Bab 1 kemagnetan

79,210 views

Published on

1 Comment
11 Likes
Statistics
Notes
No Downloads
Views
Total views
79,210
On SlideShare
0
From Embeds
0
Number of Embeds
165
Actions
Shares
0
Downloads
1,307
Comments
1
Likes
11
Embeds 0
No embeds

No notes for slide

Bab 1 kemagnetan

  1. 1. KATA PENGANTAR PENASEHAT : Drs. H. Mu 誕 d, SE, MM, M.Pd Assalamualaikum Wr. Wb. PEMBINA : Puji syukur senantiasa kami panjatkan kepada Allah SWT, karena atas segala limpahan rahmat MKKS Kabupaten Lamongan dan karunia-Nya kami dapat menyelesaikan Materi & soal Latihan FISIKA Kelas IX Semester Genap PENELAAH : 2009/2010 SMP Negeri se Kabupaten Lamongan H. M. Ubaidillah Ma 痴 hum, M.Pd dengan baik. Kami berupaya bersama-sama seluruh guru REDAKSI PELAKSANA : bidang studi FISIKA di Kabupaten Lamongan H. Suwignyo, SE memecahkan hambatan dalam pengajaran di sekolah dengan menyusun bahan perlengkapan TEAM PENULIS NASKAH : ajar sejenis materi dan latihan soal ini, mudah- Mujianto, S.Pd mudahan sedikit membantu kesulitan tersebut. Bahan ajar ini merupakan bahan pelengkap Mudzakkir, S.Pd ajar yang disesuaikan dengan Kurikulum Tingkat Syamsiyah, S.Si Satuan Pendidikan tahun 2006 (KTSP). Berdasarkan kondisi di lapangan model pelengkap TEAM EDITING ajar seperti ini sangat membantu baik oleh guru Musyawarah Guru Mata Pelajaran lebih-lebih oleh siswa, mengingat materi ajar yang (MGMP) IPA Fisika SMP Negeri sangat padat dengan keterbatasan waktu dan Kabupaten Lamongan sarana pembelajaran di sekolah juga belum memadai. DESIGN GRAFIS / ILLUSTRATOR : Bahan ajar ini disusun dengan Hj. Merry Sulistyowati, S.Pd mengedepankan berbagai aspek belajar siswa Dariyat Mono M yang baru "student oriented" yaitu belajar berpusat pada siswa dengan langkah-langkah : Moh. Zaed Pemilihan materi pokok ajar (materi essensial) Bentuk pelatihan bervariasi penggunaan SETTING / LAY OUT : media pembelajaran. Murtadlo Husni Evaluasi dan pengayaan yang terukur. Moch. Arief Sulistiono Semoga bahan ajar ini dapat meningkatkan Ahmad Muklisin motivasi belajar siswa dan dapat meningkatkan prestasi belajarnya. Wassalamualaikum Wr. Wb. PENERBIT DAN PERCETAKAN Lamongan, Januari 2010 PENULIS KARYA PUSTAKA MANDIRIDs. Puter, RT 3/1 Kembangbahu Lamongan Telp. (0322) 7709612, 08121795468 MGMP IPA FISIKA SMP Kelas IX Semester Genap Kab. Lamongan 1
  2. 2. Standar Kompetensi: 4. Memahami konsep kemagnetan dan penerapannya dalam kehidupan sehari-hari. Kompetensi Dasar: 4.1 Menyelidiki gejala kemagnetan dan cara membuat magnet 4.2 Mendeskripsikan pemanfaatan kemagnetan dalam produk teknologi 4.3 Menerapkan konsep induksi elektromagnetik untuk menjelaskan prinsip kerja beberapa alat yang memanfaatkan prinsip induksi elekstromagnetik. Ringkasan MateriA. KEMAGNETAN  Magnet Kata Magnet berasal dari kata Magnesia, yaitu suatu daerah yang termasuk wilayah kerajaan Yunani kuno tempat ditemukannya batuan yang dapat menarik benda-benda dari besi beberapa abad sebelum masehi. Dengan perkembangan dan kemajuan teknologi manusia dapat menciptakan magnet yang berasal dari besi, baja, dan campuran beberapa logam lainnya untuk memenuhi kebutuhannya. Pengelompokan magnet dapat dibedakan atas: 1. Menurut bentuknya: magnet batang, magnet silinder, magnet jarum dan magnet ladam. 2. Menurut asalnya: magnet alami dan magnet buatan. 3. Menurut sifat kemagnetannya: magnet tetap (permanen) dan magnet sementara (remanen). Magnet alam adalah magnet yang ditemukan di alam, biasanya berupa batuan yang dapat menarik besi yang ada di dekatnya. Magnet buatan adalah magnet-magnet yang sengaja dibuat oleh manusia untuk memenuhi kebutuhan hidupnya. Magnet jenis ini biasanya dibuat dari besi atau baja. Magnet tetap atau magnet permanen adalah magnet-magnet yang mempunyai sifat kemagnetan yang sukar dihilangkan. Magnet jenis ini biasanya dibuat dari baja. Magnet sementara adalah magnet-magnet yang mempunyai sifat kemagnetan yang mudah hilang/dihilangkan karena suatu sebab.2 MGMP IPA FISIKA SMP Kelas IX Semester Genap Kab. Lamongan
  3. 3.  Benda Magnetik dan benda Non Magnetik Benda-benda yang ada di sekitar kita berdasarkan sifat kemagnetannya dapat dibedakan menjadi 2 macam, yaitu: 1. Benda Magnetik Benda magnetik adalah benda-benda yang dapat dipengaruhi (ditarik/ditolak) oleh magnet. Benda magnetik dapat dibedakan menjadi 3 yaitu: a. Feromagnetik, yaitu benda-benda yang dapat ditarik kuat oleh magnet dan dapat dibuat menjadi magnet. Contoh: besi, baja, cobalt, nikel b. Paramagnetik, yaitu benda-benda yang ditarik lemah oleh magnet dan tidak dapat menjadi magnet. Contoh: mangan, platina, aluminium dan uranium c. Diamagnetik, yaitu benda-benda yang seolah-olah ditolak oleh magnet dan tidak dapat dibuat menjadi magnet. Contoh: bismut, seng, emas 2. Benda non Magnetik Benda non magnetik adalah benda-benda yang tidak dapat ditarik oleh magnet. Contoh: kertas, kayu, plastic, kaca Cara membuat Magnet Untuk membuat magnet dapat dilakukan dengan 3 cara sebagai berikut: 1. Dengan cara menggosok, yaitu: menggosokkan ujung magnet permanen pada permukaan benda bahan magnet, misalnya besi digosok dengan magnet yang arah sama dan berulang-ulang. Bahan magnet ini akhirnya bersifat seperti magnet batang yang mempunyai dua kutub, dan kemagnetannya bersifat permanen. 2. Dengan mengalirkan arus listik DC/electromagnet, yaitu: mengalirkan arus lstrik pada kumparan yang di bagian tengahnya dimasukkan inti besi (misal paku yang besar). Magnet yang dibuat dengan cara ini mempunyai sifat kemagnetan yang remanen, artinya hanya bersifat sebagai magnet sewaktu dialiri arus listrik saja. Kutub magnet yang diperoleh dapat ditentukan dengan menggunakan kaidah tangan kanan Oerstead. (di bahas berikutnya). MGMP IPA FISIKA SMP Kelas IX Semester Genap Kab. Lamongan 3
  4. 4. 3. Dengan cara induksi magnet yaitu: mendekatkan benda yang bukan magnet dengan magnet permanen sehingga benda tersebut akan bersifat sebagai magnet. Gambar cara membuat magnet Sifat kemagnetan suatu benda akan berkurang atau hilang jika mengalami hal-hal sebagai berikut 1. Sering jatuh 2. Sering dipukul-pukul 3. Dibakar atau dipanaskan pada suhu yang tinggi. 4. Sering dialiri arus AC 5. Penyimpanan magnet yang salah (penyimpanan magnet haruslah berpasangan dengan posisi kutub berlawanan dan harus dikunci dengan batang besi biasa). Dengan demikian garis gaya magnetnya akan berputar di dalam magnet saja).  Sifat-sifat Magnet Sebuah benda dapat dikatakan Magnet bila mempunyai sifat-sifat sebagai berikut: 1. Dapat menarik benda-benda magnetik. 2. Mempunyai dua kutub yaitu kutub utara dan kutub selatan. 3. Bagian kutub magnet mempunyai gaya tarik terbesar. 4. Berlaku hukum utama kemagnetan yaitu: a. Kutub magnet senama/sejenis bila didekatkan akan tolak-menolak. b. Kutub magnet tak senama/tak sejenis bila didekatkan akan tarik-menarik.  Magnet Elementer4 MGMP IPA FISIKA SMP Kelas IX Semester Genap Kab. Lamongan
  5. 5. Untuk menerangkan beberapa hal tentang kemagnetan seorang fisikawan yang bernama Weber menyusun hipotesisnya sebagai berikut: 1. Besi atau baja terdiri dari atom-atom magnetik yang disebut magnet elementer yang mempunyai kutub utara dan kutub selatan. 2. Magnet elementer pada besi mudah diarahkan sehingga dengan mudah dapat dibuat menjadi magnet, sedangkan pada baja magnet elementernya sukar diarahkan sehingga sulit untuk dibuat menjadi magnet. 3. Pada besi bukan magnet, magnet elementernya tidak teratur dan berbentuk lingkaran- lingkaran tertutup. 4. Bila sebatang magnet dipotong menjadi dua atau lebih maka bagian-bagian itu akan merupakan magnet baru. Pada prinsipnya membuat magnet adalah suatu proses penyearahan/pengaturan posisi magnet elementer sehingga teratur dan terarah susunan kutub magnetnya. Besi mudah menjadi magnet dibandingkan dengan baja karena magnet elementer pada besi mudah diatur dan diarahkan, sedangkan pada baja sukar, sehingga sifat kemagnetan besi mudah hilang dibandingkan baja. Medan Magnet Medan magnet adalah suatu daerah yang masih dapat dipengaruhi oleh gaya magnet. Pola medan magnet berupa garis khayal berbentuk lengkung yang berasal dari kutub utara menuju kutub selatan magnet. Pola bentuk ini biasanya disebut garis gaya magnet atau fluk magnetik. MGMP IPA FISIKA SMP Kelas IX Semester Genap Kab. Lamongan 5
  6. 6.  Kemagnetan Bumi Bumi dapat dianggap sebagai magnet raksasa yang mempunyai kutub utara dan kutub selatan. Kutub utara magnet bumi terletak di sekitar kutub selatan bumi dan kutub selatan magnet bumi berada di sekitar kutub utara bumi. Letak kutub-kutub magnet bumi tidak berhimpitan dengan kutub-kutub bumi. Hal ini berarti arah yang ditunjukkan oleh jarum kompas tidak tepat pada arah utara selatan bumi tetapi agak menyimpang dari arah utara selatan bumi. Sudut penyimpangan yang dibentuk oleh jarum kompas terhadap arah selatan bumi disebut sudut deklinasi. Bila kutub utara jarum kompas menyimpang ke arah timur (ke kanan) maka sudut deklinasinya positif, dan sebaliknya bila kutub utara jarum kompas menyimpang ke arah barat (ke kiri) maka sudut deklinasinya negatif. Bila beberapa daerah mempunyai sudut deklinasi yang sama disebut Isogon. Besar sudut deklinasi suatu tempat berubah-ubah dari tahun ke tahun.6 MGMP IPA FISIKA SMP Kelas IX Semester Genap Kab. Lamongan
  7. 7. Selain membantuk sudut terhadap arah utara selatan bumi, jarum kompas juga membentuk sudut terhadap bidang datar. Sudut kemiringan yang dibentuk oleh jarum kompas terhadap bidang datar disebut sudut inklinasi. Sudut inklinasi positif terjadi bila kutub utara jarum kompas menunjuk kea rah bawah dan sebaliknya sudut inklinasinya negatif bila kutub utara jarum kompas menunjuk ke arah atas. Beberapa tempat yang memiliki sudut inklinasi yang sama disebut Isoklin. Di daerah kutub mempunyai sudut inklinasi maksimum sebesar 900, sedangkan pada daerah katulistiwa mempunyai sudut inklinasi minimum sebesar 00, sehingga daerah katulistiwa disebut juga daerah aklin. Kegiatan Siswa 1 KLASIFIKASI ZAT BERDASARKAN SIFAT KEMAGNETANNYAKEGIATAN II. Tujuan: Membedakan benda-benda yang bersifat magnetik dan non magnetik.II. Alat dan bahan: 1. Magnet batang/silinder/U 7. Kaca 2. Besi 8. Plastik 3. Baja 9. Kayu 4. Aluminium 10. Isi pensil 5. Tembaga 11. Kertas 6. Emas 12. KaretIII. Cara kerja MGMP IPA FISIKA SMP Kelas IX Semester Genap Kab. Lamongan 7
  8. 8. Dekatkan ujung magnet pada masing-masing bahan yang tersedia dan berikan tanda (  ) pada tabel berikut! Bahan Dapat ditarik magnet Tidak dapat ditarik magnet Besi .......................................... ........................................ Baja .......................................... ........................................ Aluminium .......................................... ........................................ Tembaga .......................................... ........................................ Emas .......................................... ........................................ Kaca .......................................... ........................................ Kayu .......................................... ........................................ Isi pensil .......................................... ........................................ Kertas .......................................... ........................................ Karet .......................................... ........................................IV. Permasalahan: 1. Apakah semua bahan dapat ditarik oleh magnet? Jawab : ...................................................................................................................................... 2. Sebutkan bahan-bahan yang termasuk magnetik! Jawab : ...................................................................................................................................... 3. Sebutkan bahan-bahan yang termasuk non magnetik! Jawab : .....................................................................................................................................V. Kesimpulan: 1. Magnet adalah............................................................................................................................ 2. Bahan Magnetik adalah.............................................................................................................. 3. Bahan non magnetik adalah.......................................................................................................KEGIATAN 2I. Tujuan: ..........................................................................................................Membuat magnet dengan cara menggosok, mengalirkan arus listrik DC dan induksi magnet.II. Alat dan Bahan: 1. Magnet batang 5. Baterai 2. Paku besi besar 6. Paku kecil 3. Paku baja besar 7 Statif dan penjepit 4. Kawat tembaga berisolasi 8. Piasu kecil/siletIII. Cara Kerja Kegiatan A (membuat magnet dengan cara menggosok)8 MGMP IPA FISIKA SMP Kelas IX Semester Genap Kab. Lamongan
  9. 9.  Ambillah logam besi/paku besi besar, kemudian dekatkan ke paku-paku kecil, apa yang terjadi?  Dengan sebuah magnet, gosoklah logam besi/paku besi besar tersebut dengan gerakan searah beberapa kali, kemudian logam besi/paku besi besar tersebut dekatkan ke paku-paku kecil, apa yang terjadi?  Ulangi kegiatan di atas dengan menggunakan logam baja/paku baja besar.IV. Tabel Pengamatan Tulis hasil pengamatan pada tabel! No. Keadaan calon magnet Calon magnet terhadap paku kecil Keterangan 1. Besi sebelum digosok ........................................................ ................................. 2. Besi sesudah digosok ........................................................ ................................. 3. Baja sebelum digosok ........................................................ ................................. 4. Baja sesudah digosok ........................................................ .................................V. Pertanyaan: 1. Bahan apakah yang mudah dijadikan magnet?.......................................................................... Serta bagaimana sifat kemagnetannya?..................................................................................... 2. Untuk membuat magnet permanen dipergunakan bahan........................................................... Sedangkan untuk membuat magnet sementara dipergunakan bahan ........................................VI. Kegiatan B (mengalirkan arus listrik DC)  Lilitkan kawat tembaga berisolasi pada paku besar, kemudian dekatkan ke paku-paku kecil, apa yang terjadi?........................................................................................................................  Kupaslah bagian ujung-ujung kawat dengan pisau kecil (silet) kemudian hubungkan dengan kutub-kutub baterai dan dekatkan ujung paku besar ke paku-paku kecil. Apa yang terjadi? ....................................................................................................................................................  Putuskan hubungan kawat tembaga dengan kutub-kutub baterai. Apa yang terjadi?................VII. Permasalahan 1. Bilamana paku besar bersifat magnet? Jawab: ..................................................................................................................................... 2. Bila tegangan baterai diperbesar dengan menambah jumlah baterai, adakah pengaruhnya terhadap sifat kemagnetan paku? Jawab: ..................................................................................................................................... 3. Bila jumlah lilitan diperbanyak, adakah pengaruhnya terhadap sifat kemagnetan paku? MGMP IPA FISIKA SMP Kelas IX Semester Genap Kab. Lamongan 9
  10. 10. Jawab: .....................................................................................................................................VIII. Kegiatan C (Induksi Magnet)  Pasangkan paku besar pada tiang dengan penjepit, kemudian dekatkan ke paku-paku kecil, apa yang terjadi?.......................................................................................................... ................................................................................................................................................  Dekatkan salah satu ujung magnet pada paku besar, kemudian dekatkan ujung paku besar dengan paku-paku kecil, apa yang terjadi?............................................................................ ................................................................................................................................................  Jauhkan magnet dari paku besar, apa yang terjadi pada paku-paku kecil? ........................... ................................................................................................................................................IX. Kesimpulan: 1. Tiga cara membuat magnet yaitu: ................................................................................................................................................ ................................................................................................................................................ ................................................................................................................................................ 2. Magnet permanen dapat dibuat dengan cara.......................................................................... 3. Sedangkan magnet sementara (remanen) dibuat dengan cara............................................... LATIHAN SOALA. Pilihlah salah satu jawaban yang benar! 1. Logam di bawah ini yang sulit untuk dibuat magnet, tetapi setelah menjadi magnet sulit untuk dihilangkan adalah logam...... a. besi b. baja c. tembaga d. aluminium 2. Agar besi/baja bisa menjadi magnet, bisa kita lakukan dengan cara...... a. dipanaskan c. dialiri listrik b. dipukul d. digosok dengan magnet 3. Benda yang mudah ditarik oleh magnet disebut...... a. feromagnetik c. diamagnetik b. non magnetik d. paramagnetik 4. Bahan di bawah ini yang dapat ditarik magnet adalah...... a. kayu, plastik c. aluminium, plastik b. besi, paku, silet d. tembaga, aluminium 5. Di bawah ini suatu cara untuk menghilangkan sifat magnetan, kecuali...... a. dipanaskan c. digosok magnet b. dialiri arus listrik AC d. dipukul 6. Besi lebih mudah dibuat magnet dari pada baja, karena......10 MGMP IPA FISIKA SMP Kelas IX Semester Genap Kab. Lamongan
  11. 11. a. magnet elementer baja mudah berubah arah b. magnet elementer besi sulit berubah arah c. magnet elementer besi mudah berubah arah d. magnet elementer besi dan baja sulit berubbah arah 7. Benda benda non magnetik adalah benda benda yang...... a. mudah ditarik oleh magnet c. dapat dibuat magnet b. ditolak oleh magnet d. tidak terpengaruh oleh kemagnetan 8. Sudut antara jarum kompas dengan arah utara selatan yang sebenarnya disebut...... a. inklinasi c. kutub b. deklinasi d. bumi 9. Jika sebatang magnet dipotong menjadi tiga bagian, maka bagian yang tengah...... a. tidak bersifat magnet c. hanya memiliki kutub selatan b. hanya memiliki kutub utara d. memliki kutub utara dan kutub selatan 10. Daerah pada magnet yang gaya magnetnya terkuat disebut...... a. magnet b. medan magnet c. kutub magnet d. garis gaya magnetB. Jawablah pertanyaan di bawah ini dengan benar! 1. Jelaskan yang dimaksud: a. Feromagnetik:...................................................................................................................... contohnya............................................................................................................................. b. Paramagnetik:...................................................................................................................... contohnya ............................................................................................................................ c. Diamagnetik:........................................................................................................................ contohnya ............................................................................................................................ 2. Apa yang dimaksud dengan: a. Magnet sementara/permanen:.............................................................................................. b. Magnet sementara/remanen:................................................................................................ c. Magnet buatan:..................................................................................................................... 3. Sebutkan magnet menurut bentuknya! Jawab: ....................................................................................................................................... ........................................................................................................................................ 4. Sebutkan 3 cara membuat magnet dan tentukan pula kutub-kutub yang terjadi berdasarkan prosesnya! Jawab: ....................................................................................................................................... ........................................................................................................................................ 5. Sifat kemagnetan suatu benda akan hilang atau melemah. Sebutkan cara untuk menghilangkan sifat kemagnetan benda! MGMP IPA FISIKA SMP Kelas IX Semester Genap Kab. Lamongan 11
  12. 12. Jawab: ........................................................................................................................................ ........................................................................................................................................B. ELEKTROMAGNET Elektromagnet adalah magnet yang terjadi karena pengaruh dari medan listrik pada kawat penghantar yang dialiri oleh arus listrik. Peristiwa elektromagnet pertama kali diketemukan oleh seorang ahli yang bernama Hans Christian Oersted dengan melakukan percobaan sebagai berikut: kompas didekatkan pada kawat penghantar yang dialiri oleh arus listrik, ternyata jarum kompas tertolak. Hal ini membuktikan bahwa di sekitar kawat penghantar yang dialiri arus listrik terdapat medan magnet. Untuk menentukan arah medan magnet dapat digunakan aturan tangan kanan sebagai berikut ini:  Jika Ibu jari menunjukkan arah arus listrik, maka  Empat jari yang tergenggam menunjukkan arah medan magnet.12 MGMP IPA FISIKA SMP Kelas IX Semester Genap Kab. Lamongan
  13. 13. Selain dengan aturan di atas arah medan magnet dapat ditentukan dengan aturan alatpenarik sumbat botol (penarik gabus) seperti gambar di bawah ini:Menurut Oersted besar medan magnet pada suatu kawat penghantar ditentukan oleh:1. Besar kuat arus listrik yang mengalir.2. Jarak kawat penghantar terhadap titik tertentu.Elektromagnet pada kumparan Bila arus listrik dialirkan pada kumparan, maka ujung-ujung kumparan akan menjadikutub-kutub magnet. Untuk menentukan letak kutub-kutub magnet dapat digunakan aturantangan kanan, yaitu: 1. sesuai kaidah tangan kanan Oerstead sebagaimama tersebut di atas, atau 2. - Jika empat jari menunjukan arah arus pada kumparan, maka - Ibu jari menunjuk kutub UtaraKeuntungan Elektromagnet Dengan mengatur besar kecilnya arus listrik yang mengalir pada kumparan akanmendapatkan beberapa keuntungan antara lain:1. kekuatan kutub magnetnya dapat diubah-ubah2. sifat kemagnetannya dapat dihilangkan dan dimunculkan.3. kutub magnet dapat diubah-ubah dengan mengubah arah arus listrik.4. dapat dibuat dalam beberapa bentuk dan ukuran. Prinsip elektromagnet banyak dimanfaatkan dalam pembuatan alat-akat yangmenggunakan listrik. MGMP IPA FISIKA SMP Kelas IX Semester Genap Kab. Lamongan 13
  14. 14. Contoh: - bel listrik - pesawat relay - telegraf - telepon - katrol magnet GAYA LORENTZ Untuk menunjukkan adanya gaya yang bekerja pada kawat penghantar yang berada di dalam medan magnet, dapat digunakan alat-alat seperti pada gambar di bawah ini. Bila arus listrik mengalir pada kawat penghantar maka kawat tersebut akan mendapatkan gaya ke arah atas atau ke bawah sesuai arah arus listrik dan arah medan magnet. Gaya yang menyebabkan kawat penghantar tertolak disebut Gaya Lorentz. Arah gaya Lorentz dapat ditentukan dengan menggunakan aturan tangan kanan, seperti gambar berikut ini: i = menunjukkan arah arus listrik B = menunjukkan arah medan magnet F = menunjukkan arah gaya Lorentz Gaya Lorentz dimanfaatkan dalam pembuatan motor listrik dan alat ukur listrik.14 MGMP IPA FISIKA SMP Kelas IX Semester Genap Kab. Lamongan
  15. 15. Kegiatan Siswa 3 SIFAT MAGNETI. Tujuan: 1. Menentukan kutub-kutub magnet. 2. Mengetahui pengaruh medan magnet bumi terhadap magnet 3. Mengetahui sifat-sifat magnetII. Alat dan bahan: 1. Statip 1 buah 3. Benang besar 2. Paku-paku kecil 4. Magnet batang 2 buahIII. Cara kerja 1. Letakkan sebuah magnet batang pada paku-paku kecil yang jumlahnya banyak di atas kertas, lalu tariklah magnet batang ke atas! Perhatikan pada bagian mana magnet yang tertempeli paku-paku kecil dalam jumlah banyak? Apakah semua bagian magnet tertempeli paku-paku kecil? Bagian manakah yang punya gaya tarik terbesar? 2. Gantungkan sebuah magnet batang dengan tali pada statip, sehingga magnet bisa bebas bergerak! 3. Tunggu sampai magnet batang diam, dan perhatikan arah yang ditunjuk magnet batang tersebut! 4. Beri tanda U untuk bagian ujung magnet yang menunjukkan arah utara dan S untuk arah selatan! 5. Dekatkan kutub magnet yang senama dengan magnet lain yang sudah diketahui kutubnya. Apa yang terjadi?IV. Pertanyaan 1. Mengapa magnet batang yang digantung tersebut bisa menunjuk arah utara dan selatan? ................................................................................................................................................... 2. Mengapa ujung magnet yang menunjuk arah utara diberi nama kutub utara dan yang menunjuk arah selatan diberi nama kutub selatan? .................................................................................................................................................... 3. Mengapa arah yang ditunjukkan oleh magnet batang tidak sesuai dengan arah kutub? .................................................................................................................................................... 4. Apa yang terjadi bila dua kutub magnet yang senama didekatkan? .................................................................................................................................................... 5. Apa yang terjadi bila dua kutub magnet yang berlawanan saling didekatkan? .................................................................................................................................................... MGMP IPA FISIKA SMP Kelas IX Semester Genap Kab. Lamongan 15
  16. 16. Kegiatan Siswa 4 MEDAN MAGNETI. Tujuan: 1. Membuktikan adanya garis-garis magnet. 2. Mengetahui adanya medan magnet. 3. Mengetahui mengapa kutub-kutub magnet sejenis tolak-menolak dan kutub tak sejenis tarik-menarik.II. Alat dan Bahan: 1. Serbuk biji besi 2. Kertas HVS putih 1 lembar 3. Magnet batang 2 buahIII. Cara Kerja 1. Letakkan sebuah magnet batang di atas meja dan tutuplah dengan kertas HVS! 2. Taburkan serbuk besi sedikit demi sedikit di atas magnet yang tertutup kertas tersebut. Apa yang terjadi? 3. Beri tanda U untuk ujung magnet yang menunjukkan arah utara dan S untuk ujung yang menunjukkan arah selatan pada masing-masing magnet! 4. Dekatkan 2 kutub magnet yang tidak senama, tutuplah dengan kertas HVS lalu taburkan serbuk besi. Perhatikan pola garis yang terbentuk! 5. Dekatkan 2 kutub magnet yang senama, tutuplah dengan kertas HVS lalu taburkan serbuk besi. Perhatikan pola garis yang terbentuk!IV. Pertanyaan 1. Bentuk pola apakah yang timbul setelah serbuk besi ditaburkan di atas kertas HVS yang di bawahnya terdapat magnet batang? Jawab: ....................................................................................................................................... 2. Tahukah kamu kemana arah garis gaya magnet yang berpola tersebut? Jawab: ....................................................................................................................................... 3. Gambarlah arah garis gaya magnet untuk cara kerja no. 2, 4 dan 5! Jawab: ....................................................................................................................................... Kegiatan Siswa 5 GAYA LORENTZI. Tujuan: - Siswa dapat menjelaskan yang mempengaruhi besarnya Gaya Lorentz. - Siswa dapat menuliskan rumus Gaya Lorentz.16 MGMP IPA FISIKA SMP Kelas IX Semester Genap Kab. Lamongan
  17. 17. II. Bahan dan alat: 1. Magnet U yang kuat (alnico) 1 buah 4. Statif 2 buah 2. Power suply 1 buah 5. Saklar 1 buah 3. Kabel penghubung secukupnya 6. Kertas aluminium 1 cm x 40 cm 1 buahIII. Cara kerja 1. Rangkailah alat dan bahan di atas seperti pada gambar! 2. Amati kedudukan kertas sehingga arus mengalir dan amati gerakan kertas aluminium tersebut kemanakah gerakan kertas aluminium itu? Jawab: ....................................................................................................................................... 3. Tutuplah saklar sehingga arus mengalir dan amati gerakan kertas aluminium tersebut. Ke manakah gerakan kertas aluminium tersebut? Jawab: ....................................................................................................................................... 4. Ulangi percobaan Nomor 3 dengan mengubah arah arus. Ke manakah gerakan kertas alumunium itu? Jawab: ....................................................................................................................................... 5. Ulangi percobaan Nomor 4 dengan mengubah medan magnet. Ke manakah gerakan kertas alumunium itu? Jawab: ....................................................................................................................................... 6. Ulangi percobaan Nomor 5 dengan mengubah arah arus. Ke manakah gerakan kertas aluminium itu? Jawab: ....................................................................................................................................... 7. Dari hasil percobaan di atas, kertas aluminium mendapat gaya Lorentz. Hubungkan antara Gaya Lorentz, arah medan magnet dan arah arus dinyatakan dengan tangan kanan seperti pada gambar!.............................................................................................................................. 8. Ibu jari menunjukkan arah ........................................................................................................ Telunjuk menunjukkan arah ..................................................................................................... Jari tengah menunjukkan arah .................................................................................................. MGMP IPA FISIKA SMP Kelas IX Semester Genap Kab. Lamongan 17
  18. 18. IV. Kesimpulan 1. Gaya yang dialami oleh penghantar berarus di dalam medan magnet disebut.......................... 2. Besarnya Gaya Lorentz bisa dirumuskan sebagai berikut: F = ……………x …………… x …………….. Keterangan: F = ……………….dengan satuan ……………. B = ……………….dengan satuan ……………. I = ………………..dengan satuan ……………. l = ………………. Dengan satuan ……………. LATIHAN SOALA. Pilihlah jawaban yang paling benar ! 1. Bagian magnet yang paling kuat untuk menarik serbuk besi adalah bagian...... a. salah satu ujung magnet c. kedua ujung magnet b. tengah-tengah magnet d. seluruh bagian magnet 2. Daerah di sekitar magnet yang masih dipengaruhi oleh gaya magnet disebut...... a. garis gaya magnet c. sudut inklinasi b. medan magnet d. sudut deklinasi 3. Bentuk garis gaya magnet adalah garis khayal yang bebentuk...... a. garis lengkung dai kutub U ke kutub S b. garis melingkar-lingkar c. garis lurus dari kutub U ke kutub S d. garis lurus dan garis lengkung 4. Penyimpangan jarum kompas terhadap arah utara selatan yang sebenarnya disebut sudut...... a. deviasi c. inklinasi b. deklinasi d. disperse 5. Bila inklinometer dibawa ke kutub magnet bumi maka besar sudut inklinasinya akan mencapai...... a. 00 c. 600 b. 300 d. 900 6. Besar medan magnet di sekitar kawat berarus listrik dipengaruhi oleh...... a. jarak terhadap kawat berarus c. besar kawat penghantar b. besar kuat arus listrik d. jawaban a dan b benar 7. Di bawah ini alat-alat yang menggunakan prinsip elektromagnet, kecuali...... a. bel listrik c. telepon b. pesawat relay d. rice cooker18 MGMP IPA FISIKA SMP Kelas IX Semester Genap Kab. Lamongan
  19. 19. 8. Gaya Lorentz dimanfaatkan pada pembuatan...... a. motor listrik dan bel listrik b. motor listrik dan alat ukur listrik c. dinamo dan bel listrik d. dinamo dan motor listrikB. Jawablah pertanyaan di bawah ini dengan benar! 1. Magnet batang yang digantung bebas akan selalu menunjukkan arah................................... 2. Kutub selatan magnet bumi berada di sekitar......................................................................... 3. Sudut deklinasi positif dan sudut deklinasi negatif terjadi bila.............................................. 4. Besar Gaya Lorentz dipengaruhi oleh 3 faktor yaitu: a. .............................................................................................................................................. b. .............................................................................................................................................. c. .............................................................................................................................................. 5. Jelaskan bagaimana prinsip kerja bel listrik! .................................................................................................................................................... ULANGAN HARIANI. Pilihlah salah satu jawaban yang benar! 1. Besi lebih mudah dibuat magnet dibandingkan baja karena magnet-magnet elementer baja...... a. mudah diputar dan mudah teratur c. sukar diputar dan mudah teratur b. mudah diputar dan sukar teratur d. sukar diputar dan sukar teratur 2. Benda-benda non magnetik adalah benda-benda...... a. dapat dibuat magnet c. tidak dapat dibuat magnet b. ditolak oleh magnet d. ditarik oleh magnet 3. Berikut ini cara-cara membuat magnet, kecuali...... a. digosok dalam satu arah c. dibakar b. dialiri arus DC (elektromagnet) d. induksi magnet 4. Bagian magnet yang mempunyai gaya tarik terbesar adalah ....... a. bagian sumbu magnet c. bagian ujung-ujung magnet b. bagian tengah magnet d. bagian gigi magnet 5. Daerah-daerah yang mempunyai sudut deklinasi yang sama disebut...... a. isoklin c. isogon b. isobar d. isotherm 6. Prinsip-prinsip elektromagnet banyak diterapkan pada pembuatan alat-alat...... a. dinamo sepeda c. bel listrik b. transformator d. kipas angin MGMP IPA FISIKA SMP Kelas IX Semester Genap Kab. Lamongan 19
  20. 20. 7. Daerah yang masih dipengaruhi oleh gaya magnet disebut...... a.. medan listrik c. tempat magnet b. medan magnet d. garis gaya magnet 8. Bila dalam sebuah kumparan yang berarus listrik disisipkan sebuah besi lunak maka kemagnetannya akan...... a. berkurang c. tetap b. bertambah d. hilang 9. Besar medan magnet di sekitar kawat berarus adalah...... a. berbanding lurus dengan kuat arus listrik b. berbanding lurus dengan jaraknya c. berbanding terbalik dengan kuat arus listrik d. berbanding terbalik dengan kuadrat jarak 10. Penghantar berarus listrik yang dilewatkan pada medan magnet akan mendapatkan gaya...... a. Oersted b. Lorentz c. Archimedes d. Pascal 11. Besar gaya Lorentz pada kawat penghantar dipengaruhi oleh...... a. panjang kawat c. jenis kawat b. luas penampang kawat d. tegangan kawat 12. Besar Gaya Lorentz dapat dirumuskan...... a. F = B/il b. F = i/Bl c. F = Bil d. F = l/Bi 13. Penghantar yang panjangnya 100 m berada pada medan magnet yang besarnya 20 T dengan kuat arus yang mengalir sebesar 5 A, maka besar gaya Lorentznya...... a. 125 N b. 500 N c. 750 N d. 1000 N 14. Prinsip gaya Lorentz dimanfaatkan dalam pembuatan...... a. telepon b. pesawat relay c. alat ukur listrik d. bel listrik 15. Pernyataan berikut yang tidak menambah kekuatan elektromagnet adalah...... a. memperbesar arus listrik c. mengubah arah arus b. memberi inti besi pada kumparan d. menambah jumlah lilitanII. Jawablah soal-soal berikut ini dengan singkat dan tepat! 1. Sebutkan dan Jelaskan 3 cara membuat magnet! a. .............................................................................................................................................. b. .............................................................................................................................................. c. .............................................................................................................................................. 2. Sebutkan keuntungan elektromagnet! a. .............................................................................................................................................. b. .............................................................................................................................................. c. ..............................................................................................................................................20 MGMP IPA FISIKA SMP Kelas IX Semester Genap Kab. Lamongan
  21. 21. 3. Jelaskan hipotesis Weber tentang kemagnetan! a. .............................................................................................................................................. b. .............................................................................................................................................. c. .............................................................................................................................................. 4. Sebutkan letak kutub utara magnet bumi dan kutub selatan magnet bumi! Jawab: ....................................................................................................................................... ........................................................................................................................................ 5. Sebutkan cara cara memperkuat elektromagnet! Jawab: ....................................................................................................................................... ........................................................................................................................................ 6. Sebutkan cara untuk menghilangkan sifat kemagnetan! a. .............................................................................................................................................. b. .............................................................................................................................................. c. .............................................................................................................................................. d. .............................................................................................................................................. e. .............................................................................................................................................. 7. Sebuah kawat penghantar panjangnya 8 m dialiri listrik sebesar 2 A. Bila besar gaya Lorentz 320 N, berapakah besar medan magnetnya? Jawab: ....................................................................................................................................... ........................................................................................................................................C. INDUKSI ELEKTROMAGNETIK Gaya Gerak Listrik Induksi Telah dipelajari sebelumnya bahwa arus listrik dapat menghasilkan medan magnet (menurut Oerstead). Bisakah terjadi hal yang sebaliknya? yaitu ”medan magnet dapat menghasilkan arus listrik”, gejala ini pertama kali dipelajari oleh ahli fisika yang bernama Michael Faraday. Jika magnet batang digerakkan keluar masuk kumparan, ternyata jarum galvanometer akan mengalami penyimpangan (bergerak), hal ini menunjukkan adanya arus litrik. Arus listrik yang diperoleh dengan cara demikian disebut arus induksi dan GGL yang dihasilkan disebut GGL Induksi. Magnet batang dimasukkan ke dalam kumparan (a) dan reaksi dari perubahan garis gaya magnet yang terjadi (b) MGMP IPA FISIKA SMP Kelas IX Semester Genap Kab. Lamongan 21
  22. 22. Timbulnya GGL induksi pada ujung-ujung kumparan dapat dijelaskan sebagai berikut: a. Jika kutub sebuah magnet dimasukkan ke dalam kumparan, garis–garis gaya yang masuk ke dalam kumparan bertambah. b. Jika kutub magnet dikeluarkan dari kumparan, garis-garis gaya di dalam kumparan berkurang. c. Jika kutub magnet tidak bergerak/didiamkan, garis-garis gaya di dalam kumparan tetap. Jadi: timbulnya GGL induksi ialah jika jumlah garis gaya magnet yang masuk kumpuran mengalami Perubahan Adapun perubahan jumlah garis gaya magnet yang masuk kumparan dapat dilakukan dengan cara-cara berikut: 1. Menggerakkan kumparan di sekitar magnet atau sebaliknya (pada dinamo) 2. Mengalirkan arus bolak balik (AC) pada kumparan primer di dekat kumparan sekunder, seperti pada trafo. 3. Memutus-mutus arus searah (DC) pada kumparan primer di dekat kumparan sekunder, seperti pada induktor. Sedangkan faktor-faktor yang mempengaruhi besarnya GGL induksi pada kumparan adalah: 1. Kecepatan perubahan garis gaya magnet - Semakin cepat gerak magnet, semakin besar GGL induksi yang timbul 2. Jumlah lilitan yang digunakan - Semakin banyak jumlah lilitan, semakin besar GGL induk yang timbul 3. Kekuatan magnet - Semakin kuat magnet, semakin besar GGL induksi yang timbul 4. Inti kumparan - Jika kumparan diberi inti besi, GGL induksi yang timbul lebih besar dari pada kumparan tanpa inti Besarnya GGL induksi yang terjadi dinyatakan dalam persamaan: Keterangan : ∆φ ∈ ind = GGL induksi (volt) ε ind = - N ∆t N = Jumlah lilitan ∆Φ = Perubahan garis gaya (webwr) ∆t = Selang waktu (detik) Tanda ( - ) menunjukkan arah arus induksi berlawanan dengan arah penyebabnya.22 MGMP IPA FISIKA SMP Kelas IX Semester Genap Kab. Lamongan
  23. 23. Bentuk lain rumus untuk menghitung GGL Induksi Keterangan: ε ind = B .L V B = Kuat medan magnet (webwr/m2) L = Panjang penghatar (m) V = Kecepatan gerak magnet (m/s)Contoh soal:1. Sebuah magnet didekat kumparan. Gerakan magnet tersebut menimbulkan perubahan jumlah garis gaya yang masuk kumparan sebesar 0,5 webwr setiap 3 sekonnya. Jika jumlah lilitan pada kumparan 600, hitunglah GGL induksi yang terjadi! Penyelesaian: Diketahui: ∆φ = 0,5 webwr ∆t = 2 sekon N = 600 lilitan Ditanya : ε ind = …….. ? ∆φ Jawab : ε ind = - N ∆t 0,5 = - 600 =− 100volt 32. Panjang kumparan suatu dinamo sepeda 6 cm, berputar pada medan magnet homogen 5 tesia dengan kecepatan 12/sekon. Hitung GGL induksi yang dihasilkan dinamo! Penyelesaian: Diketahui: L = 6 cm = 0,06 m B = 5 tesia V = 12 m/s Ditanya : ε ind = …….. ? Jawab : ε ind = B . L. V = 5 tesla x 0,06 m x 12 m/s = 3,6 volt Jadi GGL dinamo sepeda adalah 3,6 volt MGMP IPA FISIKA SMP Kelas IX Semester Genap Kab. Lamongan 23
  24. 24. Kegiatan Siswa 6 GAYA GERAK LISTRIKI. Pendahuluan Setelah Oerstead menemukan bahwa arus listrik dapat menimbulkan medan magnet, maka ternyata medan magnet juga dapat menimbulkan terjadinya arus listrik (Faraday).II. Tujuan 1. Mempelajari terjadi gaya gerak listrik induksi 2. Menemukan faktor-faktor yang mempengaruhi GGL induksiIII. Alat dan Bahan 1. Galvanometer (basic meter) 1 buah 5. Kumparan ± 1000 lilitan 2 buah 2. Kumparan ± 2000 lilitan 1 buah 6. Magnet batang 1 buah 3. Inti besi lunak 2 buah 7. Baterey 2 buah 4. Benang nilon secukupnyaIV. Langkah Kegiatan 1. Susunlah alat-alat seperti pada gambar! a. Letakkan magnet batang pada lubang kumparan. Apa yang terjadi pada jarum galvonometer .............................................................................................................................................. b. Gerakkan magnet batang masuk ke lubang kumparan cepat-cepat. Apa yang terjadi pada jarum galvonometer? .............................................................................................................................................. c. Keluarkan magnet batang dari dalam kumparan . Apa yang terjadi pada galvanometer .............................................................................................................................................. d. Ulangi kegiatan a, b, c dan d dengan mengganti jenis kutub magnatnya. Bandingkan simpangan jarum galvanometer dengan kegiatan sebelumnya? Kesimpulan:......................................................................................................................... .............................................................................................................................................. ..............................................................................................................................................24 MGMP IPA FISIKA SMP Kelas IX Semester Genap Kab. Lamongan
  25. 25. 2. Kegiatan II a. Keluar masukkan magnet batang ke dalam kumparan dengan kecepatan yang berbeda- beda (makin cepat). Lihat jarum galvanometer, bagaimana penyimpangannya? .............................................................................................................................................. .............................................................................................................................................. b. Lakukan kegiatan 2a dengan mengganti kumparan yang lain, dengan jumlah kumparan maikn banyak. Lihat jarum galvanometer bagaimana penyimpangannya? .............................................................................................................................................. ............................................................................................................................................. Kesimpulan: ........................................................................................................................ .............................................................................................................................................. ..............................................................................................................................................3. Kegiatan III a. Susunlah alat-alat seperti gambar di bawah ini! b. Susunlah kedua kumparan berhadap-hadapan. Kumparan I dihubungkan ke baterai dan kumpran II dihubungkan ke galvanometer, amati keadaan jarum galvanometer! Pada saat arus dihubungkan, apa yang terjadi pada galvanometer! .............................................................................................................................................. .............................................................................................................................................. c. Putus aliran listrik, lihat jarum galvanometer, bagaimana penyimpangannya? .............................................................................................................................................. .............................................................................................................................................. d. Sambung dan putuskan arus listrik secara cepat dan berulang-ulang ternyata simpangan jarum galvanometer! .............................................................................................................................................. .............................................................................................................................................. MGMP IPA FISIKA SMP Kelas IX Semester Genap Kab. Lamongan 25
  26. 26. e. Masukkan inti besi lunak ke dalam kedua kumparan dan lukan seperti kegiatan 3C. Catatlah simpangan jarum galvanometer. Bandingkan dengan kegiatan 3C! .............................................................................................................................................. .............................................................................................................................................. Kesimpulan:......................................................................................................................... .............................................................................................................................................. .............................................................................................................................................. 4. Kegiatan IV a. Susunlah alat seperti gambar di bawah ini! Hubungkan kumparan dengan galvanometer. Putar magnet batang dihadapan kumparan tersebut dengan jalan menggantungkannya pada sebuah tali yang dipilin. Lihat simpangan jarum galvanometer .................................................................................. .................................................................................. .................................................................................. .................................................................................. b. Masukkan inti besi lunak ke dalam kumparan, dan lakukan kegiatan seperti langkah 4°, ternyata jarum galvanometer. .............................................................................................................................................. ..............................................................................................................................................V. Tugas/Pertanyaan 1. Apakah yang timbul pada ujung-ujung kumparan jika suatu magnet dimasukkan cepat-cepat ke dalam kumparan? .................................................................................................................................................... .................................................................................................................................................... 2. Apa yang terjadi jika magnet diam di dalam kumparan? .................................................................................................................................................... .................................................................................................................................................... 3. Apakah syarat terjadinya GGL induksi? .................................................................................................................................................... ....................................................................................................................................................26 MGMP IPA FISIKA SMP Kelas IX Semester Genap Kab. Lamongan
  27. 27. LATIHAN SOALA. Pilihlah satu jawaban yang tepat! 1. Arus induksi pada solenoida dapat ditimbulkan dengan cara berikut, kecuali...... a. memasukkan magnet ke dalam solenoida b. memperbanyak lilitan solenoida c. mengeluarkan magnet dari dalam solenoida d. memutar magnet batang didekat solenoida 2. Agar diujung-ujung kumparan terjadi gaya gerak listrik induksi banyaknya garis gaya yang berada di dalam kumparan harus...... a. tetap b. berkurang c. bertambah d. berubah 3. Beberapa faktor yang mempengaruhi besarnya GGL induksi elektromagnet...... 1. Jumlah lilitan pada kumparan 3. Kecepatan gerak magnet 2. Arah garis gaya magnet 4. Arah lilitan kawat Yang benar dari pernyataan di atas adalah...... a. 1 dan 3 b. 1 dan 4 c. 2 dan 4 d. 2 dan 3 4. Yang pertama kali menemukan gejala induksi elektromagnetik adalah...... a. George Simon Ohm c. Michael Faraday b. James Watt d. Hans Christian Oerstred 5. Jika magnet berputar di dalam splenoida, jarum pada galvanometer akan...... a. tetap menunjuk angka nol b. bergerak ke kanan lalu berhenti c. bergerak ke kiri terus d. bergerak ke kanan & ke kiri secara periodik 6. Beda potensial yang ditimbulkan oleh gerakan magnet batang di dalam atau di sekitar kumparan disebut...... a. beda potensial c. induksi elektromagnet b. gaya Lorentz d. GGL induksi 7. Perhatikan gambar! Kumparan A berada di dekat kumparan yang dihubungkan dengan baterai. Arus induksi terjadi di kumparan A jika arus dalam kumparan B..... a. diputus c. dihubungkan b. dialirkan terus d. diputus dan hubungkan MGMP IPA FISIKA SMP Kelas IX Semester Genap Kab. Lamongan 27
  28. 28. 8. Percobaan Faraday awal dibangkitkannya energi listrik dari..... a. energi panas c. energi mekanik b. energi potensial d. energi kimia 9. Alat untuk mengukur besar GGL induksi disebut ..... a. voltmeter c. ohmmeter b. amperemeter d. galvanometer 10. Panjang kumparan suatu dinamo sepeda 6 cm, berputar pada medan magnet 5 tesia dengan kecepatan 20 m/s GGL induksi yang terjadi adalah..... a. 0,6 volt b. 6 volt c. 50 volt d. 600 voltB. Kerjakan dengan tepat! 1. Sebuah kumparan 4000 lilitan, mula-mula melingkupi garis gaya magnet 1500 webwr. Setelah 3 detik melingkupi 6000 webwr. Hitung GGL induksi yang terjadi! Jawab: ....................................................................................................................................... ....................................................................................................................................... 2. Pada suatu kumparan yang belum diketahui jumlah lilitannya dalam selang waktu 2 detik terjadi perubahan garis gaya sebesar 4000 webwr. Jika kumparan tersebut menghasilkan GGL induksi 20.000 volt. Hitunglah jumlah lilitannya! Jawab: ....................................................................................................................................... ........................................................................................................................................ 3. Hitunglah besar GGL induksi yang terjadi oleh penghantar yang panjangnya 20 cm yang bergerak pada medan magnet homogen 0,3 weber/m2 dengan kecepatan 12 m/s! Jawab: ....................................................................................................................................... ........................................................................................................................................ 4. Sebuah magnet digerakkan di dekat kumparan. Gerakan magnet tersebut menimbulkan perubahan banyaknya geris gaya magnet yang dilingkupi kumparan sebesar 0,04 webwr tiap selang waktu 2 detik. Jika jumlah lilitan kumparan 600 lilitan. Hitunglah besar GGL induksi yang timbul! Jawab: ....................................................................................................................................... ........................................................................................................................................ 5. Sebutkan faktor-faktor yang mempengaruhi besarnya GGL induksi pada kumparan! Jawab: ....................................................................................................................................... ........................................................................................................................................ 6. Bilamana magnet batang yang berada di dalam kumparan mengakibatkan GGL induksi pada kumparan tersebut? Jawab: ....................................................................................................................................... ........................................................................................................................................28 MGMP IPA FISIKA SMP Kelas IX Semester Genap Kab. Lamongan
  29. 29. Alat-alat yang menggunakan prinsip induksi elektromagnetik:- Dinamo (generator)- Transformator (trafo)- Induktor1. Dinamo (Generator) Dinamo atau generator adalah alat untuk menghasilkan energi listrik dengan induksi elektromagnetik yang mengubah energi makanik menjadi energi listrik.  Prinsip kerja dinamo ada dua macam yaitu: 1. Kumparan berputar di dalam medan magnet 2. Magnet berputar diantara beberapa kumparan  Bagian-bagian dinamo: 1. Rotor : bagian dinamo yang berputar 2. Stator : Bagian dinamo yang diam  Gaya gerak listrik induksi pada generator dapat diperbesar dengan cara: 1. Mempercepat putaran rotor 2. Memperbanyak lilitan kumparan 3. Menggunakan magnet yang lebih kuat 4. Memasukkan inti besi lunak ke dalam kumparan  Macam-macam generator: 1. Generator arus bolak balik (AC) 2. Generator arus searah (DC) a. Generator arus bolak–balik (AC) Adalah dinamo yang dapat menghasilkan arus bolak balik atau AC (Alternating Current). Pada prinsipnya sebuah dinamo terdiri dari sebuah kumparan yang berputar di dalam medan magnet. Kedua ujung kawat kumparan dihubungkan pada dua buah cincin tembaga yang disekat satu sama lain. Pada tiap cincin ditempel sekat yang mengambil arus dari kumparan. Apabila kumparan diputar timbul GGL induksi yang mengalir ke dalam rangkaian listrik dinamo. b. Generator arus searah ( DC) Adalah dinamo yang dapat menghasilkan arus searah atau DC (Direct Current). Pada dasarnya dinamo arus searah sama dengan dinamo arus bolak balik, hanya pada ujung-ujung kumparan dipasang cincin belah, yang beekerja sebagai komulator untuk mengubah arus listrik yang keluar dari dinamo, sehingga arus yang keluar adalah arus searah. MGMP IPA FISIKA SMP Kelas IX Semester Genap Kab. Lamongan 29
  30. 30. LATIHAN SOALA. Pilihlah satu jawaban yang tepat! 1. Bagian dari generator yang berputar disebut...... a. radiator b. rotor c. komulator d. stator 2. Pada generator terjadi perubahan energi...... a. kimia menjadi listrik c. kinetik menjadi energi listrik b. panas menjadi energi listrik d. potensial menjadi energi listrik 3. Hal yang tidak perlu dilakukan untuk memperbesar GGL induksi adalah...... a. memperbesar ukuran generator b. memperbanyak lilitan kumparan c. memasukkan inti besi lunak d. menggunakan magnet yang lebih kuat 4. Pada dynamo arus searah dijumpai adanya komulator, yang berfungsi sebagai...... a. penyearah arus c. pemutar magnet b. penambah lilitan kumparan d. pengatur letak magnet 5. Perbedaan antara generator arus AC dengan generator arus DC terletak pada...... a. konduktor b. stator c. cincin d. generator 6. Peralatan yang dapat mengubah energi gerak menjadi energi listrik adalah...... a. motor listrik b. kipas angin c. bor listrik d. kumparan 7. Untuk memutar rotor pada generator diperlukan energi dari luar, yaitu...... a. energi mekanik b. energi potensial c. energi kimia d. energi listrik 8. Alat yang bekerja menggunakan prinsip kerja induksi elektromagnetik adalah...... a. eskalator b. komulator c. rotor d. generator30 MGMP IPA FISIKA SMP Kelas IX Semester Genap Kab. Lamongan
  31. 31. B. Kerjakan dengan tepat! 1. Sebutkan empat (4) cara untuk memperbesar GGL induksi pada generator! Jawab: ...................................................................................................................................... 2. Sebutkan dua (2) macam prinsip kerja dinamo! Jawab: ...................................................................................................................................... 3. Jelaskan prinsip kerja dinamo sepeda! Jawab: ....................................................................................................................................... 4. Jelaskan inti perbedaan dinamo AC dan dinamo DC! Jawab: .......................................................................................................................................2. Transformator (Trafo) Transformator adalah alat untuk mengubah tegangan listrik arus bolak balik mejadi lebih tinggi atau lebih rendah a. Bagian-bagian transformator 1) Dua buah kumparan 2) Inti besi lunak yang dibuat berlapis-lapis b. Jenis Transformator Transformator dibedakan menjadi dua macam, yaitu: 1) Transformator penaik tegangan atau step up Yaitu: Transformator yang digunakan untuk menaikkan tegangan dari tegangan rendah ke tegangan yang lebih tinggi. Dalam transformator step up berlaku ketetentuan Vs > Vp, Is < Ip dan Ns > Np. 2) Transformator penurun tegangan atau step down Yaitu : Transformator yang digunakan untuk menurunkan tegangan dari tegangan tinggi ke tegangan yang lebih rendah. Dalam transformator step down berlaku ketentuan : Vs < Vp, Is > Ip dan Ns < Np MGMP IPA FISIKA SMP Kelas IX Semester Genap Kab. Lamongan 31
  32. 32. Pada transformator ideal (tidak terjadi kehilangan energi) Berlaku rumus: 1). Wp = Ws Pp = Ps Vp.Ip = Vs.Is Keterangan: 2). Vp Np Vp= tegangan primer (volt) = Vs Ns Vs = tegangan sekunder (volt) Np = banyak lilitan primer (lilitan) 3). Ns = banyak lilitan sekunder (lilitan) Vp Is = Ip = kuat arus primer (ampere) Vs Ip Is = kuat arus sekunder (ampere) 4). Np Is = Ns IpCatatan:1. Transformator hanya dapat digunakan untuk mengubah tegangan listrik arus bolak-balik2. Transformator tidak memperbesar daya listrik (hanya memindahkan)Contoh soal:a. Sebuah transformator dihubungkan dengan sumber tegangan 220 volt. Jika jumlah lilitan primer transformator 400 lilitan dengan sekundernya 800 lilitan, hitunglah tegangan yang dihasilkan! Diketahui : Vp = 220 volt Np = 400 lilitan Ns = 800 lilitan32 MGMP IPA FISIKA SMP Kelas IX Semester Genap Kab. Lamongan
  33. 33. Ditanya : Vs = ....? Vp Np Jawab : = Vs Ns Vp.Ns Vs = Np 220V .800 Vs = 400 Vs = 440 Voltb. Sebuah transformator memiliki tegangan primer 220 volt. Jika arus primer pada trafo 6 A dan kuat arus sekundernya 3 A, hitunglah tegangan sekundernya! Diketahui : Vp = 220 volt Ip = 6 A Is = 3 A Ditanya : Vs = ....? Vp Is Jawab : = Vs Ip Vp.Ip Vs = Is 220V .6 A Vs = 3A Vs = 440 Volt LATIHAN SOALA. Pilihlah satu jawaban yang tepat! 1. Alat yang dapat digunakan untuk menaikkan atau menurunkan tegangan arus bolak-balik adalah...... a. induktor b. transistor c. generator d. transformator 2. Bagian kumparan transformator yang ujung-ujungnya dihubungkan sumber listrik PLN disebut dengan...... a. komutator c. kumparan sekunder b. inti besi d. kumparan primer 3. Sebuah transformator dihubungkan dengan tegangan 120 volt, bila lilitan primer 40 dan lilitan sekundernya 160, maka tegangan sekundernya adalah...... a. 30 Volt b. 160 Volt c. 480 Volt d. 640 Volt 4. Inti besi lunak akan menjadi elektromagnet jika...... a. lilitan primer diberi arus c. lilitan sekunder diberi kumparan MGMP IPA FISIKA SMP Kelas IX Semester Genap Kab. Lamongan 33
  34. 34. b. lilitan primer diberi kumparan d. kumparan primer 5. Perbandingan jumlah lilitan primer dan sekunder sebuah trafo adalah 10 : 2 jika tegangan primer 200 volt, maka tegangan sekundernya adalah...... a. 40 Volt b. 50 Volt c. 100 Volt d. 1000 Volt 6. Pernyataan berikut dijumpai dalam trafo step-down, kecuali...... a. Vp > Vs b. Ip < Is c. Ip > Is d. Np > Ns 7. Jumlah lilitan primer sebuah trafo dua kali jumlah lilitan sekundernya. jika arus sekundernya 5 A, maka kuat arus primernya adalah...... a. 0,4 A b. 2,0 A c. 2,5 A d. 10,0 A 8. Transformator adalah alat yang berfungsi untuk mengubah...... a. tegangan AC menjadi tegangan AC lebih besar atau lebih kecil b. tegangan DC menjadi tegangan DC lebih besar atau lebih kecil c. tegangan AC menjadi tegangan DC lebih besar atau lebih kecil d. tegangan DC menjadi tegangan AC lebih besar atau lebih kecil 9. Sebuah transformator mempunyai kumparan primer dan sekunder dengan jumlah lilitan masing-masing 500 dan 5000 lilitan, dihubungkan dengan jaringan bertegangan arus bolak- balik 220 volt. Besar tegangan keluaran adalah...... a. 220 volt b. 1000 volt c. 2200 volt d. 22000 volt 10. Trafo yang berfungsi sebagai penaik tegangan disebut trafo...... a. tanpa senter top b. step up c. step down d. dengan senter top 11. Besi lunak pada transformator berfungsi...... a. memperbesar tegangan yang masuk c. mengurangi GGL yang dihasilkan b. memperbesar jumlah garis gaya d. mengurangi daya listrik 12. Sebab utama trafo tidak dapat digunakan untuk mengubah tegangan arus searah (DC) adalah...... a. tegangan arus searah tidak dapat dilakukan perubahan b. medan magnet tidak dapat ditimbulkan oleh arus ini c. tidak terdapat perubahan garis gaya karena arusnya tetap d. fluktuasi arus berubah-ubahB. Kerjakan dengan cermat! 1. Sebutkan jenis trafo menurut fungsinya, dan jelaskan fungsi masing-masing! Jawab: ...................................................................................................................................... ...................................................................................................................................... 2. Sebuah trafo mempunyai lilitan sekunder 5 kali jumlah lilitan primer. Jika tegangan primer 50 volt dan arus sekunder 2A, hitunglah! a. Tegangan sekunder34 MGMP IPA FISIKA SMP Kelas IX Semester Genap Kab. Lamongan
  35. 35. b. Arus primer Jawab: ...................................................................................................................................... ...................................................................................................................................... 3. Sebuah radio transistor bertuliskan AC/DC 6V. Radio itu dapat bekerja dengan baik jika dihubungkan dengan stop kontak di rumah, padahal tegangan listrik di rumah 220 volt. Dari pernyataan diatas jawab pertanyaan di bawah ini! a. Alat apakah yang harus dipasang pada radio? b. Berapakah perbandingan lilitannya! Jawab: ...................................................................................................................................... ...................................................................................................................................... 4. Transformator dengan perbandingan jumlah lilitan primer dan sekundernya 1 : 20. Jika tegangan primer 300 volt dan arus primernya 3 A. Hitunglah! a. Tegangan yang dihasilkan! b. Kuat arus sekundernya! Jawab: ...................................................................................................................................... ...................................................................................................................................... 5. Sebuah transformator step down digunakan untuk mengubah tegangan bolak-balik 220 volt menjadi 110 volt. a. Hitung perbandingan lilitan kedua kumparan! b. Jika lilitan kumparan primer jumlahnya 100, berapa jumlah lilitan sekundernya? Jawab: ...................................................................................................................................... ...................................................................................................................................... 6. Jelaskan dengan singkat cara kerja transformator! Jawab: ...................................................................................................................................... ......................................................................................................................................EFISIENSI TRANSFORMATOR Pada saat trafo digunakan terasa hangat atau panas. Hal ini menunjukkan bahwa ada energiyang berubah manjadi panas (kalor) Akibatnya energi yang keluar dari trafo lebih kecil daripadaenergi yang masuk trafo, sehingga muncul istilah efesiensi yang dirumuskan sebagai berikut: Energi listrik yang keluarEfisiensi = Energi listrik yang masuk x 100% WsRumus n = x 100% Wp Ps n = x 100% Pp MGMP IPA FISIKA SMP Kelas IX Semester Genap Kab. Lamongan 35
  36. 36. VsIs n = x 100% VpIpKeterangan:η ( eta) = efesiensi Vs = tegangan sekunderWs = energi keluar ( joule) Vp = tegangan primerWp = energi masuk ( Joule) Is = kuat arus sekunderPs = daya keluar ( watt) Ip = kuat arus primerPp = daya masuk (watt)Transmisi daya listrik jarak jauh Transmisi adalah pembangkit dan penghantar listrik, maksudnya energi listrik itu harusdibangkitkkan oleh generator tenaga listrik, kemudian energi listrik itu harus dihantarkan ke tempat-tempat pengguna energi listrik.Ada dua cara untuk mentransmisikan tenaga listrik, yaitu:1. Transmisi dengan sistem tegangan rendah2. Transmisi dengan sistem tegangan tinggi1. Transmisi dengan sistem tegangan rendah Keuntungan : Dapat mengurangi tingkat bahaya Kerugian : 1. Karena tegangan rendah berarti arus besar sehingga harus digunakan kabel yang besar, akibatbya biayanya mahal.36 MGMP IPA FISIKA SMP Kelas IX Semester Genap Kab. Lamongan
  37. 37. 2. Karena kuat arus besar, energi yang hilang (berubah menjadi panas) juga besar. Ingat rumus Q : 0,24.I2 . RT kalori2. Transmisi dengan sistem tegangan tinggi Keuntungan : 1. Karena tegangan tinggi, kuat arus menjadi kecil, sehingga pengantar (kabel) yang digunakan tidak perlu besar, akibatnya biayanya lebih murah. 2. Karena kuat arus kecil, energi yang hilang juga kecil. Kerugian : Tingkat bahayanya besar, karena tegangannya besarTingkat bahaya yang besar dapat dikurangi dengan cara:1. Kabel teganggan tinggi ditempatkan pada tiang-tiang listrik yang tinggi.2. Kabel teganggan tinggi dilewatkan pada daerah yang tidak padat penduduknya.3. Memasang tanda/tulisan bahwa kabel tersebut berteganggan tinggi.INDUKTOR Induktor adalah alat yang digunakan untuk menghasilkan tegangan yang sangat tinggi arusbolak balik dari arah yang searah yang berteganggan rendah.Pada dasarnya indikator terdiri dari dua buah kumparan, yaitu kumparan primer (lilitan sedikit) dankumparan sekunder (lilitan banyak). Kumparan primer terhubung langsung dengan baterai B, dan sewaktu arus mengalir arusdiputus-putus secara otomatis oleh interuptor (A). karena arus DC terputus-putus makamengakibatkan perubahan garis gaya yang menimbulkan arus induksi pada kumparan sekunder.Kumparan sekunder lilitannya banyak sehingga tegangannya tinggi, akibatnya pada ujung P dan Qterjadi loncatan elektron yang mengakibatkan terjadinya bunga api listrik. Pemanfaatan induktor Ruhmkorff misalnya pada pengapian kendaraan bermotor bensin, yaitubagian busi. SOAL – SOAL LATIHANA. Pilihlah satu jawaban yang tepat! 1. Perpindahan energi listrik dari kumparan primer ke kumparan sekunder selalu kurang dari 100% sebab energi listrik ada yang mengalami...... MGMP IPA FISIKA SMP Kelas IX Semester Genap Kab. Lamongan 37
  38. 38. a. perubahan menjadi cahaya c. penurunan kuat arus b. penurunan tegangan d. perubahan menjadi energi kolar 2. Efesiensi transformator yang dapat diperoleh dari transmisi listrik tegangan tinggi adalah...... a. hertz b. volt c. persen d. joule 3. Keuntungan yang dapat diperoleh dari transmisi listrik tegangan tinggi adalah...... a. tidak perlu tiang listrik yang banyak b. potensi yang dihasilkan mudah diatur c. jaringan yang dipasang menjadi berlipat d. biayanya menjadi murah 4. Induktor Ruhmkoff adalah kumparan induksi yang digunakan untuk memperoleh...... a. arus yang kuat c. tegangan rendah b. arus yang lemah d. tegangan tinggi 5. Transmisi energi listrik jarak jauh dilakukan dengan menggunakan...... a. tegangan rendah c. kuat arus besar b. tegangan tinggi d. kabel listrik yang besar 6. Pada sebuah Transformator jika energi yang masuk 6.000 joule dan energi yang dihasilkan 5.000 joule, maka efesiensinya adalah...... a. 12,5 % b. 56 % c. 65 % d. 83,3 % 7. Efesiensinya sebuah trafo 80%. Jika energi yang dihasilkan 4.400 joule, maka energi yang masuk adalah...... a. 3.500 joule b. 4.500 juole c. 5.500 joule d. 6.500 joule 8. Sebuah transformator dihubungkan dengan tegangan 110 volt yang arusnya 5A. Jika tegangan yang dihasilkan 220 volt dengan arus 2A, efesiensi trafo adalah...... a. 12,5 % b. 80% c. 50 % d. 125 % 9. Pada indikator Ruhmkoff arus primernya menggunakan...... a. arus bolak-balik b. arus putar c. arus searahd. arus induksi 10. Jika daya yang masuk dalam trafo 250 watt, dan daya yang keluar dari trafo 250 watt, efesiensi trafo adalah...... a. 125 % b. 80 % c. 50 % d. 8 %B. Kerjakan dengan cermat! 1. Mengapa transmisi daya listrik jarak jauh selalu menggunakan tegangan tinggi!38 MGMP IPA FISIKA SMP Kelas IX Semester Genap Kab. Lamongan
  39. 39. Jawab: ...................................................................................................................................... ......................................................................................................................................2. Efesiensi sebuah transformator 85%. Jika energi yang masuk trafo 900 joule hitunglah energi yang dihasilkan? Jawab: ...................................................................................................................................... ......................................................................................................................................3. Sebuah transformator yang dihubungkan dengan tegangan 220 volt mengalir arus 3A. Jika tegangan yang dihasilkan 55 volt dengan efesiensi 95%. Tentukan: a. Daya sekundernya! b. Arus sekundernya! Jawab: ...................................................................................................................................... ......................................................................................................................................4. Sebuah transformator mempunyai tegangan pada lilitan primer 200 volt dan tegangan pada lilitan sekunder 1.800 volt. Jika arus primer 0,2A dan arus sekunder 0,02A, hitung efesiensi trafo tersebut! Jawab: ...................................................................................................................................... ......................................................................................................................................5. Sebuah transformator dihubungan dengan teganggan 220 volt selama 20 menit dan mengalir arus 4A. jika selama penggunaan trafo terjadi pengurangan energi sebasar 10.400 joule, hitunglah efesiensitrafo tersebut! Jawab: ...................................................................................................................................... ......................................................................................................................................6. Efesiensi sebuah transformator 90% a. Apa maksud efesiensi tersebut? b. Jika energi yang keluar 6.000 joule, hitunglah energi yang masuk trafo! Jawab: ...................................................................................................................................... ...................................................................................................................................... MGMP IPA FISIKA SMP Kelas IX Semester Genap Kab. Lamongan 39
  40. 40. 40 MGMP IPA FISIKA SMP Kelas IX Semester Genap Kab. Lamongan

×