Gambar Berbagai bentuk benda

133

Kemagnetan

BAB XI KEMAGNETAN 1. 2. 3. 4. 5. 6. 7. 8. 9.

Apa yang dimaksud dengan magnet? Bagaimana sifat-sifat kutub magnet? Bagaimana cara membuat magnet? Bagaimana sifat medan magnet di sekitar kawat berarus? Apa faktor yang mempengaruhi besar gaya magnet? Bagaimana prinsip kerja motor listrik? Apa faktor yang mempengaruhi besar GGL induksi? Bagaimana prinsip kerja generator? Bagaimana prinsip kerja transformator?

Dalam kehidupan sehari-hari kita sudah mengenal ada benda yang bersifat magnet, yaitu benda yang dapat menarik besi atau baja. Bentuk benda magnet bermacam-macam, ada yang berbentuk batang persegi (magnet batang), berbentuk batang silinder (magnet silinder), berbentuk jarum (magnet jarum), berbentuk U (magnet ladam) dan berbentuk bulat pipih seperti gambar 11-1 berikut.

Gambar 11-1. Berbagai bentuk benda magnet

Bagaimanakah sifat-sifat sebuah benda magnet? Bagaimakah hubungan kemagnetan dengan listrik? Untuk memahami masalah tersebut, pelajarilah dengan baik seluruh uraian materi dan beberapa percobaan berikut ini.

Buku Pelajaran IPA SMP Kelas IX

133

134

Kemagnetan 11.1. GEJALA KEMAGNETAN

Jika sehelai karton putih di letakkan di atas batang magnet, kemudian permukaannya ditaburi dengan serbuk besi dan diketok-ketok secara perlahan, maka serbuk besi tersebut akan membentuk pola garis-garis melengkung dengan kerapatan yang lebih besar pada bagian ujung-ujung batang magnet tersebut. Tahukah kalian mengapa demikian?

Gambar 11-2. Pola serbuk besi di sekitar magnet batang

Hal itu disebabkan karena disekitar benda magnet ada medan magnet. Medan magnet yang paling besar (memiliki gaya tarik paling kuat) terletak di ujung-ujung batang magnet yang disebut sebagai kutub-kutub magnet. Berarti sebuah magnet memiliki dua kutub magnet dan untuk membedakannya disebut sebagai kutub magnet utara (U) dan kutub magnet selatan (S).

Bagaimanakah cara menentukan kutub-kutub sebuah magnet ? Tugas percobaan 11-1 Prosedur percobaan : 1. Persiapkan dua buah magnet batang, balok kayu (gabus), bejana plastik dan benang. 2. Agar magnet dapat bebas bergerak, maka magnet tersebut dapat digantung dengan tali atau diletakkan di atas balok kayu yang terapung dalam air seperti gambar berikut. 3. Setelah batang magnet diam, beri tanda U di ujung magnet yang selalu menunjuk arah utara dan tanda S di ujung magnet yang selalu menunjuk arah selatan. 4. Ulangi percobaan tersebut dengan menggunakan magnet batang yang lain. Pertanyaan : Kesimpulan apakah yang diperoleh dari hasil percobaan tersebut?

Secara umum kesepakatan yang dipergunakan dalam pemberian nama kutub-kutub magnet adalah sebagai berikut : “ Ujung magnet yang selalu menunjukkan arah utara bumi diberi nama kutub magnet utara, sedangkan ujung magnet yang selalu menunjukkan arah selatan bumi diberi nama kutub magnet selatan”.


134

135

Kemagnetan

Setelah kutub-kutub magnet tersebut diberi nama dengan benar, maka salah satu sifat magnet yang dapat kita diketahui adalah sebagai berikut : “Kutub magnet yang sejenis akan saling tolak-menolak, sedangkan kutub magnet yang berbeda akan saling tarik-menarik”

Tolakmenolak

Tarikmenarik

Gambar 11-3. Medan magnet yang menggambarkan gaya tolak menolak dan tarik menarik

Mengapa kutub-kutub magnet selalu mengarah ke utara dan selatan bumi? Hal itu disebabkan karena “Bumi memiliki sifat kemagnetan, di kutub utara bumi ada kutub selatan magnet bumi, di kutub selatan bumi ada ktutub utara magnet bumi “.

Gambar 11-4. Kemagnetan bumi

Keberadaan magnet bumi dapat menyematkan makhluk hidup dari pengaruh buruk yang ditimbulkan oleh radiasi partikel-partikel bermuatan yang datangnya dari matahari dan luar angkasa. Hal itu disebabkan karena partikelpartikel tersebut dibelokkan oleh medan magnet bumi menuju ke kutub-kutub magnet bumi. Fenomena tersebut dapat kita lihat sebagai kilatan cahaya kutub yang disebut aurora.


135

136

Kemagnetan Bagaimanakah cara, membuat magnet?

Untuk mengetahui hal itu, coba kalian lakukan kegiatan percobaan berikut secara berkelompok. Tugas percobaan 11-2 Prosedur percobaan : 1. Persiapkan sebuah paku cukup besar, kawat tranformator, batere, beberapa paku kecil, magnet batang dan sebuah batang besi (baja).

2. Lilit paku besar dengan kawat trafo dengan jumlah lilitan yang relatif banyak. Hubungkan ujung-ujung kawat dengan batere, lalu dekatkan ujung paku besar itu pada paku-paku yang kecil. Apakah yag terjadi? 3. Gosokkan salah satu kutub magnet pada batang besi (baja) ke satu arah seperti gambar. Setelah gosokan cukup banyak, apakah batang besi (baja) memiliki sifat kemagnetan? Pertanyaan : Kesimpulan apakah yang diperoleh dari hasil percobaan tersebut?

Magnet dapat dibuat dengan dua cara, yaitu dengan memasukkan besi (baja) ke dalam kumparan yang diberi arus listrik, atau menggosokan magnet kesatu arah dipermukaan ke besi (baja) yang akan dijadikan magnet. Magnet yang dibuat dengan menggunakan arus listrik, disebut elektromagnetik (Hal ini akan kita pelajari kemudian). Pembuatan magnet sementara dengan cara menggosok, sering dilakukan oleh para pekerja di bengkel. Misalnya menggosokkan obengnya pada sebuah magnet, agar dapat dipergunakan untuk mengambil baut-baut kecil yang jatuh di tempat sulit untuk diambil dengan tangan. Dalam mempelajari listrik statis, kita sudah mengenal adanya peristiwa induksi listrik. Dalam kemaknetan juga ada peristiwa induksi magnet, untuk mengetahui hal itu, lakukanlah percobaan 11-3 secara berkelompok.


136

137

Kemagnetan Tugas percobaan 11-3 Prosedur percobaan :

1. Persiapkan sebuah, magnet batang , batang besi (baja) kecil, statip, pencepit dan beberapa buah paku kecil. 2. Jepit magnet batang pada statip bagian atas, sehingga salah satu kutubnya menghadap ke abawah. Tepat di bawah kutub magnet tersebut, jepit batang besi (baja) pada statip. 3. Selidiki dengan menggunakan paku kecil, apakah batang besi (baja) memiliki sifat kemagnetan? Pertanyaan : 1. Dimanakah letak kutub utara dan kutub selatan magnet induksi pada batang besi (baja) tersebut? Jelaskan! 2. Kesimpulan apakah yang diperoleh dari hasil percobaan tersebut? Jelaskan!

Peristiwa berubahnya besi atau baja menjadi magnet, pada saat ia berada di dekat sebuah magnet, disebut induksi magnet. 11.2. MEDAN MAGNET DI SEKITAR ARUS LISTRIK Dalam melakukan percobaan (11-2), kita telah dapat membuat elektromagnet dengan cara memasukkan besi atau baja ke dalam kumparan yang diberi arus listrik. Peristiwa tersebut menunjukkan kepada kita, bahwa gejala kemagnetan dapat ditimbulkan oleh arus listrik. Bagaimanakah sifat kemagnetan yang dihasilkan oleh arus listrik? Untuk mengetahui masalah tersebut, coba kalian lakukan kegiatan percobaan 11-4 seperti yang telah dilakukan oleh Hans Christian Oerstead pada tahun 1820. Tugas percobaan 11-4 Prosedur percobaan : 1. Persiapkan sebuah magnet jarum atau kompas, power suplay, lampu kecil (12 V), sakelar dan beberapa kabel penghubung.


137

138

Kemagnetan

2. Buat rangkaian listrik agar lampu dapat menyala dengan terang, pada saat sakelar di tutup (on). 3. Bentangkan salah satu kabel penghubung, agar berada tepat di atas magnet jarum dan sejajar dengan arah kutub-kutub magnet jarum tersebut (lihat gambar). 4. Tutup sakelar agar arus listrik mengalir pada kabel, amati apakah yang terjadi pada magnet jarum? Jelaskan! 5. Ulangi percobaan tersebut tetapi dengan kuat arus yang berbeda, kemudian dengan arah arus yang berbeda. Apakah gerakan magnet jarum mengalami perubahan? Jelaskan! Pertanyaan : Kesimpulan apakah yang diperoleh dari hasil percobaan tersebut? Jelaskan!

Berdasarkan fakta bahwa magnet jarum menyimpang pada saat kabel diberi arus listrik, penyimpangannya bertambah besar kalau kuat arusnya diperbesar, arah penyimpangannya berubah kalau arah arusnya diubah, maka secara umum dapat dikatakan bahwa : 1. Disekitar kawat yang berarus listrik ada medan magnet 2. Semakin besar kuat arus, medan magnetnya akan semakin besar. 3. Arah medan magnet dipengaruhi oleh arah arus Untuk menentukan arah medan magnet, di sekitar kawat yang berarus dapat digunakan kaidah tangan kanan sebagai berikut : “Ibu jari menunjukkan arah arus, jari tangan yang digemgamkan menunjukkan arah medan magnet di sekitar kawat berarus listrik” (Perhatikan gambar 11-5 dengan baik) Gambar 11-5. Arah medan magnet di sekitar kawat berarus listrik

Beberapa contoh alat yang prinsip kerjanya menggunakan elektromagnet adalah sebagai berikut :


138

139

Kemagnetan

Pengangkat besi

Telepo n

Bel listrik

Gambar 11-6. Beberapa alat yang menggunakan elektromagnet

Berdasarkan sifat-sifat medan magnet disekitar arus listrik tersebut, maka cara untuk mendapatkan elektromagnet yang kuat adalah dengan memperbesar kuat arus dan jumlah lilitan kawat pada kumparannya. 11.3. GAYA LORENTZ Dalam kehidupan sehari-hari, kalian pasti pernah bermain mobil-mobilan pakai batere, atau menggunakan blender kipas angin, dan bor listrik.

Gambar 11-7. Mainan dan alat yang menggunakan motor listrik

Untuk menggerakkan mobil-mobilan, kipas angin dan blender, dibutuhkan energi listrik. Berarti di dalamnya ada suatu komponen yang dapat mengubah energi listrik menjadi energi gerak, yaitu motor listrik (elektromotor). Masih banyak contoh peralatan lain yang menggunakan motor listrik. Bagaimanakah prinsip kerja motor listrik ? Untuk mengetahui hal tersebut mari kita lakukan percobaan11-5, seperi yang telah pernah dilakukan oleh H. A. Lorentz (1853-1928).


139

140

Kemagnetan Tugas percobaan 11-5 Prosedur percobaan : 1. Persiapkan power suplay atau batere, sakelar, lampu kecil (12 V), aluminium foil dan beberapa kabel penghubung. 2. Buat rangkaian listrik dengan menggunakan aluminium foil, agar lampu dapat menyala dengan terang, pada saat sakelar di tutup (on). 3. Letakkan magnet U (ladam), agar aluminium foil berada di antara kutubkutub magnet tersebut. 4. Tutup sakelar agar ada arus listrik yang mengalir pada aluminium foil. Amati apakah yang terjadi pada aluminium foil tersebut? Jelaskan! 5. Ulangi percobaan tersebut, tetapi dengan besar kuat arus yang diubah, kemudian arah arus yang diubah, lalu letak kutub magnetnya yang di ubah. Amati apakah yang terjadi pada aluminium foil tersebut? Jelaskan! Pertanyaan : Kesimpulan apakah yang diperoleh dari hasil percobaan tersebut? Jelaskan!

Berdasarkan fakta bahwa aluminium foil di dalam medan magnet nampak melengkung pada saat diberikan arus listrik, kelengkungannya semakin besar kalau arusnya diperbesar, arah lengkungannya berubah kalau arah arusya dibalik, maka dapat kita dikatakan bahwa : 1. Kawat berarus listrik akan mendapatkan gaya magnet, jika diletakkan menyilang dalam medan magnet. 2. Semakin besar kuat arus, gaya magnetnya semakin besar. 3. Arah gaya magnet dipengaruhi oleh arah arus dan arah medan magnet Gaya magnet inilah yang kemudian disebut sebagai gaya Lorentz yang arahnya dapat ditentukan dengan kaidah tangan kanan seperti gambar 11-8.

Gambar 11-8. Arah gaya Lorentz


“ Bila telapak tangan kanan dibuka lebar maka ibu jari menunjukkan arah arus listrik, empat jari tangan lainnya menunjukkan arah medan magnet (dari kutub utara ke kutub selatan), telapak tangan meunjukkan arah gaya Lorentz “.

140

141

Kemagnetan

Secara sederhana konstruksi sebuah motor listrik dapat dilukiskan seperti gambar 11-9. Sebuah magnet permanen dengan kedudukan kutub utara (U) dan selatannya (S) selalu tetap, di antara kedua kutub magnet permanen diletakkan kumparan yang ujung-ujungnya dihubungkan dengan komutator (cincin belah). Komutator selalu bergesekan dengan terminal tegangan listrik (s1 dan s2), kumparan berarus listrik dan menghasilkan medan magnet dengan satu pasang kutub utara dan selatan. Karena ada gaya tarik-menarik dan tolak menolak yang silih berganti antara pasangan kutub magnet permanen dengan pasangan kutub magnet kumparan, maka kumparan akan berputar. Tetapi jika kumparannya hanya satu (komutatornya terbelah dua), putarannya akan tersendat-sendat.

Gambar 11-9. Prinsip kerja motor listrik dan anker

Untuk memperhalus dan mempercepat putaran, jumlah kumparannya harus diperbanyak dan disusun berupa kincir, sehingga kumparan dapat menghasilkan medan magnet dengan pasangan kutub utara dan selatan yang semakin banyak. Maka bentuk komutatornya akan memiliki banyak celah yang biasa disebut anker. 11.4. INDUKSI ELEKTROMAGNET Pada saat mulai mempelajari listrik dinamis, secara sepintas kita telah mengenal berbagai macam sumber tegangan listrik. Salah satu sumber tegangan listrik tersebut dinamo atau generator. Perubahan energi yang terjadi pada dinamo (generator), dari energi gerak menjadi energi listrik dengan cara induksi elektromagnetik. Peralatan lain yang cara kerjanya menggunakan induksi elektromagnetik adalah transformator. Apakah yang dimaksud dengan induksi elektromagnetik ? Untuk mengetahui hal tersebut, mari kita lakukan percobaan 11-6 seperti yang telah pernah dilakukan oleh Michael Faraday pada tahun 1831.


141

142

Kemagnetan Tugas percobaan 11-6 Prosedur percobaan : 1. Persiapkan beberapa kumparan dengan jumlah lilitan berbeda, magnet batang, galvanometer dan beberapa kabel penghubung. 2. Hubungkan ujung-ujung kumparan dengan galvanometer, kemudian gerakkan batang magnet naik-turun di dalam kumparan seperti gambar. Amati apa yang terjadi pada galvanometer? Jelaskan! 3. Apa yang terjadi, jika batang didiamkan di dalam kumparan?

magnet

4. Selidiki apa yang terjadi pada galvanometer, jika gerakan magnet dipercepat? 5. Selidiki apa yang terjadi pada galvanometer, jika lilitan kumparan diperbanyak? Pertanyaan : Kesimpulan apakah yang diperoleh dari hasil percobaan tersebut? Jelaskan!

Berdasarkan fakta bahwa jarum galvanometer menyimpang selama magnet digerakkan, simpangannya semakin besar kalau gerakan magnet dipercepat, simpangannya semakin besar kalau lilitannya diperbanyak, maka dapat kita katakan bahwa : 1. Jika medan listrik dalam kumparan berubah, maka pada ujung-ujung kumparan akan timbul GGL induksi (Gaya Gerak Listrik induksi),. 2. Semakin besar perubahan medan magnet dalam kumparan, semakin besar GGL induksinya. 3. Semakin banyak lilitan pada kumparan, semakin besar GGL induksinya. Peristiwa terjadinya GGL induksi pada ujung-ujung kumparan, akibat adanya perubahan medan magnet di dalam kumparan, disebut induksi elektromagnetik. Kita sudah mengetahui bahwa di sekitar kawat berarus listrik ada medan magnet, jika kuat arus dalam kawat berubah maka medan magnet di sekitar kawat juga ikut berubah. Berdasarkan pengertian tersebut maka peranan gerakan magnet dalam percobaan 11-6, yaitu untuk menghasilkan perubahan medan magnet di dalam kumparan, dapat kita gantikan dengan sebuah kumparan yang kuat arusnya selalu berubah. Untuk memahami hal tersebut dengan baik, marilah kita lakukan percobaan 11-7 secara berkelompok.


142

143

Kemagnetan Tugas percobaan 11-7 Prosedur percobaan : 5. Persiapkan dua buah kumparan, power suplay (batere), sakelar, galvanometer dan beberapa kabel penghubung. 2. Buat rangkaian baterai dan kumparan sehingga bisa ditutup dan dibuka dengan sakelar. 3. Hubungkan kumparan yang lain dengan galvanometer, lalu letakkan berdampingan seperti gambar. 4. Pada saat sakelar dibuka dan ditutup, apakah yang terjadi pada galvanometer? Jelaskan! 5. Ulangi percobaan tersebut dengan memasukkan batang besi ke dalam kumparan pertama. Amati apakah ada perbedaan? Jelaskan! Pertanyaan : Kesimpulan apakah yang diperoleh dari hasil percobaan tersebut? Jelaskan!

Pada saat sakelar dibuka dan ditutup, terjadi perubahan kuat arus listrik di kumparan primer, yaitu dari tidak ada arus menjadi ada arus, atau sebaliknya. Akibatnya medan magnet yang timbul pada kumparan primer juga berubah. Karena kumparan sekunder diletakkan berdampingan dengan kumparan primer, maka perubahan medan magnet pada kumparan primer juga masuk ke dalam kumparan sekunder. Akibatnya di dalam kumparan sekunder terjadi perubahan medan magnet yang akan menimbulkan GGL induksi pada ujung-ujung kumparan sekunder. Hal itu dapat dilihat dari penyimpangan jarum galvanometer yang dihubungkan dengan kemparan sekunder. Jika pada kumparan primer dimasukkan batang besi, maka GGL induksi yang terjadi pada kumparan sekunder akan semakin besar, sebab pada saat besi menjadi magnet, medan magnet besi akan memperkuat medan magnet yang telah dihasilkan oleh arus listrik. 1. Dinamo (generator) Dinamo atau generator adalah mesin pembangkit energi listrik yang dapat mengubah energi gerak menjadi energi listrik dengan cara induksi elektromagnetik. Bagaimanakah prinsip kerja generator ? Secara umum dinamo atau generator yang sederhana, terdiri dari sebuah magnet dengan kedudukan kutub utara (U) dan kutub selatannya (S) tetap.


143

144

Kemagnetan

Di antara kedua kutub magnet ada kumparan yang masing-masing ujungnya dihubungkan dengan sebuah cincin (untuk generator AC), atau komutator (untuk generator DC). Masing-masing cincin atau komutator selalu bergesekan dengan dua sikat sebagai terminal ujung-ujung kumparannya.

Gambar 11-10. Prinsip kerja Generator AC dan DC

Generator AC : Pada saat kumparan diputar, di dalam kumparan terjadi perubahan medan magnet. Dalam satu kali putaran pola perubahan medan magnet adalah besar positip – nol - besar negatip – nol – kembali ke besar positip dan seterusnya. Akibatnya di ujung-ujung kumparan akan timbul GGL induksi bolak-balik. Karena setiap ujung kumparan selalu berhubungan dengan satu cincin dan satu terminal sikat yang tetap, maka pada rangkaian akan mengalir arus bolak-balik (AC) Generator DC : Pada saat kumparan diputar, ujung-ujung kumparannya tetap berhubungan dengan salah satu cincin belah sehingga masing-masing cincin belah secara bergantian bergesekan dengan kedua sikat yang tetap. Karena masing-masing sikat selalu mendapatkan tegangan yang sama dari perubahan yang terjadi pada ujung-ujung kumparan, maka tegangan salah satu sikat akan selalu positip dan satu sikat lagi selalu negatip. Akibatnya pada rangkaian akan mengalir arus searah (DC).

Gambar 11-11. Generator dengan banyak magnet

Bagian yang berputar pada generator disebut rotor, bagian yang diam disebut stator. Pada generator pembangkit tenaga listrik yang besar-besar, bukan kumparan yang menjadi rotor, tetapi magnetnya. Umumnya jumlah kumparan dan kutub-kutub elektromagnet pada generator besar adalah banyak dan kuat, sehingga diperlukan energi yang cukup besar untuk memutar rotor tersebut. Maka dikenal ada PLTA, PLTU, PLTD, PLTG dan PLTN. Istilah-istilah tersebut sudah pahami dalam pelajaran sains yang lalu.


144

145

Kemagnetan 2. Transformator

Peristiwa induksi elektromagnetik yang diperoleh dengan cara perubahan kuat arus, diterapkan pada alat tranformator atau trao. Fungsi transformator adalah untuk menaikkan atau menurunkan tegangan listrik bolak balik (AC). Transformator yang dipergunakan untuk menaikkan tegangan AC disebut stepup, sedangkan yang dipergunakan untuk menurunkan tegangan AC disebut step-down. Pada prinsipnya transformator yang sederhana terdiri dari sebuah inti besi dan dua buah kumparan sebagai kumparan primer dan sekunder. Intinya dibentuk dari lempengan besi tipis-tipis yang dimasukkan kedalam kumparan primer dan sekunder. seperti gambar 11-12.

Gambar 11-12. Transformator

Untuk mengetahui sifat-sifat transformator, mari kita lakukan percobaan 11-8 secara berkelompok. Tugas percobaan 11-8 Prosedur percobaan : 1. Persiapkan beberapa kumparan transformator (jumlah lilitan berbeda-beda), inti besi, power suplay, sakelar, voltmeter AC dan beberapa kabel penghubung. 2. Susun sebuah transformator dengan jumlah lilitan primer dan sekunder yang berbeda 3. Berikan tegangan AC pada kumparan primer dengan harga tertentu (Vp1), kemudian ukur berapa tegangan sekundernya (Vs1)? 4. Ulangi percobaan tersebut beberapa kali, dengan menggunakan jumlah lilitan primer dan sekunder yang lain. Catat semua data yang diperoleh ke dalam tabel berikut. No. percobaan 1 2 3 . .

Np (lilitan) Np1 = ............ Np2 = ............ Np3 = ............ . .

Ns (lilitan) Ns1 = ............. Ns2 = ............. Ns3 = ............. . .

Vp (volt)

Vs(volt)

Vp1 = ............... Vp2 = ............... Vp3 = ............... . .

Vs2 = ............... Vs2 = ............... Vs2 = ............... . .

Pertanyaan : Kesimpulan apakah yang diperoleh dari hasil percobaan tersebut? Jelaskan !

Secara umum dapat diketahui bahwa perubahan tegangan yang terjadi pada kumparan transformator adalah sebagai berikut :


145

146

Kemagnetan

“Perbandingan tegangan antara kumparan primer dan sekunder sebuah transformator adalah sama dengan perbandingan jumlah lilitan antara kumparan primer dan sekunder. Dalam bentuk persamaan dapat dituliskan sebagai berikut : Vp : Vs = Np : Ns Dengan : Vp Vs Np Ns

= = = =

.................................. (11-1)

tegangan pada kumparan primer, satuannya volt (V) tegangan ada kumparan sekunder, satuannya volt (V) jumlah lilitan pada kumparan primer Jumlah lilitan pada kumparan sekunder

Untuk transformator ideal, energi pada kumparan primer sama dengan energi pada kumparan sekunder (tidak ada energi yang hilang pada saat pemindahan energi dari kumparan primer ke kumparan sekunder). Berdasarkan pemikiran tersebut, maka perbandingan kuat arus antara kumparan primer dan sekunder dapat ditentukan yaitu : Wp = Ws V p Ip t = V s Is t Ip : Is = Vs : Vp = Ns : Np

......................... (11-2)

“ Berarti perbandingan kuat arus kumparan primer dan sekunder sama dengan perbandingan jumlah lilitan kumparan sekunder dan primer “. Peranan transformator sangat dibutuhkan dalam jaringan transmisi energi listrik jarak jauh. Sebab sebelum energi listrik ditransmisikan ke tempat-tempat yang jauh, tegangan yang relatif kecil dari generator harus dinaikkan dulu menjadi tegangan tinggi dengan menggunakan transformator step up. Sebagai contoh daya listrik sebesar 125 MW dari PLTA Jatiluhur, ditransmisikan dengan tegangan 150.000 V ke Jakarta dan Bandung. Pada saat akan dikirim ke konsumen yaitu ke kawasan industri dan perumahan, tegangan yang tinggi tersebut kembali diturunkan secara bertahap dengan menggunakan transformator step down agar menjadi 220 volt. Penggunaan tegangan tinggi dalam transmisi tenaga listrik jarak jauh akan lebih menguntungkan, sebab dengan menggunakan tegangan tinggi energi listrik tersebut akan mengalir dengan kuat arus yang relatif lebih kecil, sehingga : a. kawat yang digunakan dalam jaringan transmisi, tidak perlu yang terlalu besar b. kehilangan energi dalam bentuk panas diperjalanan, akan menjadi lebih kecil.


146

147

Kemagnetan

Gambar 11-13. Skema transmisi energi listrik jarak jauh

Contoh Soal dan Jawabannya Sebuah transformator ideal memiliki perbandingan lilitan primer dan sekunder 1 : 10. Jika tegangan primernya 220 V, tentukan : a. Tegangan sekundernya b. Kuat arus primer, jika kuat arus sekunder 2 A. Diketahui

: Np : Ns = 1 : 20 Is = 2 A Vp = 220 V

Ditanyakan : Vs = ..... ? dan Ip = ..... ? Jawaban

: Np : Ns = Vp : Vs 1 : 20 = 220 : Vs

Vs =4400 V

Vp : Vs = Is : Ip 220 : 4400 = 2 : Ip


Ip 

2 ( 4400)  40 A 220

147

148

Kemagnetan TUGAS MERANGKUM

Untuk menata kembali seluruh pengetahuan yang telah kalian peroleh dari bab ini, sekarang cobalah membuat rangkuman dengan menjawab pertanyaan berikut : 1. 2. 3. 4. 5. 6. 7. 8. 9. 10. 11. 12. 13. 14. 15.

Apa yang dimaksud dengan magnet? Bagaimana sifat-sifat kutub magnet? Bagaimana cara menentukan kutub-kutub magnet? Bagaimana cara membuat magnet? Apa yang dimaksud dengan elektromanet? Bagaimana cara menentukan arah medan magnet disekitar kawat berarus listrik? Apa yang dimaksud dengan gaya Lorentz? Apa faktor-faktor yang mempengaruhi besar gaya Lorentz? Alat apa yang prinsip kerjanya menggunakan gaya Lorentz? Apa yang dimaksudkan dengan induksi elektromagnetik? Apa faktor-faktor yang mempengaruhi besar GGL induksi? Alat apa yang prinsip kerjanya menggunakan induksi elektromagnetik? Apa perbedaan elektromotor, generator dan transformator? Apa yang dimaksud dengan transformator ideal? Bagaimana hubungan tegangan, kuat arus dan jumlah lilitan pada transformator?

SOAL-SOAL UNTUK LATIHAN A. Bentuk Soal Pilihan Ganda Pilih salah satu alternatif jawaban yang paling benar, dengan jalan memberikan tanda silang (X) pada lembar jawaban yang telah disediakan 1. Alat yang dapat mengubah energi gerak menjadi energi listrik adalah : ..... A. Elektromotor B. Adaptor C. Transformator D. Generator Berikan alasan mengapa kalian menjawab demikian : ................................... 2. Trasformator dapat dipergunakan untuk : ..... A. Mengubah tegangan listrik AC menjadi DC B. Mengubah energi listrik menjadi energi gerak C. Menaikkan atau menurunkan tegangan listrik DC D. Menaikkan atau menurunkan tegangan listrik AC Berikan alasan mengapa kalian menjawab demikian : ...................................


148

149

Kemagnetan

3. Ada 4 buah kutub magnet dengan sifat A ditarik B, dan C ditolak B tetapi ditarik D. Jika D kutub utara magnet, maka: A. A kutub utara, B kutub selatan, dan C kutub utara B. A kutub selatan, kutub utara,dan C kutub selatan C. A kutub utara, B kutub selatan, dan C kutub selatan D. A kutub selatan , B kutub utara, dan C kutub utara Berikan alasan mengapa kalian menjawab demikian : ................................... 4. Jika kawat berarus listrik diletakkan dalam medan magnet seperti gambar, maka kawat akan melengkung ke arah : ..... A (atas)

5. U i

S B (bawah)

A. B. C. D.

A (atas) B (bawah) U (kutub magnet utara) S (kutub magnet selatan)

Berikan alasan mengapa kalian menjawab demikian : ................................... 6. Muatan listrik akan mendapatkan gayalorentz jika : ..... A. Diam di dalammedan magnet C. Bergerak dalam medan magnet B. Bergerak di dalam medan listri D. Diam di dalam medan listrik Berikan alasan mengapa kalian menjawab demikian : ................................... 7. Komponen pada motorlistrik yang berfungsi agar motorlistrik dapat berputar ke satuarah disebut : ..... A. Rotor B. Stator C. Komutator D. Elektromotor Berikan alasan mengapa kalian menjawab demikian : ................................... 8. Kita sering melihat gardu listrik di suatu lingkungan perumahan. Alat listrik yang terdapat pada gardu-gardu listrik tersebut adalah : ..... A. Transformator B. Generator C. Adaptor D. Elektromotor Berikan alasan mengapa kalian menjawab demikian : ...................................


149

Kemagnetan

150

B. Bentuk Soal Uraian 1. Jelaskan, mengapa di utara bumi ada kutub selatan magnet bumi dan di selatan bumi ada kutub utara magnet bumi? 2. Bagaimana cara membuktikan bahwa di sekitar kawat berarus ada medan magnet? 3. Mengapa batang magnet yang diam di dalam kumparan, tidak menimbulkan GGL induksi di ujung-ujung kumparan ? Jelaskan ! 4. Apa yang dimaksud dengan transformator ideal, dan mengapa di dalam praktek tidak pernah ada transformator yang ideal? Jelaskan! 5. Mengapa transmisi energi listrik jarak jauh lebih menguntungkan dengan menggunakan tegangan tinggi. 6. Sebuah transformator step down dipakai untuk menurunkan tegangan AC dari 220 V menjadi 12 V dengan kuat arus sekunder sebesar 1 A. Jika transformator dianggap ideal, berapakah kuat arus pada kumparan primernya? 7. Sebuah transformator step up dipakai untuk menyalakan lampu 60 watt 220 V dari tegangan listrik AC 110 V. Jika efisiensi transformator 80%, tentukan kuat arus yang mengalir pada kumparan primer.


150

Gambar Berbagai bentuk benda

Recommend Documents