Induksi Elektromagnetik

Induksi Elektromagnetik

Induksi elektromagnetik adalah gejala munculnya ggl induksi dan arus listrik induksi pada suatu penghantar akibat perubahan jumlah garis gaya magnet yang memotong kumparan

G Apa yang membuat jarum galvano menyimpang ? Bagaimana hal itu dapat terjadi ?

Apa yang terjadi dengan jarum galvanometer saat penghantar digerakkan memotong garis – garis gaya magnet ? Jika ada penyimpangan jarum galvanometer dapat menjelaskan ada apa pada ke dua ujung penghatar yang dihubungkan pada galvanometer

G Apa yang terjadi saat penghantar digerakkan searah garis – garis gaya magnet ? mengapa jarum galvanometer tidak dapat menyimpang ? Jika jarum galvanometer tidak menyimpang menjelaskan pada kedua ujung penghantar yang dihubungkan dengan galvanometer tidak ada apa ?

G0

G1

Cara menimbulkan GGL Induksi

G • Menggerakkan magnet masuk keluar kumparan • Memutar magnet di depan kumparan

dc

G

• Memutus mutus arus pada kumparan primer yang didekatnya terdapat kumparan sekunder

AC

G

• Mengalirkan arus listrik bolak balik pada kumparan primer yang di dekatnya terdapat kumparan sekunder.

Arah arus listrik induksi • Arah arus lisrik induksi dapat ditentukan dengan hukum Lents : Arah arus listrik induksi sedemikian rupa sehingga melawan perubahan medan magnet yang ditimbulkan.

G

Kutub Utara magnet bergerak mendekati kumparan

Arah arus listrik induksi

G

Kutub Utara magnet bergerak menjauhi kumparan

Arah arus listrik induksi

G

Faktor yang mempengaruhi besar GGL induksi 1. GGL Induksi sebanding dengan kecepatan perubahan flug magnet. G

ΔΦ ε Δt G

Faktor yang mempengaruhi besar GGL induksi 1. GGL Induksi sebanding dengan jumlah lilitan

G

ε N

G

Besar GGL Induksi : 1. Sebanding dengan jumlah lilitan 2. Sebanding dengan kecepatan perubahan jumlah garis gaya magnet yang memotong kumparan

ΔΦ ε  N Δt

ε  ggl induksi (volt) N  jumlah lilitan

ΔΦ  kecepatan perubahan jumlah garis gaya magnet (Weber/s) Δt

contoh • Sebuah kumparan yang memiliki jumlah lilitan 300 lilitan bila terjadi perubahan jumlah garis gaya magnet di dalam kumparan dari 3000 Wb menjadi 1000 Wb dalam setiap menitnya tentukan besar ggl induksi yang dihasilkan ?

ΔΦ ε  N Δt

1000 - 3000 ε  300 60 - 2000 ε  300 60 ε  10000volt

Generator AC

I

F F1 B 1

I1

2

I2

B

2 1

F2

A

D

Saat penghantar pada sisi AB berputar 90o sampai di A1B1 maka penghantar AB memotong garis-garis gaya magnet sehingga pada penghantar AB muncul arus listrik induksi Arah arus listrik induksi pada penghantar AB dapat ditetukan sebagai berikut : Karena penghantar bergerak berlawanan arah jarum jam maka arus listrik induksi harus menghasilkan gaya yang searah jarum jam untuk melawan gerak penghantar. Arus listrik mengalir dari B1 ke A1

B

C

Saat penghantar pada sisi A1B1 berputar 90o sampai di A2B2 maka penghantar A1B1 memotong garis-garis gaya magnet sehingga pada penghantar AB muncul arus listrik induksi Karena penghantar bergerak searah jarum jam maka arus listrik induksi harus menghasilkan gaya yang berlawanan arah jarum jam untuk melawan gerak penghantar. Arus listrik mengalir dari A2 ke B2

Generator DC

F1 1

I1

B 1

A

B

D

C

Saat penghantar pada sisi AB berputar 180o, penghanta AB memotong garis-garis gaya magnet sehingga pada penghantar AB muncul arus listrik induksi Arah arus listrik induksi pada penghantar AB dapat ditetukan sebagai berikut : Karena penghantar bergerak berlawanan arah jarum jam maka arus listrik induksi harus menghasilkan gaya yang searah jarum jam untuk melawan gerak penghantar. Arus listrik mengalir dari B1 ke A1 Arus terputus Penghantar CD menenpai posisi AB dengan arah putaran yang sama arus tetap mengalir ke atas, sehingga aah arus tetap pada satu arah.

Alat-alat yang menggunakan prinsip induksi elektromagnetik 1. Dinamo AC Cincin luncur

Magnet

Sikat karbon Kumparan

Bentuk gelombang AC V t

2. Dinamo dc

Magnet

Sikat karbon Komutator Cincin belah Kumparan

V

Bentukgelombang dc

t

3. Dinamo Sepeda Roda dinamo

Sumbu dinamo Magnet Inti besi kumparan

4. Transformator • Alat untuk mengubah tegangan bolak-balik ( AC ) • Bagian utama Transformator Sumber Tegangan AC

Kumparan primer

Kumparan sekunder

Inti besi

Kumparan primer Inti besi

Kumparan sekunder

Jenis Transformator 1. Transformator step up Ciri – ciri Penaik Tegangan Ns > Np Vs > Vp Is < Ip

Vp

Np

Ns Vs

2. Transformator step down Ciri – ciri Penurun Tegangan Ns < Np Vs < Vp Is > Ip

Vp

Np

Ns

Vs

Persamaan Transformator Pada trnasformator jumlah lilitan transformator sebanding dengan tegangannya.

Np Vp  Ns Vs

• • • •

Np Ns Vp Vs

= Jumlah lilitan primer = Jumlah lilitan sekunder = Tegangan primer = Tegangan sekunder

Transformator ideal jika energi yang masuk pada transformator sama dengan energi yang keluar dari transformator

Wp = Ws Vp. Ip . t = Vs . Is . t

Vp Is  Vs Ip

• Is

= kuat arus sekunder

• Ip

= kuat arus primer

Np

Ns

Vp

Vs Lampu

Primer

Sekunder

Masukan

Keluar

In Put

Out Put

Dicatu

Hasil

Dihubungkan pada sumbertegangan

Dihubungkan pada lampu

Contoh Sebuah transformator memiliki jumlah lilitan primer dan sekunder adalah 6000 lilitan dan 200 lilitan jika kumparan primer transfomator diberi tegangan 240 volt maka tegangan yang dihasilkan transformator adalah

Jawab Np Ns 6000

=

=

200

Vp Vs 240 V

Vs

6000 Vs = 240 V. 200 Vs =

240 V. 200 6000

Vs = 8 volt

Efisiensi Transformator

• Efisiensi Transformator adalah perbandingan energi yang keluar dari transformator dengan energi yang masuk pada transformator η

Ws x100% Wp

Ps η x100% Pp Vs Is η x100% Vp Ip

η Ws Wp Ps Pp

= Efisiensi transformator = energi sekunder = energi primer = daya sekunder = daya primer

Penggunaan transformator pada transmisi energi listrik jarak jauh

20 kV Trafo Step down

Generator PLTA Trafo Step Up

30MW 10000 V

220 V Trafo Step down

Transmisi energi listrik jarak jauh Bila pada PLTA gambar di atas menghasilkan daya 30 MW dan tegangan yang keluar dari generator 10.000 volt akan di transmisikan jika hambatan kawat untuk transmisi 10 Ω.

1. Dengan Arus Besar Kita tentukan kuat arus transmisi

P I V 30.000.000 watt I 10.000 volt I = 3.000 A kuat arus tinggi Daya yang hilang diperjalanan karena berubah menjadi kalor adalah P = I2 R = 3.0002 . 10 = 90 MW daya yang hilang besar

2. Dengan Tegangan Tinggi Kita tentukan kuat arus transmisi

I

P V

30.000.000 watt I 150.000 volt I = 200 A

kuat arus rendah

Daya yang hilang diperjalanan karena berubah menjadi kalor adalah P = I2 R = 2002 . 10 = 0,4 MW

daya yang hilang kecil

Keuntungan Transmisi energi listrik jarak jauh dengan tegangan tinggi : 1. Energi listrik yang hilang kecil 2. Memerlukan kabel yang diameternya kecil sehingga harganya lebih murah