Elektromagnetika · jarum galvanometer menyimpang ke salah satu arah. Ketika magnet berhenti...
Transcript of Elektromagnetika · jarum galvanometer menyimpang ke salah satu arah. Ketika magnet berhenti...
Elektromagnetisme
• Elektromagnetisme adalah cabang fisikatentang medan elektromagnetik yang mempelajari mengenai medan listrik danmedan magnet.
• Medan listrik dapat diproduksi oleh muatanlistrik statik, dan dapat memberikan kenaikanpada gaya listrik.
• Medan magnet dapat diproduksi oleh gerakanmuatan listrik, seperti arus listrik yang mengalir di sepanjang kabel dan memberikankenaikan pada gaya magnetik.
• Istilah "elektromagnetisme" berasal darikenyataan bahwa medan listrik dan medanmagnet adalah saling "berpelintiran"/terkait, dandalam banyak hal, tidak mungkin untukmemisahkan keduanya.
• Contohnya, perubahan dalam medan magnet dapat memberikan kenaikan kepada medanlistrik; yang merupakan fenomena dari induksielektromagnetik, dan merupakan dasar darioperasi generator listrik, motor induksi, dantransformer.
Gelombang Elektromagnetik
• Radiasi elektromagnetik adalah kombinasimedan listrik dan medan magnet yang berosilasi dan merambat lewat ruang danmembawa energi dari satu tempat ke tempatyang lain.
• Gelombang elektromagnetik ditemukan olehHeinrich Hertz. Gelombang elektromagnetiktermasuk gelombang transversal.
• Setiap muatan listrik yang memilikipercepatan memancarkan radiasielektromagnetik. Ketika kawat (ataupanghantar seperti antena) menghantarkanarus bolak-balik, radiasi elektromagnetikdirambatkan pada frekuensi yang samadengan arus listrik.
Terjadinya Induksi Elektromagnetik
Ketika kita menggerakkan kutub magnet memasuki kumparan , jarum galvanometer menyimpang ke salah satu arah.
Ketika magnet berhenti sejenak untuk kembalikeluar, jarum galfanometer kembali menunjuk nol
Ketika magnet kita tarik keluar, jarum galvanometer menyimpang kearah sebaliknya
kembali
terus
Induksielektromagnet
Generator
Transformator
keluar
EfisiensiTransformator
Transmisi Tegangan tinggi
Latihan
Menyimpangnya jarum galvanometer menunjukkan bahwa ketika magnet bergerak memasuki dan keluar dari kumparan, pada ujung-ujung kumparan timbul beda potensial yang menyebabkan timbulnya arus listrik pada kumparan
Beda potensial yang ditimbulkan disebutggl induksi (gaya gerak listrik)
Berbedanya arah penyimpangan jarum galvanometer pada saat magnet masuk dan keluar dari kumparan menunjukkan bahwa arus yang timbul adalah arus bolak-balik (AC)
kembali
terus
Generator
Transformator
keluar
EfisiensiTransformator
Transmisi Tegangan tinggi
Latihan
Induksielektromagnet
Penyebab Timbulnya Ggl Induksi
• Ketika magnet bergerak mendekati dan masuk kedalam kumparan, kumparan mengalami perubahan jumlah garis gaya magnet yang memotong kumparan semakin banyak. Akibatnya timbul beda potensial atau ggl induksi.
Ketika magnet berhenti, kumparan tidak mengalami perubahan jumlah garis gaya magnet,akibatnya tidak timbul beda potensial atau ggl induksi.
Ketika magnet bergerak meninggalkan kumparan, kumparan kembali mengalami perubahan jumlah garis gaya magnet yang semakin sedikit. Akibatnya timbul beda potensial atau ggl induksi yang terbalik.
kembali
terus
Generator
Transformator
keluar
EfisiensiTransformator
Transmisi Tegangan tinggi
Latihan
Induksielektromagnet
Tegangan dan Arus bolak-balik
Induksi elektromagnetik menghasilkan arus listrik dalam dua arah yang saling bergantian. Arus ini disebut arus bolak-bakik
Polaritas tegangan padaujung-ujung kumparan jugaselalu berubah, kadangpositip kadang negatip. Tegangan yang polaritasnyaselalu berubah ini disebuttegangan bolak-balik.
kembali
terus
Generator
Transformator
keluar
EfisiensiTransformator
Transmisi Tegangan tinggi
Latihan
Induksielektromagnet
Faktor-faktor yang Menentukan Besar Ggl
Besarnya ggl induksi bergantung pada tiga faktor, yaitu:
• Banyaknya lilitan kumparan
• Kecepatan keluar-masuk magnet dari dan ke dalam kumparan
• Kuat magnet yang digunakan
A2.03.04.05.0
kembali
terus
Generator
Transformator
keluar
EfisiensiTransformator
Transmisi Tegangan tinggi
Latihan
Induksielektromagnet
Generator
Mesin paling penting yang mengubah dunia gelap menjadi terang ditemukan oleh Michael Faraday dengan mengubah energi kinetik menjadi lergi listrik menggunakan prinsip induksi elektromagnetik.
Mesin ini diberi nama generator
kembali
terus
Generator
Transformator
keluar
EfisiensiTransformator
Transmisi Tegangan tinggi
Latihan
Induksielektromagnet
Prinsip Kerja Generator
Ketika kumparan diputar didalam medan magnet, satu sisi kumparan (biru) bergerak ke atas sedang isi lainnya (kuning) bergerak ke bawah.Kumparan mengalami perubagan garis gaya nagnet yang makin sedikit, sehingga pada kedua sisi kumparan mengalir arus listrik mengitari kumparan hingga posisi kumparan vertikal
Pada posisi vertikal kumparan tidak mengalami perubahan garis gaya magnet sehingga tidak ada listrik yang mengalir pada kumparan
Kumparan terus berputar hingga sisi biru bergerak kebawah dan sisi kuning bergerak keatas.Kumparan mengalami perubahan garis gaya magnet yang bertambah banyak, sehingga pada setiap sisi kumpaan mengalir arus listrik yang berlawanan hingga posisi kumparan horisontal
Pada posisi ini kumparan mendapat garis-gaya magnet maksismum.Kumparan terus berputar dan mengalami perubahan garis gaya magnet yang semakin sedikit sehingga arus listrik yang mengitari kumparan melemah
Pada posisi vertikal kumparan tidak mengalami perubahan garis gaya magnet sehingga tidak ada listrik yang mengalir pada kumparan
Kumparan terus berputar hingga sisi biru bergerak ke atas dan sisi kuning bergerak ke bawah.Kumparan mengalami perubahan garis gaya magnrt yang bertambah banyak, sehingga pada setiap sisi kumpaan mengalir arus listrik yang berlawanan hingga posisi kumparan horisontal
Generator menghasilkan listrik menggunakan prinsip induksi elektromagnetik
kembali
terus
Generator
Transformator
keluar
EfisiensiTransformator
Transmisi Tegangan tinggi
Latihan
Induksielektromagnet
Generator AC
Generator AC atau Altenator adalah pembangkit listrik yang menghasilkan arus listrik bolak-balik
Untuk menghindari melilitnya kabel, dipasang dua buah cincin luncur
kembali
terus
Generator
Transformator
keluar
EfisiensiTransformator
Transmisi Tegangan tinggi
Latihan
Induksielektromagnet
Generator DC
Generator DC menghasilkan arus listrik searah
Untuk menghindari melilitnya kabel dan sekaligus menyearahkan arus listrik dipasang komutator (sepasang cincin belah
kembali
terus
Generator
Transformator
keluar
EfisiensiTransformator
Transmisi Tegangan tinggi
Latihan
Induksielektromagnet
Bagian – bagian Generator
Rotor adalah bagian generator yang berputar
Stator adalah bagian generator yang diam
Rotor Stator
kembali
terus
Generator
Transformator
keluar
EfisiensiTransformator
Transmisi Tegangan tinggi
Latihan
Induksielektromagnet
Generator pada kenyataannya
Pada kenyataannya, rotor pada generator adalah magnet, dan statornya adalah kumparan
Dengan generator seperti ini arus listrik yang dihasilkan adalah arus bolak-balik (AC)
kembali
terus
Generator
Transformator
keluar
EfisiensiTransformator
Transmisi Tegangan tinggi
Latihan
Induksielektromagnet
Penggunaan generator
PLTA (Pembangkit Listrik Tenaga Air)
Pada PLTA generator di gerakkan oleh tenaga air.
Air ditampung pada sebuah dam dan dialirkan melalui pipa ke turbin generator dan memutar turbin tersebut, sehingga generator bekerja.
kembali
terus
Generator
Transformator
keluar
EfisiensiTransformator
Transmisi Tegangan tinggi
Latihan
Induksielektromagnet
PLTN (Pembangkit Listrik Tenaga Nuklir)
Energi nuklir yang duhasilkan digunakan untuk memanaskan air. Uap air yang dihasilkan dialirkan dengan tekanan tinggi untuk memutar turbin generator
kembali
terus
Generator
Transformator
keluar
EfisiensiTransformator
Transmisi Tegangan tinggi
Latihan
Induksielektromagnet
PLTU (Penbangkit Listrik Tenaga Uap)
Pada PLTU, air dipanaskan dengan bahan bakar batu bara. Uap air yang dihasilkan dialirkan dengan tekanan yang tinggi untuk memutar turbin generator
kembali
terus
Generator
Transformator
keluar
EfisiensiTransformator
Transmisi Tegangan tinggi
Latihan
Induksielektromagnet
Pada pembangkit listrik tenaga angin, kincir angin dihubungkan ke turbin generator.
Ketika kincir berputar ditiup angin, turbin juga ikut berputar dan menggerakkan generator.
kembali
terus
Generator
Transformator
keluar
EfisiensiTransformator
Transmisi Tegangan tinggi
Latihan
Induksielektromagnet
Dinamo
Dinamo adalah generator kecil yang biasa dipasang pada kendaraan sepedah, motor atau mobil.
Dinamo sepedah turbinnya diputar dengan menggunakan roda sepedah
kembali
terus
Generator
Transformator
keluar
EfisiensiTransformator
Transmisi Tegangan tinggi
Latihan
Induksielektromagnet
Transformator
Transformator atau trafo adalah alat yang digunakan untuk merubah tegangan listrik AC
kembali
terus
Generator
Transformator
keluar
EfisiensiTransformator
Transmisi Tegangan tinggi
Latihan
Induksielektromagnet
Prisip kerja TransformatorTrafo terbuat dari dua buah kumparan yang dililitkan pada sebuah cincin besi lunak.
Kumparan yang dihubungngkan ke sumber tegangnan disebut kumparan primer dan Kumparan tempat hasil disebut kumparan sekunder
Perhatikan gambar!Ketika saklar disambung, listrik mengalir melalui kumparan primer dan besi lunak berubah menjadi magnet.Jarum galvanometer bergerak sesaat dan kembali ke nol. Mengapa?
Listrik yang dihasilkan oleh kumparan sekunder hanya sesaat karena kumparan ini hanya mengalami perubahan jumlah garis gaya magnet pada saat listrik dinyalakan atau pada saat listrik dimatikan.
Ketika Saklar diputus, listrik berhenti mengalir pada kumparan primer sehingga cincin kehilangan kemagnetannya, dan jarum galvanometer kembali bergerak sesaat dengan arah berlawanan.
Agar kumparan sekunder menghasilkan listrik terus-menerus, maka ia harus mengalami perubahan garis gaya magnet terus menerus, yaitu dengan cara merubah kutup-kutup magnet secara terus menerus
Dengan mengganti arah arus listrik secara terus menerus, maka kutub magnet juga akan berubah secara terus menerus
Dengan menghubungkan kumparan primer ke sumber listrik AC, maka arus listrik selalu berubah, kutub magnet juga selalu berubah dan kumparan sekunder terus mengalami perubahan garis gaya magnet dan menghasilkan listrik secara terus -menerus
kembali
terus
Generator
Transformator
keluar
EfisiensiTransformator
Transmisi Tegangan tinggi
Latihan
Induksielektromagnet
Jenis Transformator
Trafo ada dua jenis, yaitu: Trafo Step-Up dan Trafo Step-Dwon
Trafo Step-Up digunakan untuk menaikan tegangan listrik
Trafo Step-Down digunakan untuk menurunkan tegangan listrik
kembali
terus
Generator
Transformator
keluar
EfisiensiTransformator
Transmisi Tegangan tinggi
Latihan
Induksielektromagnet
Trafo Step-Up
Trafo ini memiliki ciri :Lilitan kumparan primer
lebih sedikit dari pada lilitan kumparan sekunder
Tegangan primer lebih kecil dari tegangan sekunder
kembali
terus
Generator
Transformator
keluar
EfisiensiTransformator
Transmisi Tegangan tinggi
Latihan
Induksielektromagnet
Trafo Step-Dwon
Trafo ini memiliki Ciri:Lilitan kumparan primer
lebih banyak dari lilitan kumparan sekunder
Tegangan primer lebih tinggi dari tegangan sekunder
kembali
terus
Generator
Transformator
keluar
EfisiensiTransformator
Transmisi Tegangan tinggi
Latihan
Induksielektromagnet
Persamaan Transformator
Pada transformator ideal berlaku persamaan:
Np Vp Is
Ns Vs Ip= =
N = jumlah lilitan
V = tegangan (volt)
I = Kuat arus (A)
Daya yang masuk ke trafo sama dengan daya yang keluar dari trafo Pp = Ps
kembali
terus
Generator
Transformator
keluar
EfisiensiTransformator
Transmisi Tegangan tinggi
Latihan
Induksielektromagnet
Contoh:Sebuah trafo memiliki perbandingan lilitan 10 : 2 dihubungkan ke sumber listrik 100V untuk mennyalakan sebuah lampu 25 W. Hitunglah tegangan listrik yang diserap oleh lampu dan kuat arus yang masuk kedalam trafo!
Diket: Np:Ns = 10:2Vp = 100 VPs = 25 W
Dit. Vs = …Ip = …
Jawab:Np:Ns =Vp:Vs10:2 = 100:VsVs = 20 V
Pp = PsVp . Ip = Ps100 . Ip = 25Ip = 0,25 A
kembali
terus
Generator
Transformator
keluar
EfisiensiTransformator
Transmisi Tegangan tinggi
Latihan
Induksielektromagnet
Efisiensi Transformator
Pada kenyataannya setiap penggunaan trafo tidak pernah didapat daya yang masuk sama dengan daya yang keluar.
Daya listrik yang dikeluarkan oleh trafo selalu lebih kecil dari daya listrik yang masuk kedalam trafo
Pp > Ps
Np IsNs Ip=
Daya listrik yang dihasilkan oeleh sebuah trafo tergantung dari efisiensi trafo tersebut
Efisiensi trafo adalah persentase daya yang keluar dari trafo
Ps ηPp
= X 100 %
Pp Ps
kembali
terus
Generator
Transformator
keluar
EfisiensiTransformator
Transmisi Tegangan tinggi
Latihan
Induksielektromagnet
Contoh:Sebuah trafo memiliki perbandingan lilitan kumparan 10:1 dihubungkan ke listrik 100 V untuk menyalakan sebuah lampu 10 W. Jikaefisiensi trafo
75 %, berapakah arus listrik pada kumpaan primer?
Diket: Np:Ns = 10:1Vp = 100 VPs = 7,5W
= 75%
Dit Ip = …Jawab: η = (Ps/Pp)X100 %75 % = 7,5/Pp X 100%
0,75 = 7,5/PpPp = 7,7/0,75 = 10 W
η
Pp = Vp . Ip10 = 100 . IpIp = 0,1 A
kembali
terus
Generator
Transformator
keluar
EfisiensiTransformator
Transmisi Tegangan tinggi
Latihan
Induksielektromagnet
Transmisi Tegangan Tinggi
Liatrik yang kita pakai di rumah dihasilkan di tempat yang sangat jauh. Untuk menghantarkan listrik yang sangat jauh tersebut ada dua cara yaitu dengan arus besar tegangan rendah atau arus kecil dengan tegangan tinggi
Dalam perjalanannya yang melalui kabel yang sangt panjang, listrik menemui hambatan yang sangat besar (semakin panjang kawat penghantar hambatannya semakin besar)
Jika menghantarkan listrik dengan arus besar tegangan rendah, maka energi listrik yang berubah menjadi kalor sangat besar, yaitu dapat dihitung dengan rumus W=I².R.tSelain itu untuk menghantarkan arus listrik yang besar perlu kabel yang tebal, ini memerlukan biaya yang mahal.
Oleh sebab itu dipilih cara kedua, yaitu dengan arus kecil dan tegangan yang tinggi. Selain untuk memperkecil hilangnya energilistrik dalam perjalanan, juga memperkecil kawat yang digunakan. Ini mempermurah biaya.
kembali
terus
Generator
Transformator
keluar
EfisiensiTransformator
Transmisi Tegangan tinggi
Latihan
Induksielektromagnet