Oleh : DRS. BRATA,M.Pd. SMAN1 KRA

MAGNET JARUM

saklar

Sumber arus

lampu

kumparan

kumparan

Besi lunak

Jika arus listrik dapat menimbulkan medan magnet, apakah medan magnet juga dapat menimbulkan arus listrik?

•Percobaan Faraday (1831)Percobaan Faraday (1831)

Galvanometer

Pada saat magnet digerakkan Pada saat magnet digerakkan ( keluar- masuk )dalam ( keluar- masuk )dalam kumparan jarum pada kumparan jarum pada galvanometer menyimpang. galvanometer menyimpang.

Penyimpangan jarum Penyimpangan jarum galvanometer menunjukkan galvanometer menunjukkan bahwa di dalam kumparan bahwa di dalam kumparan mengalir arus listrik. Arus mengalir arus listrik. Arus listrik seperti ini disebut listrik seperti ini disebut arus arus induksi.induksi.

Arus listrik timbul karena Arus listrik timbul karena pada ujung-ujung kumparan pada ujung-ujung kumparan timbul beda potensial. Beda timbul beda potensial. Beda potensial ini disebut potensial ini disebut gaya gaya gerak listrik induksi (ggl gerak listrik induksi (ggl induksi)induksi)Jarum galvanometer

menyimpang hanya jika magnet digerakkan dalam kumparan.

kumparan

magnet

Galvanometer

•Penyebab timbulnya ggl induksiPenyebab timbulnya ggl induksi

Timbulnya ggl induksi pada ujung-ujung kumparan disebabkan karena adanya perubahan garis gaya

magnetik yang memotong kumparan.

Garis 2 gaya magnet

kumparan

galvanometer

Garis2 gaya magnet

•Faktor-faktor yang menentukan Faktor-faktor yang menentukan besar gglbesar ggl

1) Banyak lilitan kumparan ( N ),2) Kecepatan keluar masuk magnet dari dan ke dalam

kumparan ( V ) dan,3) Kuat magnet yang digunakan ( B )

Kumparan (N)

Magnet (B)

ammeter

Ada 2 Hukum dalam Induksi Ada 2 Hukum dalam Induksi elektromagnetelektromagnet

1. Hukum Faraday :1. Hukum Faraday : Besarnya GGL Induksi (Besarnya GGL Induksi ( Ei Ei ) dalam ) dalam suatu penghantar sebanding dengan suatu penghantar sebanding dengan cepat perubahan fluks magnet ( cepat perubahan fluks magnet ( ΦΦ / / tt ))yang melingkunginya sehingga yang melingkunginya sehingga didapat hubungan bahwa:didapat hubungan bahwa:

Ei =- N Ei =- N ΦΦ / / tt dimana N jumlah lilitan penghantardimana N jumlah lilitan penghantar

2. Hukum Lenz2. Hukum Lenz Arah arus induksi (I )dalam suatu Arah arus induksi (I )dalam suatu

sistym/penghantar sedemikian sistym/penghantar sedemikian hingga timbul sesuatu yang melawan hingga timbul sesuatu yang melawan penyebabnyapenyebabnya

X x x Q x x x x X x x Q x x x x X x x x x x xX x x x x x x X x x x x x xX x x x x x x X x x P x x x xX x x P x x x x

vF

IB Penghantyar PQ bergerak

dengan kecepatan v dalam medan magnet B secara tegak lurus, maka pada penghatar PQ terdapat arus induksi yang arahnya dari P menuju Q

Besarnya ggl induksi /beda Besarnya ggl induksi /beda potensial pada penghatar PQ potensial pada penghatar PQ

(Ei)(Ei) Ei = -lvBEi = -lvB dimana l = panjang PQ(m) dimana l = panjang PQ(m) Jika penghantar PQ mempunyai Jika penghantar PQ mempunyai

hambatan R Maka besarnya arus hambatan R Maka besarnya arus induksiinduksi

I= Ei / RI= Ei / R Besarnya gaya lorentz Besarnya gaya lorentz F= B²l²v / RF= B²l²v / R

GGL Induksi Diri (Es)GGL Induksi Diri (Es)

baterai

saklar Lampu/filamen/kumparan

Perhatikan rangkaian listrik berikut. Pada saat saklar dibuka dan ditutup maka pada lampu/ kumparan terjadi perubahan kuat arus I.Pada saat lampu hendak nyala dan hendak mati jika kita amati masih ada nyala kecil, yang berarti masih ada arus listrik, aruslistrik ini disebut Arus induksi sendiri IsKarena ada arus maka ada beda potensial. Beda potensial inilah yang disebut GGL Induksi Diri (Es)

Besarnya GGL Induksi Besarnya GGL Induksi Diri(Es)Diri(Es)

Besarnya GGL Induksi Diri sebanding Besarnya GGL Induksi Diri sebanding dengan cepat perubahan kuat arus dengan cepat perubahan kuat arus II. tiap satu satuan waktu . tiap satu satuan waktu tt. . sehingga didapat hubungan:sehingga didapat hubungan:

Es = - L Es = - L I/I/tt. . dimana L adalah Induktansi diri dari dimana L adalah Induktansi diri dari kumparan dengan satuan henry = Hkumparan dengan satuan henry = H

INDUKTANSI DIRI ( L )INDUKTANSI DIRI ( L ) Besaran yang hanya dimiliki oleh Besaran yang hanya dimiliki oleh

induktor/kumparaninduktor/kumparan Besarnya sebanding dengan fluks Besarnya sebanding dengan fluks

magnet dan berban ding terbalik magnet dan berban ding terbalik dengan kuat arus yng melalui dengan kuat arus yng melalui kumparan, sehingga didapat kumparan, sehingga didapat hubungan : hubungan : L = N L = N ΦΦ/I/I

INDUKTANSI DIRI PADA INDUKTANSI DIRI PADA SOLENOIDA / TOROIDASOLENOIDA / TOROIDA

L = - N L = - N ΦΦ/i /i ΦΦ=BxA, B==BxA, B=μμ¸i N/L¸i N/L

L = -L = -μμ¸A N²/L ¸A N²/L Dimana: μ¸= 4. 10‾ wb/Am A = Luas penampang kumparan, N = Jumlah lilitan dan L= panjang kumparan

ENERGI YANG TERSIMPAN ENERGI YANG TERSIMPAN DALAM INDUKTORDALAM INDUKTOR

Besar energi yang tersimpan dalam Besar energi yang tersimpan dalam induktor/ kumparan ( induktor/ kumparan ( WW ) sebanding ) sebanding dengan kwadrat kuat arus yang dengan kwadrat kuat arus yang melalui induktor ( melalui induktor ( i²i² ) )

W = W = ½ L i²½ L i² ( dalam joule = ( dalam joule = JJ ) )

Penerapan/Penggunaan Hukum Induksi Penerapan/Penggunaan Hukum Induksi ElektromagnetikElektromagnetik

Dinamo / generator arus bolak-balik (Alternator)Dinamo / generator arus bolak-balik (Alternator)

Contoh model generator

•Prinsip Kerja GeneratorPrinsip Kerja Generator

Sikat-sikat

CincinCara KerjaCara Kerja

GGL INDUKSI YANG DIHASILKAN GGL INDUKSI YANG DIHASILKAN OLEH GENERATOR ACOLEH GENERATOR AC

Ei = - NEi = - NΦΦ//tt

Ei = NBA Ei = NBA sin sin tt

Ei max = NBAEi max = NBA ( dalam volt ) ( dalam volt )

Dimana: N= jumlah lilitan, B = medan magnet , A= luas penampang lilitan dan = kecepatan sudut putaran kumparan

Tegangan listrik / GGL Induksi yng Tegangan listrik / GGL Induksi yng dihasilkan oleh Generator AC dihasilkan oleh Generator AC

adalahadalah Merupakan Merupakan fungsi SINUSOIDAfungsi SINUSOIDA

Memenuhi persamaan :Memenuhi persamaan : Tegangan Tegangan E= Emax sin E= Emax sin tt Kuat arus Kuat arus I = Imax sin I = Imax sin tt

Dinamo Sepeda ( Arus searah / DC )Dinamo Sepeda ( Arus searah / DC )

KumparanMagnet

Ke lampu

Dinamo sepeda menggunakan roda untuk memutar magnet. Ggl induksi yang timbul pada dinamo digunakan untuk menyalakan lampu.Semakin cepat roda berputar semakin terang nyala lampunya.

Transformator ( Trafo )Transformator ( Trafo )

Transformator adalah alat yang digunakan untuk mengubah tegangan bolak-balik (AC) dari suatu nilai

tertentu ke nilai yang kita inginkan.

•Prinsip Kerja TrafoPrinsip Kerja Trafo

Arus bolak-balik menyebabkan terjadinya

perubahan medan magnet pada kumparan primer.

Perubahan medan magnet pada kumparan primer diteruskan

oleh inti besi lunak ke kumparan sekunder.

Perubahan medan magnetik pada kumparan sekunder menghasilkan ggl induksi.

•Persamaan TransformatorPersamaan Transformator

s

p

s

p

NN

VV

Pada transformator perbandingan jumlah lilitan pada kumparan sama dengan perbandingan tegangannya.

Untuk trafo ideal daya yang hilang diabaiakan sehingga berlaku :

s

p

p

S

s

psp N

NII

VV

PP

Vp Np

Ip

Ns

Is

Vs

Efisiensi Trafo (Efisiensi Trafo ( ) )

Efisiensi transformatorEfisiensi transformator adalah adalah perbandingan antara energi listrik perbandingan antara energi listrik yang keluar dengan energi listrik yang yang keluar dengan energi listrik yang masuk. Dalam praktek efiisiensi trafo masuk. Dalam praktek efiisiensi trafo tidak pernah mencapai 100%, namun tidak pernah mencapai 100%, namun dapat mencapai 99% dapat mencapai 99%

= Ps/Pp x 100% = Es.Is/Ep.Ip x 100%= Ps/Pp x 100% = Es.Is/Ep.Ip x 100% Es = Vs Ep = VpEs = Vs Ep = Vp

Penggunaan transformator Penggunaan transformator dalam kehidupan sehari-dalam kehidupan sehari-

harihari Digunakan dalam alat-alat elektronikaDigunakan dalam alat-alat elektronika

Ada beberapa alat elektronika yang bekerja pada tegangan lebih rendah dari tegangan yang disediakan oleh PLN, dan ada yang bekerja pada tegangan yang lebih tinggi.Untuk menyesuaikan tegangan yang bekerja pada alat elektronika tersebut diperlukan transformator.

Transmisi daya listrik jarak Transmisi daya listrik jarak jauhjauh

Transmisi daya listrik dari pembangkit listrik ke konsumen Transmisi daya listrik dari pembangkit listrik ke konsumen menggunakan tegangan tinggi. Untuk itu diperlukan transformator menggunakan tegangan tinggi. Untuk itu diperlukan transformator peningkat (peningkat (step-upstep-up) dan transformator penurun () dan transformator penurun (step-downstep-down). ).

PLTU

Jaringan tranmisi tegangan tinggi

Gardu penurun tegangan dari 150 KV menjadi tegangan

menengah 20 kV

Jaringan transmisi tegangan menengah

Gardu penurun tegangan dari 20 kV menjadi 220 V

Siap digunakan oleh konsumen

Contoh SoalContoh Soal 1.Sebuah kumparan terdiri dari 1.Sebuah kumparan terdiri dari 500 lilitan500 lilitan dan dan

memiliki hambatan memiliki hambatan 10 ohm10 ohm. Kumparan melingkupi . Kumparan melingkupi fluks magnet berubah – ubah terhadap waktu fluks magnet berubah – ubah terhadap waktu dengan persamaan dengan persamaan ΦΦ=(t + 2 )²=(t + 2 )² weber dengan t weber dengan t dalam sekon. Tentukan kuat arus yang mengalir dalam sekon. Tentukan kuat arus yang mengalir melalui kumparan pada saat a. t=0 dan b. melalui kumparan pada saat a. t=0 dan b. t=2 st=2 s

22. . x x x x x xx x x x x x Sebuah kawat Sebuah kawat L = 10 cmL = 10 cm ber ber x x x x x xx x x x x x gerak dalam medan magnet gerak dalam medan magnet x x x x x xx x x x x x x x B= 0,60 TB= 0,60 T dengan kece dengan kece x x x x x xx x x x x x patan patan v =2,5 m/sv =2,5 m/s secara tegak secara tegak

lurus seperti gambar. Tentukan besar dan arah lurus seperti gambar. Tentukan besar dan arah arus pada kawat Ldengan hambatan 5 ohmarus pada kawat Ldengan hambatan 5 ohm

L=10 cm v

Lanjutan Contoh SoalLanjutan Contoh Soal 3. Arus dalam suatu kumparan dengan 3. Arus dalam suatu kumparan dengan

induksi diri induksi diri 90 mH90 mH berubahterhadap waktu berubahterhadap waktu sebagai sebagai I = t² - tI = t² - t ( dalam satuan SI ). ( dalam satuan SI ). Tentukan besar GGL Induksi diri pada saat a. Tentukan besar GGL Induksi diri pada saat a. t = 1 st = 1 s dan dan t = 4 st = 4 s. B. kapan GGL bernilai . B. kapan GGL bernilai nolnol

4. Sebuah kumparan berbentuk toroida 4. Sebuah kumparan berbentuk toroida memiliki luas penampang memiliki luas penampang 5,0 cm²5,0 cm² dan jari- dan jari-jari jari r=10 cmr=10 cm dan mempunyai lilitan dan mempunyai lilitan 200.200. Tentukanlah a. Induktansi diri toroida. B. Tentukanlah a. Induktansi diri toroida. B. Energi yang tersimpan pada toroida jika Energi yang tersimpan pada toroida jika dialiri arus listrik dialiri arus listrik 6.0 A6.0 A

Lanjutan Contoh SoalLanjutan Contoh Soal 5. Sebuah Generator listrik terdiri sebuah loop 5. Sebuah Generator listrik terdiri sebuah loop

bujur sangkar 10 lilitan dengan rusuk bujur sangkar 10 lilitan dengan rusuk 50 cm50 cm . . Loop kemudian diputar dengan Loop kemudian diputar dengan 60 putaran per60 putaran per sekonsekon. Berapakah besar induksi magnet yang . Berapakah besar induksi magnet yang diperlukan agar Generator dapat menghasilkan diperlukan agar Generator dapat menghasilkan ggl maksimum sebesar ggl maksimum sebesar 150150 volt. volt.

6. Sebuah transformator step up mengubah 6. Sebuah transformator step up mengubah tegangan tegangan 25 volt25 volt menjadi menjadi 250 volt.250 volt. Bila Bila efisiensinya efisiensinya 80 %80 % dan kumparan sekunder dan kumparan sekunder dihubungkan lampu dihubungkan lampu 250 volt , 50 watt250 volt , 50 watt. Tentukan . Tentukan kuat arus yang mengalir pada kumparan primer kuat arus yang mengalir pada kumparan primer dan skunder.dan skunder.

SS

Soal ULHA INDUKSI Soal ULHA INDUKSI ELEKTROMAGNETELEKTROMAGNET

1.1. Sebuah kumparan terdiri dari Sebuah kumparan terdiri dari 50 lilitan,50 lilitan, padanya terjadi perubahan fluks magnet dari padanya terjadi perubahan fluks magnet dari 1,25 x 10 ‾²1,25 x 10 ‾² Wb menjadi 2,5 x 10 ‾² Wb dalam Wb menjadi 2,5 x 10 ‾² Wb dalam waktu waktu 0,5 sekon0,5 sekon. Berapakah GGL Induksi pada . Berapakah GGL Induksi pada ujung-ujung kumparan.ujung-ujung kumparan.

22. Sebuah Induktor mempunyai . Sebuah Induktor mempunyai 500 lilitan500 lilitan dialiri dialiri arus listrik arus listrik 2,5 A2,5 A sehingga membangkitkan fluks sehingga membangkitkan fluks magnet magnet 2 x 10 ¯³2 x 10 ¯³ WbWb. Berapakah Induktansi diri . Berapakah Induktansi diri dari Induktor tersebut.dari Induktor tersebut.

3.3. Sebuiah trafo step up mengubah tegangan Sebuiah trafo step up mengubah tegangan listrik listrik 50 volt50 volt menjadi menjadi 200 volt200 volt. Jika efisiensi trafo . Jika efisiensi trafo 75 %75 % dan daya yang hilang dan daya yang hilang 150 watt150 watt. Hitung kat . Hitung kat arus primer dan kuat arus sekundernyaarus primer dan kuat arus sekundernya

SS

Lanjutan soal UlhaLanjutan soal Ulha 4.4. Suatu Solenoida panjang Suatu Solenoida panjang 0,5 m0,5 m terdiri dari terdiri dari

1000 lilitan1000 lilitan beraliran arus listrik beraliran arus listrik 10 A10 A, jika , jika luas kumparan luas kumparan 1 cm²1 cm². Hitunglah ! A. . Hitunglah ! A. Induktansi diri solenoida. B. besar energi Induktansi diri solenoida. B. besar energi yang tersimpan pada solenoida.yang tersimpan pada solenoida.

5.5. Suatu Generator dengan kumparan Suatu Generator dengan kumparan 400 400 lilitanlilitan berbentuk persegi panjang berbentuk persegi panjang (5 x 20 ) (5 x 20 ) cm²cm² dengan sumbu putar tegak lurus medan dengan sumbu putar tegak lurus medan magnet magnet 0,5 T0,5 T . Jika kumparan diputar dengan . Jika kumparan diputar dengan kecepatan sudut kecepatan sudut 50 rad/s50 rad/s. Hitunglah . Hitunglah tegangan maksimum yang dihasilkan oleh tegangan maksimum yang dihasilkan oleh GeneratorGenerator

ARUS DAN TEGANGAN BOLAK-ARUS DAN TEGANGAN BOLAK-BALIK BALIK

LIHAT file lain :LIHAT file lain : Pada Power point ARUS DAN Pada Power point ARUS DAN

TEGANGAN BOLAK-BALIK dan TEGANGAN BOLAK-BALIK dan RANGKAIAN ARUS DAN TEGANGAN RANGKAIAN ARUS DAN TEGANGAN ACAC