Successfully reported this slideshow.
We use your LinkedIn profile and activity data to personalize ads and to show you more relevant ads. You can change your ad preferences anytime.

Induksi Elektromagnetik

30,725 views

Published on

MATERI FISIKA UNTUK SISWA SMP KELAS IX DALAM BENTUK PDF. SUDAH SAYA SUSUN RUNTUT, MENARIK DAN DETAIL. SEMOGA BERMAMFAAT UNTUK KALIAN, SISWA-SIWA SMP. KUNJUNGI SAYA PADA "http://aguspurnomosite.blogspot.com"

Published in: Education

Induksi Elektromagnetik

  1. 1. Induksi Elektromagnetik 2012 Induksi elektromagnetik adalah peristiwa timbulnya GGL atau arus listrik pada suatu penghantar atau kumparan akibat mengalami perubahan garis-garis gaya magnet (fluks magnetik). Cara – cara untuk menghasilkan GGL/arus induksi : 1. Menggerak-gerakan magnet di dekat kumparan Percobaan Faraday 2. Memutar kumparan dalam medan magnet Prinsip kerja Generator 3. Memutar magnet di dalam kumparan Prinsip kerja dinamo sepeda pancal 4. Menggerakkan penghantar memotong medan magnet Prinsip timbulnya Gaya Lorentz 5. Mengalirkan arus bolak-balik (AC) kepada kumparan primer untuk diinduksikan kepada kumparan sekunder yang ada di dekatnya Prinsip kerja Transformator (Trafo) 6. Mengalirkan arus searah (DC) yang diputus-putus kepada kumparan primer untuk diinduksikan kepada kumparan sekunder yang ada di dekatnya Prinsip kerja Induktor dan BusiA. Gaya Gerak Listrik InduksiDisusun Oleh Drs. Agus Purnomo Khusus Siswa SMP Negeri 3 Taman Sidoarjo 1
  2. 2. Induksi Elektromagnetik 2012 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 Permanen Garis-garis Gaya Medan Magnet Magnet (GGM) Ujung ujung Kumparan Berubah Kumparan Tetap GGL Induksi () Tidak dihasilkan apa apa Arus Induksi (Iind) 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.Disusun Oleh Drs. Agus Purnomo Khusus Siswa SMP Negeri 3 Taman Sidoarjo 2
  3. 3. Induksi Elektromagnetik 2012 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 :   ind = GGL induksi (volt)   ind = - N  N = Jumlah lilitan (lilitan) t   = Perubahan garis gaya (weber)  t = Selang waktu (detik) Tanda ( - ) menunjukkan arah arus induksi berlawanan dengan arah penyebabnya. Bentuk lain rumus untuk menghitung GGL Induksi Penghantar Memotong Tegak Lurus medan Magnet Keterangan:  B = Kuat medan magnet (webwr/m2)  ind = B .L V  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:  = 0,5 webwr t = 2 sekon N = 600 lilitan Ditanya :  ind = …….. ?  Jawab :  ind = - N t 0,5 = - 600  100volt 3Disusun Oleh Drs. Agus Purnomo Khusus Siswa SMP Negeri 3 Taman Sidoarjo 3
  4. 4. Induksi Elektromagnetik 2012 2. 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 :  ind = …….. ? Jawab :  ind = B . L. V = 5 tesla x 0,06 m x 12 m/s = 3,6 volt Jadi GGL dinamo sepeda adalah 3,6 volt1. 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.Disusun Oleh Drs. Agus Purnomo Khusus Siswa SMP Negeri 3 Taman Sidoarjo 4
  5. 5. Induksi Elektromagnetik 20122. 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 < NpDisusun Oleh Drs. Agus Purnomo Khusus Siswa SMP Negeri 3 Taman Sidoarjo 5
  6. 6. Induksi Elektromagnetik 2012 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 = tegangan sekunder (volt) Vs Ns 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) 3) Np Is  Ns IpCatatan:1. Transformator hanya dapat digunakan untuk mengubah tegangan listrik arus bolak-balik2. Transformator tidak memperbesar daya listrik (hanya memindahkan) Contoh soal1. 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 lilitan Ditanya : Vs = ....? Vp Np Jawab : = Vs Ns Vp.Ns Vs = Np 220V .800 Vs = 400 Vs = 440 Volt2. 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 IpDisusun Oleh Drs. Agus Purnomo Khusus Siswa SMP Negeri 3 Taman Sidoarjo 6
  7. 7. Induksi Elektromagnetik 2012 Vp.Ip Vs = Is 220V .6 A Vs = 3A Vs = 440 Volt EFISIENSI TRANSFORMATOR Pada saat trafo digunakan terasa hangat atau panas. Hal ini menunjukkan bahwa ada energi yang berubah manjadi panas (kalor) Akibatnya energi yang keluar dari trafo lebih kecil daripada energi yang masuk trafo, sehingga muncul istilah efesiensi yang dirumuskan sebagai berikut: Energi listrik yang keluar Efisiensi () = = Energi listrik yang masuk X 100%Rumus :  = Ws x 100% Wp  = Ps x 100% Pp  = Vs.Is x 100% Vp.I pKeterangan :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 (TDLJJ) Transmisi adalah pembangkit dan penghantar listrik, maksudnya energi listrik itu harus dibangkitkkan olehgenerator tenaga listrik, kemudian energi listrik itu harus dihantarkan ke tempat-tempat pengguna energi listrik.Disusun Oleh Drs. Agus Purnomo Khusus Siswa SMP Negeri 3 Taman Sidoarjo 7
  8. 8. Induksi Elektromagnetik 2012Ada dua cara untuk mentransmisikan tenaga listrik, yaitu:3. Transmisi dengan sistem tegangan rendah4. 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. 2. Karena kuat arus besar, energi yang hilang (berubah menjadi panas) juga besar. Ingat rumus Q = 0,24.I2. R.t 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. INDUKTORDisusun Oleh Drs. Agus Purnomo Khusus Siswa SMP Negeri 3 Taman Sidoarjo 8
  9. 9. Induksi Elektromagnetik 2012 Induktor adalah alat yang digunakan untuk menghasilkan tegangan yang sangat tinggi arus bolak balik dari arah yang searah yang berteganggan rendah. Pada dasarnya indikator terdiri dari dua buah kumparan, yaitu kumparan primer (lilitan sedikit) dan kumparan sekunder (lilitan banyak). Kumparan primer terhubung langsung dengan baterai B, dan sewaktu arus mengalir arus diputus-putus secara otomatis oleh interuptor (A). karena arus DC terputus-putus maka mengakibatkan perubahan garis gaya yang menimbulkan arus induksi pada kumparan sekunder. Kumparan sekunder lilitannya banyak sehingga tegangannya tinggi, akibatnya pada ujung P dan Q terjadi loncatan elektron yang mengakibatkan terjadinya bunga api listrik. Pemanfaatan induktor Ruhmkorff misalnya pada pengapian kendaraan bermotor bensin, yaitu bagian busi. LATIHAN SOALA. 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...... 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 searah d. 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 %Disusun Oleh Drs. Agus Purnomo Khusus Siswa SMP Negeri 3 Taman Sidoarjo 9
  10. 10. Induksi Elektromagnetik 2012B. Kerjakan dengan cermat! 1. Mengapa transmisi daya listrik jarak jauh selalu menggunakan tegangan tinggi! 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: ....................................................................................................................................................................... ....................................................................................................................................................................... 7. Sebuah kumparan yang terdiri dari 200 lilitan mengalami perubahan fluks magnet dari 20 Wb menjadi 100 Wb dalam waktu 8 ms. Tentukan besar GGL Induksi yang timbul pada ujung-ujung kumparan tersebut! Jawab: ....................................................................................................................................................................... ....................................................................................................................................................................... 8. Sebuah transformator memiliki kumparan primer dengan jumlah lilitan 1200 lilitan dan tegangannya 6 V, jika kumparan sekunder 400 lilitan dan arusnya 3 A. Tentukan : a. tegangan sekunder b. arus primer c. daya primer d. daya sekunder e. jenis trafo Jawab: ....................................................................................................................................................................... ....................................................................................................................................................................... 9. Sebuah trafo memiliki kumparan primer 2000 lilitan, dan kumparan sekunder 4000 lilitan, tegangannya 12 V dan arusnya 5 A. Tentukan : a. tegangan primer b. arus primer c. daya primer d. daya sekunder e. jenis trafo Jawab: ....................................................................................................................................................................... ....................................................................................................................................................................... 10. Sebuah kawat yang panjangnya 60 mm digerakkan secara tegak lurus sehingga memotong medan magnet suatu ruangan 2,5 Tesla dengan kecepatan 36 km/jam. Tentukan GGL Induksi yang timbul pada ujung-ujung kawat tersebut! Jawab: ....................................................................................................................................................................... .......................................................................................................................................................................Disusun Oleh Drs. Agus Purnomo Khusus Siswa SMP Negeri 3 Taman Sidoarjo 10

×