BAB I

BAB I

PENDAHULUAN

A.    Latar Belakang

Listrik dalam era industri merupakan keperluan yang sangat vital. Dengan adanya transformator keperluan listrik pada tegangan yang sesuai  dapat terpenuhi. Dahulu untuk membawa  listrik diperlukan kuda. Kuda akan membawa pembangkit listrik untuk penerangan lapangan ski. Seandainya transformator belum ditemukan, berapa ekor kuda yang diperlukan untuk penerangan sebuah kota. Fenomena pemindahan  listrik akan kamu dibahas dalam induksi elektromagnetik.

Jika ada pembangkit listrik dekat rumahmu, coba diperhatikan. Pembangkit  listrik biasanya terletak jauh dari permukiman penduduk. Untuk membawa energi listrik, atau lebih dikenal transmisi daya listrik, diperlukan kabel yang sangat panjang. Kabel yang demikian dapat menurunkan tegangan. Karena itu diperlukan alat yang dapat menaikkan kembali tegangan sesuai keperluan. Dan kamu pasti melihat tabung berwarna biru yang dipasang pada tiang listrik. Alat tersebut adalah transformator yang berfungsi untuk menaikkan dan menurunkan  tegangan.

B.     Rumusan Masalah

1.      Apa arti Induksi Elekromagetik?

2.      Apa faktor-faktor yang menyebebkan GGL induksi?

3.      Apa yang dimaksud dengan induktansi diri?

4.      Bagaimana Penerapan Induksi Elektromagnetik?

5.       

C.    Tujuan

Tujuan dari pembuatan makalah ini adalah sebagai berikut:

1.       Mengetahui arti Induksi Elekromagnetik.

2.       Mengetahui faktor-faktor yang menyebebkan GGL induksi

3.       Untuk mengetahui apa yang dimaksud dengan induktansi

4.        Mengetahui Penerapan Induksi Elektromagnetik

BAB II

PEMBAHASAN

A.    Induksi Elektromagnetik

Induksi elektromagnetik adalah gejala timbulnya gaya gerak listrik di dalam suatu kumparan atau konduktor bila terdapat suatu fluk magnetik pada konduktor tersebut atau bila kondktor bergerak relatif melintasi medan magnetik.

1.      Konsep fluks magnetik

Fluks magnetik adalah ukuran atau jumlah medan magnet B yang melewati luas penampang tertentu, misalnya kumparan kawat (hal ini sering juga disebut “kerapatan medan magnet”). Satuan fluks magnetik adalah weber (Wb), weber merupakan satuan turunan dari volt-detik. Sedangkan satuan menggunakan sistem CGS adalah maxwell.

Ф= B ± A = ( B cos A)

Ф = BA cos

Dengan  adalah sudut apit terkecil antara arah induksi magnetik B dengan arah normal.

Satuan SI untuk fluks magnetik adalah weber (Wb) sehingga dari persamaan (6-1) diperoleh hubungan satuan

Wb = ( 1 T ) ( 1 ) atau 1 T = 1 Wb

2.      GGL Iduksi

Gaya Gerak Listrik (GGL) Induksi –  Kemagnetan dan kelistrikan merupakan dua gejala alam yang prosesnya dapat dibolak-balik. Ketika H.C. Oersted membuktikan bahwa di sekitar kawat berarus listrik terdapat medan magnet (artinya listrik menimbulkan magnet), para ilmuwan mulai berpikir keterkaitan antara kelistrikan dan kemagnetan. Tahun 1821 Michael Faraday membuktikan bahwa perubahan medan magnet dapat menimbulkan arus listrik (artinya magnet menimbulkan listrik) melalui eksperimen yang sangat sederhana. Sebuah magnet yang digerakkan masuk dan keluar pada kumparan dapat menghasilkan arus listrik pada kumparan itu.

Galvanometer merupakan alat yang dapat digunakan untuk mengetahui ada tidaknya arus listrik yang mengalir. Ketika sebuah magnet yang digerakkan masuk dan keluar pada kumparan (seperti kegiatan di atas), jarum galvanometer menyimpang ke kanan dan ke kiri. Bergeraknya jarum galvanometer menunjukkan bahwa magnet yang digerakkan keluar dan masuk pada kumparan menimbulkan arus listrik. Arus listrik bisa terjadi jika pada ujung-ujung kumparan terdapat GGL (gaya gerak listrik). GGL yang terjadi di ujung-ujung kumparan dinamakan GGL induksi. Arus listrik hanya timbul pada saat magnet bergerak. Jika magnet diam di dalam kumparan, di ujung kumparan tidak terjadi arus listrik.

a.      Penyebab Terjadinya GGL Induksi

Ketika kutub utara magnet batang digerakkan masuk ke dalam kumparan, jumlah garis gaya-gaya magnet yang terdapat di dalam kumparan bertambah banyak. Bertambahnya jumlah garisgaris gaya ini menimbulkan GGL induksi pada ujung-ujung kumparan. GGL induksi yang ditimbulkan menyebabkan arus listrik mengalir menggerakkan jarum galvanometer. Arah arus induksi dapat ditentukan dengan cara memerhatikan arah medan magnet yang ditimbulkannya. Pada saat magnet masuk, garis gaya dalam kumparan bertambah. Akibatnya medan magnet hasil arus induksi bersifat mengurangi garis gaya itu. Dengan demikian, ujung kumparan itu merupakan kutub utara sehingga arah arus induksi seperti yang ditunjukkan Gambar a (ingat kembali cara menentukan kutub-kutub solenoida).

Ketika kutub utara magnet batang digerakkan keluar dari dalam kumparan, jumlah garis-garis gaya magnet yang terdapat di dalam kumparan berkurang. Berkurangnya jumlah garis-garis gaya ini juga menimbulkan GGL induksi pada ujung-ujung kumparan. GGL induksi yang ditimbulkan menyebabkan arus listrik mengalir dan menggerakkan jarum galvanometer. Sama halnya ketika magnet batang masuk ke kumparan. pada saat magnet keluar garis gayadalam kumparan berkurang. Akibatnya medan magnet hasil arus induksi bersifat menambah garis gaya itu. Dengan demikian, ujung, kumparan itu merupakan kutub selatan, sehingga arah arus induksi seperti yang ditunjukkan Gambar b.

Ketika kutub utara magnet batang diam di dalam kumparan, jumlah garis-garis gaya magnet di dalam kumparan tidak terjadi perubahan (tetap). Karena jumlah garis-garis gaya tetap, maka pada ujung-ujung kumparan tidak terjadi GGL induksi. Akibatnya, tidak terjadi arus listrik dan jarum galvanometer tidak bergerak.

Jadi, GGL induksi dapat terjadi pada kedua ujung kumparan jika di dalam kumparan terjadi perubahan jumlah garis-garis gaya magnet (fluks magnetik). GGL yang timbul akibat adanya perubahan jumlah garis-garis gaya magnet dalam kumparan disebut GGL induksi. Arus listrik yang ditimbulkan GGL induksi disebut arus induksi. Peristiwa timbulnya GGL induksi dan arus induksi akibat adanya perubahan jumlah garis-garis gaya magnet disebut induksi elektromagnetik.

b.      Faktor yang Memengaruhi Besar GGL Induksi

Sebenarnya besar kecil GGL induksi dapat dilihat pada besar kecilnya penyimpangan sudut jarum galvanometer. Jika sudut penyimpangan jarum galvanometer besar, GGL induksi dan arus induksi yang dihasilkan besar. Bagaimanakah cara memperbesar GGL induksi?

Ada tiga faktor yang memengaruhi GGL induksi, yaitu

1)      kecepatan gerakan magnet atau kecepatan perubahan jumlah garis-garis gaya magnet (fluks magnetik),

2)      jumlah lilitan,

3)      medan magnet.

3.      Hukum Faraday tentang Induksi Elektromagnetik

Hukum Faraday:

a.       Jika sebuah penghantar memotong garis-garis gaya dari suatu medan magnetik (fluks) yang konstan, maka pada penghantar tersebut akan timbul tegangan induksi.

b.      Perubahan fluks medan magnetik didalam suatu rangkaian bahan penghantar, akan menimbulkan tegangan induksi pada rangkaian tersebut.

Persamaan Ggl induksi (E_ind) yang memenuhi hukum Faraday adalah sebagai berikut:

Keterangan:  

                         = ggl induksi (volt)

                      )

4.      Hukum Lenz

Apabila ggl induksi dihubungkan dengan suatu rangkaian tertutup dengan hambatan tertentu, maka mengalirlah arus listrik. Arus ini denamakan dengan arus induksi. Arus induksi dan ggl induksi hanya ada selama perubahan fluks magnetik terjadi. Hukum lenz menjelaskan mengenai arus induksi, yang berarti bahwa hukum tersebut berlaku hanya kepada rangkaian penghantar yang tertutup. Hukum ini dinyatakn oleh Heinrich Friedrich Lenz (1804-1865). Yang sebenarnya merupakan suatu bentuk hukum kekekalan energi. Hukkum lenz menyatakan bahwa:

“Ggl induksi selalu membangkitkan arusyang medan magnetnya berlawanan dengan asal perubahan fluks”

Perubahan fluks akan menginduksi ggl yang menimbulkan arus di dalam kumparan, dan arus induksi ini membangkitkan medan magnetnya sendiri.

Gambar  diatas menunjukkan penerapan Hukum Lenz pada arah arus induksi. Pada gambar a dan d, magnet diam sehingga tidakk ada perubahan fluks magnetik yang dilingkupi oleh kmparan. Padda gambar b menunjukan fluks magnetik utama yang menembus kumparan dengan arah ke bawah akan bertambah pada saat kutub utara magnet didekatkan kumparan. Arah induksi pada gambar c, e, dan f. Juga dapat diketahui dengan menerapkan Hukum Lenz.

Contoh:

1.      Fluks magnetik berubah sebesar 5 Wb selama 2 s pada sebuah kumparann yang terdiri dari 20 lilitan. Berapakah GGL induksi yang dihasilkan?

Penyelesaian:

Diketahui:              N= 20 lilitan

                                  = 5 Wb

                                   = 2 s

     ditanyakan:

Jawab:

              

               = 50 Volt

2.      Fluks magnetik berubah sebesar 10 Wb selama 5 s pada sebuah kumparann yang terdiri dari 25 lilitan. Berapakah GGL induksi yang dihasilkan?

Penyelesaian:

Diketahui:              N= 25 lilitan

                                  = 10 Wb

                                   = 5 s

     ditanyakan:

Jawab: ...........

B.     Induktansi

Induktansi merupakan sifat sebuah rangkaian listrik atau komponen yang menyebabkan timbulnya GGL di dalam rangkaian sebagai akibat perubahan arus yang melewati rangkaian (self inductance). Pada kedua keaadaan tersebut, perubahan arus berarti ada perubahan medan magnetik, yang kemudian menghasilkan ggl. Apabila sebuah kumparan dialiri arus, di dalam kumparan tersebut akan timbul meda magnetik. Selanjutnya, apabila arus mengalir besarnya berubah-ubah terhadap waktu. Perubahan fluks magnetik ini dapat menginduksi rangkaian itu sendiri. Sehingga di dalamnya timbul ggl induksi. Ggl induksi yang diakibatkan  oleh perubahan fluks magnetik sendiri dinamakan ggl induksi diri.

1.      Induktansi Diri (Gaya Gerak Listrik (GGL) Induksi pada Kumparan)

Apabila arus berubah melewati suatu kumparan atau solenoida, terjadi perubahan fluks magnetik di dalam kumparan yang akan menginduksi ggl pada arah yang berlawanan. Ggl terinduksi ini berlawanan arah dengan perubahan fluks. Jika raus yang melalui kumparan meningkat, kenaikan fluks magnet akan menginduksi ggl dengan arah arus yang berlawanan dan cenderung untuk memperlambat kenaikan erus tersebut. Dapat disimpulkan bahwa ggl induksi  sebanding dengan laju perubahan arus yang  dirumuskan:

Dengan I merupakan arus sesaat, dan tanda negatif menunjukkan bahwa ggl yang dihasilkan

Berlawanan dengan perubhaan arus. Konstanta kesebandingan L disebut induktansi diri atau induktansi kumparan, yang memiliki satuan henry (H), yand=g didefinisikan sebagai satuan untuk menyatakan besarnya induktansi suatu rangkaian tertutup yang menghasilakn ggl satu volt bila arus listrik di dalam rangkaian berubah secara seragam dengan laju satu ampere per detik.

2.      Induktansi Diri pada Solenoida dan Toroida

Solenoida merupakan kumparan kawat yang terlilit pada suatu pembentuk silinder. Pada kumparan ini panjang pajang pembentuk melebihi garis tengahnya. Bila arus dilewtkan melalui kumparan, suatu medan magnet akan dihasilakn di dalam kumparan sejajar dengan sumbu. Sementara itu toroida adalah solenoida yang dilengkungkan sehingga sumbunya menjadi berbentuk lingkaran.  Induktansi diri L sebuah solenoida dapat ditentukan dengan mneggunakan persamaan:

Dengan:induktansi diri solenoida atau toroida (H0)

              = permeabilitas udara (

             = jumlah lilitan

            = luas penampang (

             = panjang solenoida atau toroida

3.      Energi yang Tersimpan dalam Induktor

Energi dalam induktor (kumparan) tersimpan dalam bentuk medan magnet, yang diruuskan dengan:

Dengan, L adalah induktansi induktor (henry=H).

C.    Aplikasi induksi elektromagnetik

1.      Generator

Generator merupakan alat yang mengubah energi gerak/ mekanik menjadi energi listrik pada generator terjadi peristiwa induksi elektromagnetik yang menghasilkan ggl yang besarnya dinyatakan dalam rumus:

Dengan:  ggl induksi (volt)

              = jumlah lilitan

              =medan magnet (T)

             =luas kumparan (

           = sudut fase

Generator dibedakan menjadi dua, yaitu generator arus searah (DC) dan generator arus bolak-balik (AC). Baik generator AC dan generator DC memutar kumparan di  dalam medan  magnet  tetap. Generator AC sering disebut alternator. Arus listrik yang dihasilkan berupa  arus  bolak-balik.  Ciri  generator  AC  menggunakan  cincin ganda. Generator arus DC, arus yang dihasilkan berupa arus searah. Ciri  generator  DC  menggunakan  cincin  belah  (komutator).  Jadi,generator  AC  dapat  diubah  menjadi  generator  DC  dengan cara mengganti cincin ganda dengan sebuah komutator. Sebuah  generator  AC  kumparan  berputar   di  antara  kutub- kutub  yang  tak  sejenis  dari  dua  magnet  yang  saling  berhadapan. Kedua kutub magnet akan menimbulkan medan  magnet.  Kedua ujung kumparan dihubungkan dengan sikat karbon  yang  terdapat pada setiap cincin. Kumparan merupakan bagian  generator  yang berputar  (bergerak) disebut rotor. Magnet  tetap merupakan bagian generator yang tidak bergerak   disebut   stator.   Bagaimanakah generator bekerja? Ketika kumparan sejajar dengan arah medan magnet (membentuk  sudut  0 derajat), belum terjadi arus listrik dan tidak terjadi GGL induksi (perhatikan  Gambar  2.1. Pada saat kumparan  berputar perlahan-lahan, arus dan GGL beranjak naik sampai  kumparan membentuk sudut 90 derajat. Saat itu posisi kumparan tegak lurus dengan arah medan magnet. Pada kedudukan ini kuat arus dan GGL induksi menunjukkan nilai maksimum. Selanjutnya, putaran kumparan terus berputar, arus dan GGL makin berkurang. Ketika kumparan mem bentuk sudut 180 derajat kedudukan kumparan sejajar dengan arah medan magnet, maka GGL induksi dan arus induksi menjadi nol.

Putaran kumparan berikutnya arus dan tegangan mulai naik lagi  dengan  arah  yang  berlawanan.  Pada  saat  membentuk  sudut 270 derajat, terjadi lagi kumparan berarus tegak lurus dengan arah medan magnet. Pada kedudukan kuat arus dan GGL induksi menunjukkan nilai maksimum lagi, namun arahnya berbeda. Putaran  kumparan selanjutnya, arus dan tegangan turun  perlahanlahan  hingga  mencapai  nol  dan  kumparan  kembali  ke  posisi  semula  hingga  memb entuk sudut 360 derajat.

2.      Dinamo

Dinamo dibedakan menjadi dua yaitu, dinamo arus searah (DC) dan dinamo arus bolak-balik (AC). Prinsip kerja dinamo sama dengan generator yaitu memutar kumparan di dalam medan magnet atau memutar magnet di dalam kumparan. Bagian dinamo yang berputar disebut rotor. Bagian dinamo yang tidak bergerak disebut stator.

Perbedaan antara dinamo DC dengan dinamo AC terletak pada cincin yang digunakan. Pada dinamo arus searah menggunakan satu cincin yang dibelah menjadi dua yang disebut cincin belah (komutator). Cincin ini memungkinkan arus listrik yang dihasilkan pada rangkaian luar Dinamo berupa arus searah walaupun di dalam dinamo sendiri menghasilkan arus bolak-balik. Adapun, pada dinamo arus bolak-balik menggunakan cincin ganda (dua cincin). Alat pembangkit listrik arus bolak balik yang paling sederhana adalah dinamo sepeda. Tenaga yang digunakan untuk memutar rotor adalah roda sepeda. Jika roda berputar, kumparan atau magnet ikut berputar. Akibatnya, timbul GGL induksi pada ujung-ujung kumparan dan arus listrik mengalir. Makin cepat gerakan roda sepeda, makin cepat magnet atau kumparan berputar. Makin besar pula GGL induksi  dan arus listrik yang dihasilkan. Jika dihubungkan dengan lampu, nyala lampu makin terang. GGL induksi pada dinamo dapat diperbesar dengan cara putaran roda dipercepat, menggunakan magnet yang kuat (besar), jumlah lilitan diperbanyak, dan menggunakan inti besi lunak di dalam kumparan.

D.    Transformator/ Trafo

Trafo adalah alat yang dugunakan untuk mengubah tegangan dan arus bolak-balik. Ada dua jenis travo yaitu travo step up unutk menaikan tegangan  dan travo step down untuk menurunkan tegangan . pada travo secara umum berlaku jumlah lilitan sebanding dengan jumlah tegangan yang dihasilakan:

Dengan : jumlah lilitan pada kumparan primer

                = jumlah lilitan pada kumparan

                =tegangan pada kumparan primer (V)

                = tegangan pada kumparan sekunder (V)

Untuk travo ideal, energi yang dihasilakan setiap saat akan sama dengan energi yang diterimanya. Karena itu travo ideal memiliki efisiensi 100.

                            atau       atau                                          

     

                                   

BAB III

PENUTUP

Kesimpulan

Berdasarkan rumusan masalahnya kesimpulan yang dapat ditarik adalah induksi elektromagnetik adalah peristiwa timbulanya GGl induksi dan arus induksi akibat adanya perubahan jumlah garis-garis gaya magnet. Induktansi merupakan sifat sebuah rangkaian listrik atau komponen yang menyebabkan timbulnya GGL di dalam rangkaian sebagai akibat perubahan arus yang melewati rangkaian (self inductance)Penerapan induksi elektromagnetik terdapat pada dua alat pada generator dan dinamo. Transformator adalah Alat yang digunakan untuk menaikkan atau menurunkan tegangan AC.

DAFTAR PUSTAKA

Kanginan, marthen. 1996. Fisika SMA. Jakarta: erlangga

Tipler, P.A. 1998. fisika untuk sains dan teknik jilid 1. Jakarta: erlangga

http://www.induksielekromagnetik.com

PENDAHULUAN

A.    Latar Belakang

Listrik dalam era industri merupakan keperluan yang sangat vital. Dengan adanya transformator keperluan listrik pada tegangan yang sesuai  dapat terpenuhi. Dahulu untuk membawa  listrik diperlukan kuda. Kuda akan membawa pembangkit listrik untuk penerangan lapangan ski. Seandainya transformator belum ditemukan, berapa ekor kuda yang diperlukan untuk penerangan sebuah kota. Fenomena pemindahan  listrik akan kamu dibahas dalam induksi elektromagnetik.

Jika ada pembangkit listrik dekat rumahmu, coba diperhatikan. Pembangkit  listrik biasanya terletak jauh dari permukiman penduduk. Untuk membawa energi listrik, atau lebih dikenal transmisi daya listrik, diperlukan kabel yang sangat panjang. Kabel yang demikian dapat menurunkan tegangan. Karena itu diperlukan alat yang dapat menaikkan kembali tegangan sesuai keperluan. Dan kamu pasti melihat tabung berwarna biru yang dipasang pada tiang listrik. Alat tersebut adalah transformator yang berfungsi untuk menaikkan dan menurunkan  tegangan.

B.     Rumusan Masalah

1.      Apa arti Induksi Elekromagetik?

2.      Apa faktor-faktor yang menyebebkan GGL induksi?

3.      Apa yang dimaksud dengan induktansi diri?

4.      Bagaimana Penerapan Induksi Elektromagnetik?

5.       

C.    Tujuan

Tujuan dari pembuatan makalah ini adalah sebagai berikut:

1.       Mengetahui arti Induksi Elekromagnetik.

2.       Mengetahui faktor-faktor yang menyebebkan GGL induksi

3.       Untuk mengetahui apa yang dimaksud dengan induktansi

4.        Mengetahui Penerapan Induksi Elektromagnetik

BAB II

PEMBAHASAN

A.    Induksi Elektromagnetik

Induksi elektromagnetik adalah gejala timbulnya gaya gerak listrik di dalam suatu kumparan atau konduktor bila terdapat suatu fluk magnetik pada konduktor tersebut atau bila kondktor bergerak relatif melintasi medan magnetik.

1.      Konsep fluks magnetik

Fluks magnetik adalah ukuran atau jumlah medan magnet B yang melewati luas penampang tertentu, misalnya kumparan kawat (hal ini sering juga disebut “kerapatan medan magnet”). Satuan fluks magnetik adalah weber (Wb), weber merupakan satuan turunan dari volt-detik. Sedangkan satuan menggunakan sistem CGS adalah maxwell.

Ф= B ± A = ( B cos A)

Ф = BA cos

Dengan  adalah sudut apit terkecil antara arah induksi magnetik B dengan arah normal.

Satuan SI untuk fluks magnetik adalah weber (Wb) sehingga dari persamaan (6-1) diperoleh hubungan satuan

Wb = ( 1 T ) ( 1 ) atau 1 T = 1 Wb

2.      GGL Iduksi

Gaya Gerak Listrik (GGL) Induksi –  Kemagnetan dan kelistrikan merupakan dua gejala alam yang prosesnya dapat dibolak-balik. Ketika H.C. Oersted membuktikan bahwa di sekitar kawat berarus listrik terdapat medan magnet (artinya listrik menimbulkan magnet), para ilmuwan mulai berpikir keterkaitan antara kelistrikan dan kemagnetan. Tahun 1821 Michael Faraday membuktikan bahwa perubahan medan magnet dapat menimbulkan arus listrik (artinya magnet menimbulkan listrik) melalui eksperimen yang sangat sederhana. Sebuah magnet yang digerakkan masuk dan keluar pada kumparan dapat menghasilkan arus listrik pada kumparan itu.

Galvanometer merupakan alat yang dapat digunakan untuk mengetahui ada tidaknya arus listrik yang mengalir. Ketika sebuah magnet yang digerakkan masuk dan keluar pada kumparan (seperti kegiatan di atas), jarum galvanometer menyimpang ke kanan dan ke kiri. Bergeraknya jarum galvanometer menunjukkan bahwa magnet yang digerakkan keluar dan masuk pada kumparan menimbulkan arus listrik. Arus listrik bisa terjadi jika pada ujung-ujung kumparan terdapat GGL (gaya gerak listrik). GGL yang terjadi di ujung-ujung kumparan dinamakan GGL induksi. Arus listrik hanya timbul pada saat magnet bergerak. Jika magnet diam di dalam kumparan, di ujung kumparan tidak terjadi arus listrik.

a.      Penyebab Terjadinya GGL Induksi

Ketika kutub utara magnet batang digerakkan masuk ke dalam kumparan, jumlah garis gaya-gaya magnet yang terdapat di dalam kumparan bertambah banyak. Bertambahnya jumlah garisgaris gaya ini menimbulkan GGL induksi pada ujung-ujung kumparan. GGL induksi yang ditimbulkan menyebabkan arus listrik mengalir menggerakkan jarum galvanometer. Arah arus induksi dapat ditentukan dengan cara memerhatikan arah medan magnet yang ditimbulkannya. Pada saat magnet masuk, garis gaya dalam kumparan bertambah. Akibatnya medan magnet hasil arus induksi bersifat mengurangi garis gaya itu. Dengan demikian, ujung kumparan itu merupakan kutub utara sehingga arah arus induksi seperti yang ditunjukkan Gambar a (ingat kembali cara menentukan kutub-kutub solenoida).

Ketika kutub utara magnet batang digerakkan keluar dari dalam kumparan, jumlah garis-garis gaya magnet yang terdapat di dalam kumparan berkurang. Berkurangnya jumlah garis-garis gaya ini juga menimbulkan GGL induksi pada ujung-ujung kumparan. GGL induksi yang ditimbulkan menyebabkan arus listrik mengalir dan menggerakkan jarum galvanometer. Sama halnya ketika magnet batang masuk ke kumparan. pada saat magnet keluar garis gayadalam kumparan berkurang. Akibatnya medan magnet hasil arus induksi bersifat menambah garis gaya itu. Dengan demikian, ujung, kumparan itu merupakan kutub selatan, sehingga arah arus induksi seperti yang ditunjukkan Gambar b.

Ketika kutub utara magnet batang diam di dalam kumparan, jumlah garis-garis gaya magnet di dalam kumparan tidak terjadi perubahan (tetap). Karena jumlah garis-garis gaya tetap, maka pada ujung-ujung kumparan tidak terjadi GGL induksi. Akibatnya, tidak terjadi arus listrik dan jarum galvanometer tidak bergerak.

Jadi, GGL induksi dapat terjadi pada kedua ujung kumparan jika di dalam kumparan terjadi perubahan jumlah garis-garis gaya magnet (fluks magnetik). GGL yang timbul akibat adanya perubahan jumlah garis-garis gaya magnet dalam kumparan disebut GGL induksi. Arus listrik yang ditimbulkan GGL induksi disebut arus induksi. Peristiwa timbulnya GGL induksi dan arus induksi akibat adanya perubahan jumlah garis-garis gaya magnet disebut induksi elektromagnetik.

b.      Faktor yang Memengaruhi Besar GGL Induksi

Sebenarnya besar kecil GGL induksi dapat dilihat pada besar kecilnya penyimpangan sudut jarum galvanometer. Jika sudut penyimpangan jarum galvanometer besar, GGL induksi dan arus induksi yang dihasilkan besar. Bagaimanakah cara memperbesar GGL induksi?

Ada tiga faktor yang memengaruhi GGL induksi, yaitu

1)      kecepatan gerakan magnet atau kecepatan perubahan jumlah garis-garis gaya magnet (fluks magnetik),

2)      jumlah lilitan,

3)      medan magnet.

4)       

3.      Hukum Faraday tentang Induksi Elektromagnetik

Hukum Faraday:

a.       Jika sebuah penghantar memotong garis-garis gaya dari suatu medan magnetik (fluks) yang konstan, maka pada penghantar tersebut akan timbul tegangan induksi.

b.      Perubahan fluks medan magnetik didalam suatu rangkaian bahan penghantar, akan menimbulkan tegangan induksi pada rangkaian tersebut.

Persamaan Ggl induksi (E_ind) yang memenuhi hukum Faraday adalah sebagai berikut:

Keterangan:  

                         = ggl induksi (volt)

                      )

4.      Hukum Lenz

Apabila ggl induksi dihubungkan dengan suatu rangkaian tertutup dengan hambatan tertentu, maka mengalirlah arus listrik. Arus ini denamakan dengan arus induksi. Arus induksi dan ggl induksi hanya ada selama perubahan fluks magnetik terjadi. Hukum lenz menjelaskan mengenai arus induksi, yang berarti bahwa hukum tersebut berlaku hanya kepada rangkaian penghantar yang tertutup. Hukum ini dinyatakn oleh Heinrich Friedrich Lenz (1804-1865). Yang sebenarnya merupakan suatu bentuk hukum kekekalan energi. Hukkum lenz menyatakan bahwa:

“Ggl induksi selalu membangkitkan arusyang medan magnetnya berlawanan dengan asal perubahan fluks”

Perubahan fluks akan menginduksi ggl yang menimbulkan arus di dalam kumparan, dan arus induksi ini membangkitkan medan magnetnya sendiri.

Gambar  diatas menunjukkan penerapan Hukum Lenz pada arah arus induksi. Pada gambar a dan d, magnet diam sehingga tidakk ada perubahan fluks magnetik yang dilingkupi oleh kmparan. Padda gambar b menunjukan fluks magnetik utama yang menembus kumparan dengan arah ke bawah akan bertambah pada saat kutub utara magnet didekatkan kumparan. Arah induksi pada gambar c, e, dan f. Juga dapat diketahui dengan menerapkan Hukum Lenz.

Contoh:

1.      Fluks magnetik berubah sebesar 5 Wb selama 2 s pada sebuah kumparann yang terdiri dari 20 lilitan. Berapakah GGL induksi yang dihasilkan?

Penyelesaian:

Diketahui:              N= 20 lilitan

                                  = 5 Wb

                                   = 2 s

     ditanyakan:

Jawab:

              

               = 50 Volt

2.      Fluks magnetik berubah sebesar 10 Wb selama 5 s pada sebuah kumparann yang terdiri dari 25 lilitan. Berapakah GGL induksi yang dihasilkan?

Penyelesaian:

Diketahui:              N= 25 lilitan

                                  = 10 Wb

                                   = 5 s

     ditanyakan:

Jawab: ...........

B.     Induktansi

Induktansi merupakan sifat sebuah rangkaian listrik atau komponen yang menyebabkan timbulnya GGL di dalam rangkaian sebagai akibat perubahan arus yang melewati rangkaian (self inductance). Pada kedua keaadaan tersebut, perubahan arus berarti ada perubahan medan magnetik, yang kemudian menghasilkan ggl. Apabila sebuah kumparan dialiri arus, di dalam kumparan tersebut akan timbul meda magnetik. Selanjutnya, apabila arus mengalir besarnya berubah-ubah terhadap waktu. Perubahan fluks magnetik ini dapat menginduksi rangkaian itu sendiri. Sehingga di dalamnya timbul ggl induksi. Ggl induksi yang diakibatkan  oleh perubahan fluks magnetik sendiri dinamakan ggl induksi diri.

1.      Induktansi Diri (Gaya Gerak Listrik (GGL) Induksi pada Kumparan)

Apabila arus berubah melewati suatu kumparan atau solenoida, terjadi perubahan fluks magnetik di dalam kumparan yang akan menginduksi ggl pada arah yang berlawanan. Ggl terinduksi ini berlawanan arah dengan perubahan fluks. Jika raus yang melalui kumparan meningkat, kenaikan fluks magnet akan menginduksi ggl dengan arah arus yang berlawanan dan cenderung untuk memperlambat kenaikan erus tersebut. Dapat disimpulkan bahwa ggl induksi  sebanding dengan laju perubahan arus yang  dirumuskan:

Dengan I merupakan arus sesaat, dan tanda negatif menunjukkan bahwa ggl yang dihasilkan

Berlawanan dengan perubhaan arus. Konstanta kesebandingan L disebut induktansi diri atau induktansi kumparan, yang memiliki satuan henry (H), yand=g didefinisikan sebagai satuan untuk menyatakan besarnya induktansi suatu rangkaian tertutup yang menghasilakn ggl satu volt bila arus listrik di dalam rangkaian berubah secara seragam dengan laju satu ampere per detik.

2.      Induktansi Diri pada Solenoida dan Toroida

Solenoida merupakan kumparan kawat yang terlilit pada suatu pembentuk silinder. Pada kumparan ini panjang pajang pembentuk melebihi garis tengahnya. Bila arus dilewtkan melalui kumparan, suatu medan magnet akan dihasilakn di dalam kumparan sejajar dengan sumbu. Sementara itu toroida adalah solenoida yang dilengkungkan sehingga sumbunya menjadi berbentuk lingkaran.  Induktansi diri L sebuah solenoida dapat ditentukan dengan mneggunakan persamaan:

Dengan:induktansi diri solenoida atau toroida (H0)

              = permeabilitas udara (

             = jumlah lilitan

            = luas penampang (

             = panjang solenoida atau toroida

3.      Energi yang Tersimpan dalam Induktor

Energi dalam induktor (kumparan) tersimpan dalam bentuk medan magnet, yang diruuskan dengan:

Dengan, L adalah induktansi induktor (henry=H).

C.    Aplikasi induksi elektromagnetik

1.      Generator

Generator merupakan alat yang mengubah energi gerak/ mekanik menjadi energi listrik pada generator terjadi peristiwa induksi elektromagnetik yang menghasilkan ggl yang besarnya dinyatakan dalam rumus:

Dengan:  ggl induksi (volt)

              = jumlah lilitan

              =medan magnet (T)

             =luas kumparan (

           = sudut fase

Generator dibedakan menjadi dua, yaitu generator arus searah (DC) dan generator arus bolak-balik (AC). Baik generator AC dan generator DC memutar kumparan di  dalam medan  magnet  tetap. Generator AC sering disebut alternator. Arus listrik yang dihasilkan berupa  arus  bolak-balik.  Ciri  generator  AC  menggunakan  cincin ganda. Generator arus DC, arus yang dihasilkan berupa arus searah. Ciri  generator  DC  menggunakan  cincin  belah  (komutator).  Jadi,generator  AC  dapat  diubah  menjadi  generator  DC  dengan cara mengganti cincin ganda dengan sebuah komutator. Sebuah  generator  AC  kumparan  berputar   di  antara  kutub- kutub  yang  tak  sejenis  dari  dua  magnet  yang  saling  berhadapan. Kedua kutub magnet akan menimbulkan medan  magnet.  Kedua ujung kumparan dihubungkan dengan sikat karbon  yang  terdapat pada setiap cincin. Kumparan merupakan bagian  generator  yang berputar  (bergerak) disebut rotor. Magnet  tetap merupakan bagian generator yang tidak bergerak   disebut   stator.   Bagaimanakah generator bekerja? Ketika kumparan sejajar dengan arah medan magnet (membentuk  sudut  0 derajat), belum terjadi arus listrik dan tidak terjadi GGL induksi (perhatikan  Gambar  2.1. Pada saat kumparan  berputar perlahan-lahan, arus dan GGL beranjak naik sampai  kumparan membentuk sudut 90 derajat. Saat itu posisi kumparan tegak lurus dengan arah medan magnet. Pada kedudukan ini kuat arus dan GGL induksi menunjukkan nilai maksimum. Selanjutnya, putaran kumparan terus berputar, arus dan GGL makin berkurang. Ketika kumparan mem bentuk sudut 180 derajat kedudukan kumparan sejajar dengan arah medan magnet, maka GGL induksi dan arus induksi menjadi nol.

Putaran kumparan berikutnya arus dan tegangan mulai naik lagi  dengan  arah  yang  berlawanan.  Pada  saat  membentuk  sudut 270 derajat, terjadi lagi kumparan berarus tegak lurus dengan arah medan magnet. Pada kedudukan kuat arus dan GGL induksi menunjukkan nilai maksimum lagi, namun arahnya berbeda. Putaran  kumparan selanjutnya, arus dan tegangan turun  perlahanlahan  hingga  mencapai  nol  dan  kumparan  kembali  ke  posisi  semula  hingga  memb entuk sudut 360 derajat.

2.      Dinamo

Dinamo dibedakan menjadi dua yaitu, dinamo arus searah (DC) dan dinamo arus bolak-balik (AC). Prinsip kerja dinamo sama dengan generator yaitu memutar kumparan di dalam medan magnet atau memutar magnet di dalam kumparan. Bagian dinamo yang berputar disebut rotor. Bagian dinamo yang tidak bergerak disebut stator.

Perbedaan antara dinamo DC dengan dinamo AC terletak pada cincin yang digunakan. Pada dinamo arus searah menggunakan satu cincin yang dibelah menjadi dua yang disebut cincin belah (komutator). Cincin ini memungkinkan arus listrik yang dihasilkan pada rangkaian luar Dinamo berupa arus searah walaupun di dalam dinamo sendiri menghasilkan arus bolak-balik. Adapun, pada dinamo arus bolak-balik menggunakan cincin ganda (dua cincin). Alat pembangkit listrik arus bolak balik yang paling sederhana adalah dinamo sepeda. Tenaga yang digunakan untuk memutar rotor adalah roda sepeda. Jika roda berputar, kumparan atau magnet ikut berputar. Akibatnya, timbul GGL induksi pada ujung-ujung kumparan dan arus listrik mengalir. Makin cepat gerakan roda sepeda, makin cepat magnet atau kumparan berputar. Makin besar pula GGL induksi  dan arus listrik yang dihasilkan. Jika dihubungkan dengan lampu, nyala lampu makin terang. GGL induksi pada dinamo dapat diperbesar dengan cara putaran roda dipercepat, menggunakan magnet yang kuat (besar), jumlah lilitan diperbanyak, dan menggunakan inti besi lunak di dalam kumparan.

D.    Transformator/ Trafo

Trafo adalah alat yang dugunakan untuk mengubah tegangan dan arus bolak-balik. Ada dua jenis travo yaitu travo step up unutk menaikan tegangan  dan travo step down untuk menurunkan tegangan . pada travo secara umum berlaku jumlah lilitan sebanding dengan jumlah tegangan yang dihasilakan:

Dengan : jumlah lilitan pada kumparan primer

                = jumlah lilitan pada kumparan

                =tegangan pada kumparan primer (V)

                = tegangan pada kumparan sekunder (V)

Untuk travo ideal, energi yang dihasilakan setiap saat akan sama dengan energi yang diterimanya. Karena itu travo ideal memiliki efisiensi 100.

                            atau       atau                                          

     

                                   

BAB III

PENUTUP

Kesimpulan

Berdasarkan rumusan masalahnya kesimpulan yang dapat ditarik adalah induksi elektromagnetik adalah peristiwa timbulanya GGl induksi dan arus induksi akibat adanya perubahan jumlah garis-garis gaya magnet. Induktansi merupakan sifat sebuah rangkaian listrik atau komponen yang menyebabkan timbulnya GGL di dalam rangkaian sebagai akibat perubahan arus yang melewati rangkaian (self inductance)Penerapan induksi elektromagnetik terdapat pada dua alat pada generator dan dinamo. Transformator adalah Alat yang digunakan untuk menaikkan atau menurunkan tegangan AC.

DAFTAR PUSTAKA

Kanginan, marthen. 1996. Fisika SMA. Jakarta: erlangga

Tipler, P.A. 1998. fisika untuk sains dan teknik jilid 1. Jakarta: erlangga

http://www.induksielekromagnetik.com