Pertemuan membahas tentang induksi elektromagnetik dan rangkaian arus bolak-balik yang terdiri dari resistor, induktor, dan kapasitor."

1. PERTEMUAN 6_INDUKSI
ELEKTROMAGNETIK
KELOMPOK 14
1.
2.
3.
4.
ADOLFINA GALLA’
MOH. FADLI
FAJRIA
NURHAYATI
A 241 11 059
A 241 11 075
A 241 11 110
A 241 11 093

2. INDUKSI ELEKTROMAGNETIK
• Gejala timbulnya arus listrik dalam suatu
penghantar akibat pengaruh medan magnetik
atau perubahan fluks magnetik.
• Gaya gerak listrik yang timbul antara ujungujung penghantar akibat adanya induksi
elektromagnetik disebut ggl induksi

3. Induksi Elektromagnetik
G

4. Bagaimana memudahkan mengingat arah arus induksi?

5. B
= B.l.v sin
i = /R
i
v
V
B
F
V
i
= -B.l.v sin
sin = 90 =1
i
= -B.l.v
= - NB.l.v

7. Cara menimbulkan GGL Induksi
G
• Menggerakkan magnet masuk keluar kumparan
• Memutar magnet di depan kumparan

8. dc
G
• Memutus mutus arus pada kumparan primer yang
didekatnya terdapat kumparan sekunder

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

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

11. Kutub Utara magnet bergerak mendekati kumparan
Arah arus listrik induksi
G

12. Kutub Utara magnet bergerak menjauhi kumparan
Arah arus listrik induksi
G

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

14. Faktor yang mempengaruhi besar GGL induksi
1. GGL Induksi
sebanding
dengan jumlah
lilitan
G
ε N
G

15. Besar GGL Induksi :
1. Sebanding dengan jumlah lilitan
2. Sebanding dengan kecepatan perubahan jumlah
garis gaya magnet yang memotong kumparan
ε
ΔΦ
N
Δt
ΔΦ
kecepatan perubahan jumlah garis gaya magnet (Weber/s)
Δt

16. Suatu kumparan kawat terdiri dari 500 lilitan dengan diameter 10 cm.
Kumparan ini diletakkan dalam medan magnetik homogen yang berubahubah dari 0,2 menjadi 0,6 wb /m2 dalam waktu 5 milisekon. Hitunglah
GGL imbas yang terjadi dalam kumparan ?
N
l
Diketahui :
N = 500 ; d = 10 cm
r = 5 cm = 5.10-2 m
B = 0,6 – 0,2
= 0,4 wb/m2 .
t = 5ms = 5.10-3 s
0,4 x 7,85.10-3
= 3,14.10-3 wb
Ditanyakan :
= - N
Penyelesaian:
A = .r2 = 3,14 x 5.10-2
= 7,85.10-3 m2 .
= - N
t
t
3,14.10-3
= - 500
5.10-3
= - 314 volt

17. 4. Hukum lenz tentang arah arus induksi
Hukum Faraday hanya menunjukkan besarnya GGL induksi pada
kumparan, dan belum dapat menunjukkan arah arus induksi
dalam kumparan.
Hukum Lens berbunyi : “Arus induksi mengalir pada penghantar
atau kumparan dengan arah berlawanan dengan gerakan yang
menghasilkannya” atau “medan magnet yang ditimbulkannya
melawan perubahan fluks magnet yang menimbulkannya”.

18. a.
Jika kutub U magnet batang di dekatkan kumparan
AB, maka akan terjadi pertambahan garis gaya magnet arah BA
yang dilingkupi kumparan.
b. Sesuai dengan hukum Lens, maka akan timbul garis gaya
magnet baru arah AB untuk menentang pertambahan garis gaya
magnet tersebut.
c.
Garis gaya magnet baru arah AB ditimbulkan oleh arus
induksi pada kumparan.
d. Jika kutub U magnet batang dijauhkan, maka akan terjadi
kebalikannya.

19. 5. Induktor
Induktor adalah komponen elektronik pasif yang dapat
menghasilkan tegangan listrik berbanding lurus dengan perubahan
sesaat dari arus listrik yang mengalir melaluinya. Induktor dapat
menimbulkan medan magnet sesuai dengan kebutuhan. Solenoida
panjang merupakan contoh induktor paling dikenal.

20. Konsep ggl induksi diri sebuah kumparan
Bila saklar ditutup maka
lampu akan menyala, dan
sebagian arus membentuk
medan magnet dan berubah
dari 0 ke maksimum. Karena
kumparan mengalami
perubahan medan magnet
maka kumparan akan timbul
ggl balik. dan terbukti saat
sakalr di buka lampu masih
menyala dan lama -lama mati.

21. Ggl induksi ε yang dihasilkan dalam kumparan ini sendiri, yang
selalu menentang perubahan fluks utama penyebabnya, disebut
ggl induksi diri.
Bagaimana hubungan antara ggl induksi diri ε dengan
perubahan kuat arus utama i yang melalui rangkaian? Ggl
induksi diri ε sebanding dengan laju perubahan kuat arus
terhadap di waktu ( dt ), secara matematis :

22. 

24. a. Konsep induktansi Diri Sebuah Kumparan
Perubahan kuat arus (∆i) yang melalui suatu
kumparan berarti perubahan fluks magnetik
(∆Ф) dalam kumparan. Baik laju perubahan kuat
arus (di/dt) maupun laju perubahan fluks
magnetik (dФ/dt), keduanya menimbulkan ggl
induksi diri ε antara ujung-ujung kumparan.

26. Induktansi kumparan dalam bahan

27. •

29. Aplikasi induksi eletromagnetik

30. Alat- alat yang menggunakan
konsep elektromagnetik adalah :
Dinamo/generator
Transformator

31. Bagian –bagian generator
• Rotor, adalah bagian yang
berputar yang mempunyai
bagian terdiri dari
poros, inti, kumparan, cincin
geser, dan sikat-sikat.
• Stator, adalah bagian yang tak
berputar (diam) yang
mempunyai bagian terdiri dari
rangka stator yang merupakan
salah satu bagian utama dari
generator yang terbuat dari
besi tuang dan ini merupakan
rumah dari semua bagianbagian generator

32. Dinamo
• Generator pembangkit litrik sederhana adalah dinamo pada
sepeda yang digunakan untuk menyalakan lampu.

33. generator
• Pembangkit listrik yang
lebih besar adalah
generator. Generator
merupakan konverter
energi yaitu mengubah
energi kinetik menjadi
energi listrik.
• Generator listrik
pertama kali ditemukan
oleh Faraday pada
tahun 1831

34. Macam Generator
• Berdasarkan tegangan yang dibangkitkan
generator dibagi menjadi 2 yaitu :
1. Generator Arus Bolak-Balik (AC)
2. Generator Arus Searah (DC)

35. Generator AC
• Generator AC ujung-ujung kumparan dihubungkan dengan dua buah
cincin, ggl induksi yang dihasilkan selalu berubah baik besar maupun
arahnya.
a.
Generator listrik ini
terdiri dari sebuah
kumparan kawat (satu loop
yang diperlihatkan) yang
diputar dalam suatu medan
magnetik B oleh usaha
mekanik.
b. Arus i muncul karena
perputaran
kumparanmenyebabkan
terjadinya perubahan fluks
magnetik yang memotong
kumparan.

36. • Pola gelombang yang
dihasilkan

37. Generator DC
• Generator DC ujung-ujung kumparan dihubungkan dengan
sebuah cincin yang dibelah (disebut komutaator) sehingga ggl
induksi yang dihasilkan arahnya tetap sama.

38. Transformator
• Alat yang dapat
merubah tegangan
AC tertentu
ketegangan AC lain
yang diperlukan
beban listrik.

39. Transformator
• Sebuah
transformator
terdiri dari sebuah
kumparan primer
dan kumparan
sekunder, keduanya
dilitkan pada suatu
inti besi. Fluks
magnetik yang
berubah dihasilkan
oleh arus dalam
kumparan primer
menginduksi ggl
dalam kumparan
sekunder.

40. Formulasi transformator

42. Rangkaian arus bolak balik
• Arus litrik bolak balik adalah arus listrik yang memiliki nilai
sesaatnya berubah ubah dari nilai negatif hingga positif.
• Sumber arus bolak-balik adalah generator, arus bolak-balik
yang prinsip kerjanya pada perputaran kumparan dengan
kecepatan sudut ω yang berada di dalam medan magnetik.
Sumber ggl bolak-balik tersebut akan menghasilkan tegangan
sinusoida berfrekuensi f. Dalam suatu rangkaian listrik, simbol
untuk sebuah sumber tegangan gerak elektrik bolak-balik
adalah :

44. 3.Alat Ukur Arus atau Tegangan AC
Alat ukur arus ac adalah
amperemeter ac dan alat ukur
tegangan bolak-balik adalah
Voltmeter ac.
Untuk mengukur tegangan
ac misalnya,kita memutar
tombol pada label V ~ dan
mengatur saklar pilih ac/dc

45. 4. Rangkaian Resistif, Induktif, dan
Kapasitif Murni
Arus dan tegangan bolak-balik yang sefase
dengan sudut fase θ = Ѡt, arus listrik dan
tegangannya dapat di nyatakan oleh persamaan.
V
Vm sin t
i im sin t

46. •Rangkaian murni disebut juga rangkain resistif
adalah rangkaian yang hanya mengandung
hambatan (R) saja.
Pada rangkaian ini V dan i memiliki fase yang
sama, artinya i dan V mencapai harga 0 dan
maksimum bersama-sama. Diagram fasor pada
rangkaian resistif ditunjukkan pada gambar
Vm = RIm atau Im = Vm / R

47. Grafik kuat arus I dan tegangan v pada rangkaian
resistif murni.

48. •Rangkaian induktif adalah rangkaian yang
hanya terdiri atas induktor (kumparan) dengan
mengabaikan hambatan pada kawat kumparan.
Vm = ѠLIm atau Im = Vm / ѠL

49. • Rangkaian arus Bolak-balik untuk
Kapasitor Murni
Rangkaian arus bolak-balik hanya
mengandung kapasitor murni dengan
kapasitas sebesar C, dialiri arus bolak-balik,
i=
sin ωt

50. Muatan listrik q yang dapat disimpan oleh
sebuah kapasitor dengan kapasitor C adalah :
q=Cv
Jika kedua ruas persamaan dideferensialkan
terhadap waktu, maka di peroleh :

51. Dengan mengintegralkan kedua ruas persamaan
kita peroleh :
Berdasarkan persamaan trigonometri maka
diperoleh :

52. Pada kapasitor murni yang dialiri arus ac
i=
sin ωt, kita peroleh beda tegangan
antara ujung-ujung kapasitor murni adalah :
Dengan

53. 1. Reaktansi Kapasitif
Berfungsi sebagai penghambat arus dalam
rangkaian ac untuk kapasitor murni.
2. Sifat kapasitor pada frekuensi mendekati nol (arus
dc)
Berdasarkan persamaan diatas ketika frekuensi
menjadi sangat besar maka Xc mendekati nol dan
ini menunjukkan bahawa kapasitor hampir sama
sekali tidak menghambat arus bolak-balik.

54. 3. Daya pada rangkaian kapasitif murni
Secara rata-rata daya adalah nol dan
sebuah kapasitor dalam rangkaian ac sama
sekali tidak menggunakan energi.
5. Rangkaian seri R,L,dan C
Ketika resistor R saja, induktor L saja, dan
kapasitor C saja yang terdapat pada rangkaian
ac, maka yang berfungsi menghambat arus ac
adalah reaktansi X,

55. yang berturut-turut untuk resistor R, induktor L
dan kapasitor C bernilai :
=R;
Dan
= ωL

56. A. Sudut Fase antara Kuat Arus dan Tegangan
tegangan antara ujung-ujung
resistor, induktor, dan kapasitor yang dialiri
arus bolak-balik
, masing-masing
adalah

57. • Besar Tegangan VAB atau V adalah
• Arah fasor V, yaitu sama dengan beda sudut
fase antara kuat arus dan tegangan dihitung
dengan perbandingan tan.

58. B. Hukum Ohm pada Tiap Komponen

59. C. Impedansi Rangkaian RLC
Efek hambatan total yang dilakukan oleh
resistor R, induktor XL, dan kapasitor XC dalam
rangkaian arus bolak-balik dapat kita gantikan
dengan sebuah hambatan pengganti, yang kita
sebut dengan impedansi Z rangkaian RLC.

60. D. Resonansi pada Rangkaian RLC
Ada 3 kemungkinan sifat rangkaian yang dapat
terjadi pada rangkaian seri RLC, yaitu :
• Reaktansi induktif rangkaian lebih besar
daripada reaktansi kapasitif rangkaian :
• Reaktansi induktif rangkaian lebih kecil
daripada reaktansi kapasitif rangkaian:
• Reaktansi Induktif rangkaian sama dengan
reaktansi kapasitif rangkaian :

61.  Frekuensi resonansi rangkaian RLC
Frekuensi resonansi rangkaian RLC terjadi
ketika reaktansi induktif sama dengan
reaktansi kapasitif.
fr = frekuensi resonansi (Hz)
(rad/s)
L = induktansi induktor (H)
C = kapasitas kapasitor (F)

62.  Kuat arus dan impedansi rangkaian
seri RLC pada keadaan resonansi
• Impedansi Rangkaian
• Kuat Arus Rangkaian