebagai berikut:

. (5)

Ab

m

),1(

t

evv

)1(

t

et

vs

bv, R

a I mg

dt

dv m

2 sin ) (

0 sin Ag v m

b A

dt

dv

ISBN: 978-602-61045-3-3 261

30 November2017

PROSIDINGSKF2017

METODE PENELITIAN

Percobaan dilakukan menggunakan Smartphone android RedMi A4, aplikasi Toolsbox Magnetometer,

software origin 8.0, magnet Neodymium silinder massa 9 g, tebal 4 mm, dan diameter 18 mm, plat tembaga

dengan tebal 1,4 mm, panjang dan lebar 40 x 5 cm, lintasan yang terbuat dari akrilik. Rangkaian percobaan

dapat dilihat pada gambar 1 berikut:

Gambar 1. Skema alat percobaan Fenomena Efek Arus Eddy.

Variasi yang dilakukan dalam percobaan ini yaitu variasi jarak (posisi sensor) yang terdiri dari 8,5cm ,12cm,

15cm, 17cm, 20,5cm dilakukan pengulangan sebanyak 5 kali setiap posisi dengan sudut yang digunakan

12,5o hal ini dilakukan sebanyak dua kali percobaan yaitu saat percobaan pertama yaitu tanpa tembaga dan

percobaan kedua lintasan dipasang tembaga. Data yang diambil yaitu nilai waktu saat medan magnet (B)

maksimum yang ditunjukan secara realtime pada sensor magnet di Smartphone.

HASIL PERHITUNGAN DAN PERBANDINGAN DENGAN TEORI

Eksperimen dilakukan dengan mengambil data waktu saat nilai medan magnet pada Smartphone

bernilai maksimum. Data hasil eksperimen menggunakan sensor magnet pada Smartphone dapat di lihat

dalam grafik berikut:

Gambar 2. Data Hasil Eksperimen perbandingan lintasn Tanpa Tembaga dan Ada Tembaga.

ISBN: 978-602-61045-3-3 262

30 November2017

PROSIDINGSKF2017

Dari data hasil eksperimen yaitu pada gambar 2 terlihat bahwa ketika menambahkan tembaga pada lintasan

menghasilkan grafik posisi terhadap waktu yang medekati linier, hal ini dikarenakan adanya fenomena efek

arus eddy yang membuat pergerakan magnet (benda) diperlambat dan menghasilkan kecepatan terminal pada

waktu tertentu. Perubahan pergerakan magnet (benda) saat diberi tembaga dan tidak diberi tembaga dapat

terlihat perbedaannya pada gambar 4.

/

Gambar 3. Grafik Hasil Fitting Data Eksperimen pada Sudut 12,5o (a) tanpa tembaga (b) ada tembaga.

Hasil fitting dilakukan sama pada sudut lainnya dengan persamaan (B*C)*((x/C)-1+exp(-x/C) dan

didapat nilai B yang dianalogikan dengan persamaan (5) sehingga didapat nilai B = vז = Kecepatan

Terminal yang mempunyai nilai 0,221 ± 0,013 m/s. Berdasarkan nilai yang didapat tersebut, kemudian

subtitusi ke persamaan (4), sehingga nilai konstanta redamannya adalah:

(0,086 ± 0.0051)Ns/m.

Nilai ini tidak jauh berbeda jika dibandingkan dengan literatur lainnya yang menghitung konstanta

redaman magnetik [5].

KESIMPULAN

Kami telah berhasil membuat alat sederhana yang dapat membantu dalam mengamati fenomena efek arus

eddy yaitu terjadinya perlambatan ketika lintasan diberi tembaga, menghasilkan grafik posisi terhadap

waktu yang menujukan adanya kecepatan terminal, hasil grafik hubungan medan terhadap waktu saat ada

tembaga menghasilkan luas dibawah kurva yang lebih besar dan didapat nilai konstanta redaman

magnetik sebesar (0.086 ± 0.0051) Ns/m.

REFERENSI

1. “Pengguna Smartphone di Indonesia 2016-2019 - Databoks.” [Online]. Available:

https://databoks.katadata.co.id/datapublish/2016/08/08/pengguna-Smartphone-di-indonesia-2016-

2019. [Accessed: 19-Dec-2017].

2. A. Mazzella and I. Testa, “An investigation into the effectiveness of Smartphone experiments on

students’ conceptual knowledge about acceleration,” Phys. Educ., vol. 51, no. 5, p. 55010, 2016.

3. J. A. Sans, F. J. Manjón, A. L. J. Pereira, J. A. Gomez-Tejedor, and J. A. Monsoriu, “Oscillations

studied with the Smartphone ambient light sensor,” Eur. J. Phys., vol. 34, no. 6, p. 1349, 2013.

4. G. Donoso, C. L. Ladera, and P. Martín, “Magnet fall inside a conductive pipe: motion and the role

of the pipe wall thickness,” Eur. J. Phys., vol. 30, no. 4, p. 855, 2009.

ba

ISBN: 978-602-61045-3-3 263

30 November2017

PROSIDINGSKF2017

5. J. A. Molina-Bolivar and A. J. Abella-Palacios, “A laboratory activity on the eddy current brake,”

Eur. J. Phys., vol. 33, no. 3, p. 697, 2012.

ISBN: 978-602-61045-3-3 264