Kelompok 2 ggl induksi elektromagnetik dan gaya lorentz

Click here to load reader

  • date post

    14-Jan-2017
  • Category

    Engineering

  • view

    4.614
  • download

    5

Embed Size (px)

Transcript of Kelompok 2 ggl induksi elektromagnetik dan gaya lorentz

LAPORAN RESMIPRAKTIKUM IPA 3GGL INDUKSI ELEKTROMAGNETIK DAN GAYA LORENTZ

Disusun olehKelompok 2Muhamad Labib Ridlo (12312241015)Listina Widiastuti(123122410 )Yeni Pijayani(12312241017)Ulfah Kurnia Laili(12312214018)Yohan Lestiana(12312241020)Ardya Fatma Winarni(12312241030)Hanifah(12312241032)Ninik Ristikawati(12312241037)PRODI PENDIDIKAN ILMU PENGETAHUAN ALAMFAKULTAS MATEMATIKA DAN ILMU PENETAHUAN ALAMUNIVERSITAS NEGERI YOGYAKARTA2014

A. Tujuan1. Menyelidiki gejala kelistrikan yang terjadi karena induksi.2. Mengamati pengaruh medan magnet terhadap penghantar yang dialiri arus.B. Dasar TeoriGaya Gerak Listrik (GGL)Kemagnetan dan kelistrikan merupakan dua gejala alam yang prosesnya dapat dibolak-balik. Ketika H.C. Oersted membuktikan bahwa di sekitar kawat berarus listrik terdapat medan magnet (artinya listrik menimbulkan magnet), para ilmuwan mulai berpikir keterkaitan antara kelistrikan dan kemagnetan. Tahun 1821 Michael Faraday membuktikan bahwa perubahan medan magnet dapat menimbulkan arus listrik (artinya magnet menimbulkan listrik) melalui eksperimen yang sangat sederhana. Sebuah magnet yang digerakkan masuk dan keluar pada kumparan dapat menghasilkan arus listrik pada kumparan itu.Galvanometer merupakan alat yang dapat digunakan untuk mengetahui ada tidaknya arus listrik yang mengalir. Ketika sebuah magnet yang digerakkan masuk dan keluar pada kumparan (seperti kegiatan di atas), jarum galvanometer menyimpang ke kanan dan ke kiri. Bergeraknya jarum galvanometer menunjukkan bahwa magnet yang digerakkan keluar dan masuk pada kumparan menimbulkan arus listrik. Arus listrik bisa terjadi jika pada ujung-ujung kumparan terdapat GGL (gaya gerak listrik). GGL yang terjadi di ujung-ujung kumparan dinamakan GGL induksi. Arus listrik hanya timbul pada saat magnet bergerak. Jika magnet diam di dalam kumparan, di ujung kumparan tidak terjadi arus listrik.Penyebab Terjadinya GGL InduksiKetika kutub utara magnet batang digerakkan masuk ke dalam kumparan, jumlah garis gaya-gaya magnet yang terdapat di dalam kumparan bertambah banyak. Bertambahnya jumlah garis-garis gaya ini menimbulkan GGL induksi pada ujung-ujung kumparan. GGL induksi yang ditimbulkan menyebabkan arus listrik mengalir menggerakkan jarum galvanometer. Arah arus induksi dapat ditentukan dengan cara memerhatikan arah medan magnet yang ditimbulkannya. Pada saat magnet masuk, garis gaya dalam kumparan bertambah. Akibatnya medan magnet hasil arus induksi bersifat mengurangi garis gaya itu.Dengan demikian, ujung kumparan itu merupakan kutub utara sehingga arah arus induksi seperti yang ditunjukkan Gambar a (ingat kembali cara menentukan kutub-kutub solenoida). Ketika kutub utara magnet batang digerakkan keluar dari dalam kumparan, jumlah garis-garis gaya magnet yang terdapat di dalam kumparan berkurang. Berkurangnya jumlah garis-garis gaya ini juga menimbulkan GGL induksi pada ujung-ujung kumparan. GGL induksi yang ditimbulkan menyebabkan arus listrik mengalir dan menggerakkan jarum galvanometer. Sama halnya ketika magnet batang masuk ke kumparan. pada saat magnet keluar garis gayadalam kumparan berkurang. Akibatnya medan magnet hasil arus induksi bersifat menambah garis gaya itu. Dengan demikian, ujung, kumparan itu merupakan kutub selatan, sehingga arah arus induksi seperti yang ditunjukkan ketika kutub utara magnet batang diam di dalam kumparan, jumlah garis-garis gaya magnet di dalam kumparan tidak terjadi perubahan (tetap). Karena jumlah garis-garis gaya tetap, maka pada ujung-ujung kumparan tidak terjadi GGL induksi. Akibatnya, tidak terjadi arus listrik dan jarum galvanometer tidak bergerak.Pada kegiatan tersebut diketahui bahwa ketika kutub utara magnet bergerak ke dalam kumparan maka jarum galvanometer, menyimpang ke kanan. Ketika magnet ditarik dari dalam kumparan maka jarum galvanometer menyimpang ke kiri. Pada saat kutub selatan bergerak masuk ke dalam kumparan, jarum galvanometer akan menyimpang ke kiri, sedangkan ketika kutub selatan ditarik dari dalam kumparan, jarum galvanometer menyimpang ke kanan.Dari hasil percobaan di atas maka dapat diambil kesimpulan bahwa arus induksi yang timbul dalam kumparan arahnya bolak-balik seperti yang ditunjukkan oleh penyimpangan jarum galvanometer yaitu ke kanan dan ke kiri. Karena arus induksi selalu bolak-balik, maka disebut arus bolak-balik (AC = Alternating Current). Faraday menggunakan konsep garis gaya magnet untuk menjelaskan peristiwa di atas.1. Magnet didekatkan pada kumparan maka gaya yang melingkupi kumparan menjadi bertambah banyak, sehingga pada kedua ujung kumparan timbul gaya gerak listrik (GGL).2. Magnet dijauhkan terhadap kumparan maka garis gaya yang melingkupi kumparan menjadi berkurang, kedua ujung kumparan juga timbul GGL.3. Magnet diam terhadap kumparan, jumlah garis gaya magnet yang melingkupi kumparan tetap, sehingga tidak ada GGL.Ada beberapa faktor yang mempengaruhi besar GGL induksi yaitu:1. Kecepatan perubahan medan magnet. Semakin cepat perubahan medan magnet, maka GGL induksi yang timbul semakin besar.2. Banyaknya lilitan Semakin banyak lilitannya, maka GGL induksi yang timbul juga semakin besar.3. Kekuatan magnet Semakin kuat gelaja kemagnetannya, maka GGL induksi yang timbul juga semakin besar. Untuk memperkuat gejala kemagnetan pada kumparan dapat dengan jalan memasukkan inti besi lunak.GGL induksi dapat ditimbulkan dengan cara lain yaitu:1. Memutar magnet di dekat kumparan atau memutar kumparan di dekat magnet. Maka kedua ujung kumparan akan timbul GGL induksi.2. Memutus-mutus atau mengubah-ubah arah arus searah pada kumparan primer yang di dekatnya terletak kumparan sekunder maka kedua ujung kumparan sekunder dapat timbul GGL induksi.3. Mengalirkan arus AC pada kumparan primer, maka kumparan sekunder didekatkan dapat timbul GGL induksi. Arus induksi yang timbul adalah arus AC dan gaya gerak listrik induksi adalah GGL AC.Jadi, GGL induksi dapat terjadi pada kedua ujung kumparan jika di dalam kumparan terjadi perubahan jumlah garis-garis gaya magnet (fluks magnetik). GGL yang timbul akibat adanya perubahan jumlah garis-garis gaya magnet dalam kumparan disebut GGL induksi. Arus listrik yang ditimbulkan GGL induksi disebut arus induksi. Peristiwa timbulnya GGL induksi dan arus induksi akibat adanya perubahan jumlah garis-garis gaya magnet disebut induksi elektromagnetik.

GAYA LORENTZGaya elektromagnetik juga dikenal dengan gaya Lorentz. Persamaan Lorentz dikemukakan oleh Hendrik Lorentz yang menjelaskan tentang besarnya gaya yang ditimbulkan oleh gelombang elektromagnetik. Gaya Lorentz adalah gaya yang ditimbulkan oleh muatan listrik yang bergerak atau oleh arus listrik yang berada dalam suatu medan magnet (B). Arah gaya ini akan mengikuti arah maju sekrup yang diputar dari vektor arah gerak muatan listrik (v) ke arah medan magnet (B), seperti yang terlihat dalam rumus berikut:

Keterangan: F = gaya (Newton)B = medan magnet (Tesla)q = muatan listrik ( Coulomb)v = arah kecepatan muatan (m/t)Sebuah partikel bermuatan listrik yang bergerak dalam daerah medan magnet homogen akan mendapatkan gaya. Gaya ini juga dinamakan gaya Lorentz. Gerak partikel akan menyimpang searah dengan gaya lorentz yang mempengaruhi. Arah gaya Lorentz pada muatan yang bergerak dapat juga ditentukan dengan kaidah tangan kanan dari gaya Lorentz (F) akibat dari arus listrik, I dalam suatu medan magnet B. Ibu jari, menunjukan arah gaya Lorentz . Jari telunjuk, menunjukkan arah medan magnet ( B ). Jari tengah, menunjukkan arah arus listrik ( I ). Untuk muatan positif arah gerak searah dengan arah arus, sedang untuk muatan negatif arah gerak berlawanan dengan arah arus.Jika besar muatan q bergerak dengan kecepatan v, danI = q/t maka persamaan gaya Lorentz untuk kawat dapat dituliskan :Sehingga besarnya gaya Lorentz yang dialami oleh sebuah muatan yang bergerak dalam daerah medan magnet dapat dicari dengan menggunakan rumus : Keterangan: F = gaya Lorentz dalam newton ( N ) q = besarnya muatan yang bergerak dalam coulomb ( C ) v = kecepatan muatan dalam meter / sekon ( m/s ) B= kuat medan magnet dalam Wb/m2 atau tesla ( T ) = sudut antara arah v dan BBila sebuah partikel bermuatan listrik bergerak tegak lurus dengan medan magnet homogen yang mempengaruhi selama geraknya, maka muatan akan bergerak dengan lintasan berupa lingkaran. Sebuah muatan positif bergerak dalam medan magnet B (dengan arah menembus bidang) secara terus menerus akan membentuk lintasan lingkaran dengan gaya Lorentz yang timbul menuju ke pusat lingkaran. Demikian juga untuk muatan negativ. Persamaan-persamaan yang memenuhi pada muatan yang bergerak dalam medan magnet homogen sedemikian sehinga membentuk lintasan lingkaran adalah :Gaya yang dialami akibat medan magnet : F = q . v . BGaya sentripetal yang dialami oleh partikel :Dengan menyamakan kedua persamaan kia mendapatkan persamaan : Keterangan: R = jari-jari lintasan partikel dalam meter ( m ) m = massa partikel dalam kilogram ( kg ) v = kecepatan partikel dalam meter / sekon ( m/s ) B= kuat medan magnet dalam Wb/m2 atau tesla ( T ) q = muatan partikel dalam coulomb ( C ) Contoh penerapan gaya Lorentz pada kehidupan sehari-hari adalah alat ukur listrik, kipas, dan lain-lain.Prinsip gaya Lorentz dimanfaatkan dalam motor listrik. Motor listrik adalah alat yang dapat mengubah energi listrik menjadi energi gerak. Berikut adalah contoh motor listrik yang merupakan salah satu contoh penerapan gaya lorentz dan bagian-bagian motor listrik tersebut.

Sumber: http://fisikazone.com/gaya-lorentz/motor-listrik-dan-gaya-lorentz/Ketika kumparan yang ada dalam daerah medan magnetik dialiri arus listrik, kumparan tersebut menghasilkan gaya lorentz yang menyebabkan kumparan berputar pada suatu sumbu. Setelah berputar setengah putaran atau sekitar 180o, komutator akan mengubah arah arus yang mengalir pada kumparan sehingga arahnya berlawanan dengan arah arus semula. Hal ini