Cara Kerja Alat Dengan Induksi Elektromagnetik
Cara Kerja Alat Dengan Induksi Elektromagnetik - Beberapa alat telah dibuat dengan menggunakan listrik untuk menimbulkan sifat magnetnya. Sebaliknya jika magnet timbul disekitar arus listrik maka sebaliknya arus listrik dapat ditimbulkan oleh gaya magnet. Michael Faraday menunjukkan bahwa dengan mengerak-gerakan magnet dalam kumparan maka akan menghasilkan arus listrik.
Arus listrik yang timbul dari hasil gerakan magnet ini disebut arus induksi. Arah arus induksi adalah bolak balik. Percobaan Faraday juga menunjukkan bila jumlah garis gaya magnet yang masuk dalam kumparan berubah, maka pada ujung-ujung kumparan timbul gaya gerak listrik (GGL). Gaya gerak listrik tersebut disebut GGL induksi.
Makin cepat perubahan garis gaya magnet masuk dalam kumparan, makin besar GGL induksi yang timbul. Makin banyak lilitan kawat pada kumparan, makin besar GGL induksi yang timbul. Jumlah garis gaya magnet yang masuk dalam kumparan dapat berubah dengan cara sebagai berikut.
1. Mengerakkan magnet batang keluar masuk kumparan.
2. Memutar magnet dekat kumparan.
3. Mendekatkan kumparan pada kutub magnet.
4. Memutus-mutus arus primer untuk menginduksi arus sekunder pada kumparan lain.
A. Cara Kerja Dinamo
Induksi elektromagnetik banyak digunakan untuk mengubah energi kinetik menjadi energi listrik sepeti dalam dinamo sepeda. Dinamo dibedakan dalam dinamo arus bolak balik dan dinamo arus searah. Dinamo pada dasarnya terdiri dari sebuah kumparan yang berputar dalam medan magnet. Kedua ujung kawat dihubungkan menggunakan dua buah cincin tembaga yang disekat satu sama lain. Pada masing-masing cincin diletakan karbon yang akan menjadi penghubung rangkaian dalam dinamo dengan luar dinamo.
GGL yang timbul dari dinamo bersifat bolak balik, sehingga arus yang timbul juga arus bolak-balik. Arus bolak balik atau alternating current sering disingkat sebagai AC. Dinamo arus bolak balik dapat diubah menjadi dinamo arus searah. Pengubahan dilakukan dengan menggunakan dua cincin belah yang disekat satu sama lain. Cincin belah tersebut disebut komutator. Komutator antara lain digunakan dalam motor listrik (elektromotor).
Arus bolak balik dalam kawat kumparan diubah menjadi arus searah dalam rantai aliran luar. Ketika AB dan CD berada di depan kutub utara magnet, arus mengalir dari depan ke belakang. Sikat P tetap menjadi kutub positif dan sikat Q menjadi kutub negatif.
Pada saat arus berbalik arah, kedua cincin belah dihubungkan sebentar. Hubungan sesaat itu membuat arus tetap mengalir dari P ke Q. Pada saat arus berbalik arah GGL bernilai nol. Arus searah atau direct current disingkat DC.
Pada motor listrik yang lebih kuat, kumparan yang digunakan lebih banyak lagi. Demikian pula gelang-gelang belahnya. Kumparan-kumparan terletak dalam alur-alur silider besi yang berfungsi sebagai jangkar. Ujung tiap kumparan berakhir pada komutator.
Kumparan yang berputar harus dilekatkan sedemkian rupa. Bila salah satu sisi kawat berada di depan kutub utara, sisi kawat yang lain berada di depan kutub selatan. Semua kumparan diatur sedemikian rupa sehingga terjadi suatu rangkaian tertutup. Dinamo yang berukuran besar disebut generator. Generator AC dapat temukan pada mesin pembangkit listrik.
B. Cara Kerja Transformator
Selain generator, prinsip induksi elektromagnetik digunakan dalam transformator atau trafo. Tranformator adalah alat yang digunakan untuk mengubah tegangan. Transformator yang mengubah tegangan rendah menjadi tegangan tinggi disebut transformator step up, sedangkan yang bekerja sebaliknya yaitu mengubah tegangan tinggi menjadi tegangan rendah disebut transformator step down.
Alat ini mempunyai inti besi yang tak berujung pangkal dan terdiri dari beberapa lapis tipis yang disekat satu sama lain. Pada inti besi terdapat dua kumparan. Kumparan yang dihubungkan dengan arus yang hendak diubah tegangannya disebut kumparan primer, sedangkan kumparan yang dihubungkan dengan tegangan baru disebut kumparan sekunder.
Pada transformaror step up jumlah lilitan kumparan primernya lebih sedikit dibanding lilitan pada kumparan sekunder. Sedangkan pada transformator step down jumlah lilitan pada kumparan primer lebih banyak dibanding pada kumparan sekunder. Pada transformator berlaku hubungan jumlah lilitan dan tegangan sesuai persamaan:
Pada transformator juga berlaku hukum kekekalan energi. Jika energi yang masuk persatuan waktu adalah VpIp dan energi yang keluar adalah
VsIs maka diperoleh VpIp = VsIs
Sehingga pada transformator ideal berlaku
Dengan: Vp = tegangan primer
Vs = tegangan sekunder
np = jumlah lilitan primer
ns = jumlah lilitan sekunder
Ip = arus primer
Is = arus sekunder
C. Efisiensi Transformator
Gaya gerak listrik (GGL) induksi pada suatu kumparan akan menimbulkan arus induksi. Arus induksi ini membentuk lingkaran-lingkaran kecil yang arahnya tegak lurus terhadap arah garis-garis gaya medan magnet. Arus yang melingkar ini disebut arus pusar atau arus eddy. Arus pusar di dalam kumparan akan menimbulkan kalor. Arus pusar ini akan merugikan karena sebagian energi listrik akan berubah menjadi kalor.
Di dalam transformator timbulnya kalor ini tidak dapat dihindari, tetapi dapat dikurangi dengan membuat inti besi berupa lapisan-lapisan besi tipis. Makin kecil kalor yang timbul, makin besar efisiensi transformator. Sesuai dengan hukum kekekalan energi, energi yang masuk pada kumparan primer akan keluar pada kumparan sekunder dan sebagian berubah menjadi kalor. Energi listrik yang keluar dari kumparan sekunder selalu lebih kecil dari energi yang masuk pada kumparan primer.
Efisiensi transformator merupakan perbandingan antara daya sekunder (daya keluaran) dan daya primer (daya masukan). Nilai efisiensi transformator dirumuskan sebagai berikut.
Keterangan:
n = efisiensi transformator (%)
Ps = daya pada kumparan sekunder (watt)
Pp = daya pada kumparan primer (watt)
Transformator banyak digunakan dalam radio, televisi dan barang elektronik lainnya. Transformator besar digunakan di pembangkit tenaga listrik. Dinamo arus bolak balik di pusat tenaga listrik menghasilkan tegangan listrik 5000 V - 10000 V, dengan transformator step up diubah menjadi 150.000 V.
Dari transformator tegangan dialirkan melalui kabel-kabel tegangan tinggi. Sebelum masuk ke kota tegangan diturunkan dengan transformator step down sampai kira-kira 20.000 V. Kemudian dialirkan ke gardu kecil sehingga sampai di rumah dengan tegangan 220 V.
Penting Untuk Diingat
- Magnet merupakan benda yang dapat menarik benda lain yang merupakan bahan ferromagnetik. Jenis magnet seperti bijih besi disebut magnet alam, sedangkan jenis magnet yang dibuat disebut magnet buatan.
- Gaya tarik magnet terbesar terdapat pada kutub-kutub magnetnya. Kutub utara selalu menunjukkan ke arah utara Bumi sedangkan kutub selatan selalu menunjukkan ke arah selatan Bumi. Kutub-kutub senama (sejenis) akan tolak menolak dan kutub-kutub yang tidak senama (tidak sejenis) akan tarik menarik.
- Cara membuat magnet dapat dilakukan dengan cara digosok, induksi magnet dan dengan menggunakan aliran listrik arus searah.
- Cara menghilangkan magnet dapat dilakukan dengan memukul-mukul magnet, memanaskan, menjauhkan dari magnet penginduksi dan dengan menggunakan aliran listrik arus bolak-balik.
- Medan magnet ialah ruang di mana sebuah benda yang berada di dalam ruang itu mendapat gaya magnet. Makin besar kekuatan suatu magnet, makin besar pula medan magnetnya.
- Bumi dapat dianggap sebagai sebuah magnet yang sangat besar. Kutub selatan magnet bumi berada di sekitar kutub utara bumi, sedangkan kutub utaranya berada di sekitar kutub selatan bumi. Letak kutub magnet bumi tidak tepat berimpit dengan kutub bumi.
- Arah medan magnet ditentukan dengan kaidah tangan kanan, jika ibu jari menunjukkan arah garis gaya magnet.
- Magnet buatan terutama yang dibuat dengan cara menerapkan arus listrik, banyak digunakan pada berbagai alat antara lain berupa kompas, alat listrik, telepon, dan telegraf.
- Gaya dari magnet yang ditimbulkan dapat membuat penghantar berputar, gaya tersebut disebut gaya Lorentz. Arah gaya lorentz berdasarkan kaidah tangan kanan.
- Gaya lorentz diterapkan dalam cara kerja motor listrik dan Galvanometer.
- Induksi elektromagnetik ditimbulkan dengan menggunakan magnet disekitar arus listrik. Arus listrik yang timbul dari hasil gerakan magnet ini disebut arus induksi.
- Prinsip induksi elektromagnetik digunakan dalam prisnsip kerja generator dan transformator.
Demikianlah Cara Kerja Alat Dengan Induksi Elektromagnetik, selamat belajar
