Cara Kerja Alat Dengan Induksi Elektromagnetik

   Beberapa alat telah dibuat dengan menggunakan listrik untuk menimbulkan sifat magnetnya. Sebaliknya jika magnet timbul di sekitar arus listrik maka sebaliknya arus listrik dapat ditimbulkan oleh gaya magnet. Michael Faraday menunjukkan bahwa dengan menggerak-gerakkan magnet dalam kumparan maka akan menghasilkan arus listrik. Arus listrik yang timbul dari hasil gerakkan magnet ini disebut arus induksi. Arah arus induksi adalah bolak balik. Percobaan faraday juga menunjukkan bila jumlah garis gaya magnet yang masuk dalam kumparan berubah, maka pada ujung-ujung kumparan timbul gaya gerak listrik (GGL). Gaya gerak listrik tersebut disebut GGL induksi.

Makin cepat perubahan garis gaya magnet masuk dalam kumparan, makin besar GGL induksi yang timbul. Makin banyak lilitan kawat pada kumparan, makin besar GGL induksi yang timbul. Jumlah garis gaya magnet yang masuk dalam kumparan dapat berubah dengan cara sebagai berikut :

1. Menggerakkan magnet batang keluar masuk kumparan.
2. Memutar magnet dekat kumparan.
3. Mendekatkan kumparan pada kutub magnet.
4. Memutus-mutus arus primer untuk menginduksi arus sekunder pada kumparan lain.

Gambar Transformator

Induksi elektromagnetik sangat erat kaitannya dengan gaya gerak listrik (GGL). GGL adalah terhasilkannya gaya listrik di dalam kumparan, mencakup sejumlah fluks garis gaya medan magnet. Timbulnya GGL (gaya gerak listrik) di dalam kumparan adalah apabila kumparan tersebut berada di dalam medan magnetik yang kuat dan berubah-ubah setiap waktunya. Kumparan tersebut adalah lilitan kawat yang berbahan tembaga pada umumnya. Selain GGL, induksi elektromagnetik juga erat kaitannya dengan fluks magnet. Fluks magnet adalah garis gaya magnet yang menebus secara tegak lurus suatu bidang kumparan.

Penemuan dan sekaligus peneliti pertama dilakukan oleh Michael Faraday dari inggris dan Joseph Henry di amerika, mereka melakukan penelitian di tempat yang terpisah namun di tahun yang sama yaitu pada tahun 1831. Kesimpulan dari penelitian tersebut adalah bahwa arus listrik dapat dimunculkan dari sebuah magnet dengan cara menggerakkan sebuah kawat pada medan magnet. Atau dengan memasukkan dan mengeluarkan magnet ke dalam suatu kumparan kawat. Kesimpulan tersebut akhirnya dinamakan hukum faraday. "Apabila gaya gerak listrik (GGL) induksi dihubungkan dengan suatu rangkaian tertutup dengan hambatan ditentukan, maka mengalir arus listrik". Namun untuk yang ini adalah bunyi dari hukum lenz. Namun, hukum lenz tersebut hanya berlaku kepada rangkaian penghantar yang tertutup.

A. Cara Kerja Dinamo dan Generator

   Induksi elektromagnetik banyak digunakan untuk mengubah energ kinetik menjadi energi listrik seperti dalam dinamo sepeda. Dinamo dibedakan dalam dinamo arus bolak balik dan dinamo arus sejarah. Dinamo pada dasarnya terdiri dari sebuah kumparan yang berputar dalam medan magnet. Kedua ujung kawat dihubungkan menggunakan dua buah cincin tembaga yang disekat satu sama lain. Pada masing-masing cincin diletakkan karbon yang akan menjadi penghubung rangkaian dalam dinamo dengan luar dinamo. GGL yang timbul dari dinamo bersifat bolak balik, atau alternating current sering disingkat sebagai AC. Dinamo arus bolak balik dapat diubah menjadi dinamo arus searah. Pengubahan dilakukan dengan menggunakan dua cincin belah yang disekat satu sama lain. Cincin belah tersebut disebut komutator. Komutator antara lain digunakan dalam motor listrik (elektromotor).

Arus bolak balik dalam kawat kumparan diubah menjadi arus searah dalam rantai aliran luar. Ketika AB dan CD berada di depan kutub utara magnet, arus mengalir dari depan ke belakang. Sikap P tetap menjadi kutub positif dan sikat Q menjadi kutubu negatif. Pada saat arus berbalik arah, kedua cincin belah dihubungkan sebentar. Hubungan sesaat itu membuat arus tetap mengalir dari P ke Q. Pada saat arus berbalik arah GGL bernilai nol. Arus searah atau direct current disingkat DC. Pada motor listrik yang lebih kuat, kumparan yang digunakan lebih banyak lagi. Demikian pula gelang-gelang belahnya. Kumparan-kumparan terletak dalam alur-alur silinder besi yang berfungsi sebagai jangkar. Ujung tiap kumparan berakhir pada komutator.

Kumparan yang berputar harus diletakkan sedemikian rupa. Bila salah satu sisi kawat berada di depan kutub utara, sisi kawat yang lain berada di depan kutub selatan. semua kumparan diatur sedemikian rupa sehingga terjadi suatu rangkaian tertutup. Dinamo yang berukuran besar disebut generator. Generator AC dapat di temukan pada mesin pembangkit listrik. Generator ACsering disebut alternator. Arus listrik yang dihasilkan berupa arus bolak balik. Cir generator (AC) menggunakan cincin ganda. Generator-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 menggantikan 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 skiat 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.

Bagaimana generator bekerja ? Ketika kumparan sejajar dengan arah medan magnet (menembus sudut 0 derajat), belum terjadi arus listrik dan tidak terjadi GGL induksi. 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 membentuk sudut 180 derajat kedudukan kumparan sejajar dengan arah medan magnet, maka GGL induksi dan arus induksi menjadi nol. Putaran kumparan berikutnya arus dan tegangan nilai 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 perlahan-lahan hingga mencapai nol dan kumparan kembali ke posisi semula hingga membentuk sudut 360 derajat.

B. Cara Kerja Transformator

   Selain generator, prinsip induksi elektromagnetk digunakan dalam transformator atau trafo. Transformator adalah alat yang digunakan untuk mengubah tegangan listrik ke rangkaian listrik yang lain, melalui suatu gandengan magnet dan berdasarkan prinsip induksi elektromagnetik. Transformator yang mengubah tegangan rendah menjadi tegangan tinggi disebut trasnformator step up, sedangkan yang bekerja sebaliknya yaitu mengubah tegangan tinggi menjadi tegangan rendah disebut trasnformator step down. Alat ini mempunyai inti besi yang tak berujung pangkal dan terdiri dari beberapa lapis tipis yang disekat satu sama lain. Pada inti besi terdapat dua kumparan. Kumparan yang dihubungkan dengan arus yang hendak diubah tegangannya disebut kumparan primer, sedangkan kumparan yang dihubungkan dengan tegangan baru disebut kumparan sekunder.

Pada transformator step up jumlah lilitan kumparan primernya lebih sedikit dibanding lilitan pada kumparan sekunder. Sedangkan pada transformator step down jumlah lilitan pada kumparan primer lebih banyak dibandingkan pada kumparan sekunder. Pada transformator berlaku hubungan jumlah lilitan dan tegangan sesuai persamaan. Pada trasnformator juga berlaku hukum kekekalan energi. Jika energi yang masuk persatuan waktu adalah VpIp dan energi yang keluar adalah VsIs maka diperoleh VpIp = VsIs. Sehingga pada trasnformator ideal berlaku.

Dengan Vp = tegangan primer
Vs = tegangan sekunder
np = jumlah lilitan primer
ns = jumlah lilitan sekunder
Ip = arus primer
Is = arus sekunder.

Prinsip dan Kerja Transformator

Prinsip dan kerja transformator dapat dijelaskan berdasarkan induksi elektromagnetik, dimana antara sisi primer dan sisi sekunder terdapat penghubung magnetik. Gandengan magnet ini berupa inti besi tempat melakukan fluks bersama. Medan magnet berperan sangat penting sebagai rangkaian proses konversi energi. Melalui medium medan magnet, bentuk energi mekanik dapat diubah menjadi energi listrik, alat konversi ini disebut generator atau sebaliknya dari bentuk energi listrik menjadi energi mekanik, sebagai alat konversi disebut motor. Pada transformator, gandengan medan magnet berfungsi untuk memindahkan dan mengubah energi listrik dari rangkaianm primer ke sekunder melalui prinsip induksi elektromagnetik. Dari sisi pandangan elektris, medan magnet mampu untuk menginduksikan tegangan pada konduktor sedangkan dari sisi pandangan mekanis medan magnet sanggup untuk menghasilkan gaya dan kopel (penggandengan).

Kelebihan medan magnet sebagai perangkai proses konversi energi disebabkan terjadinya bahan-bahan magnetik yang memungkinkan diperolehnya kerapatan energi yang tinggi. Kerapatan energi yang tinggi ini akan menghasilkan kapasitas tenaga per unit volume mesin yang tinggi pula. Jelaslah bahwa pengertian kuantitatif tentang medan magnet dan rangkaian magnet merupakan bagian penting untuk memahami proses konversi energi listrik. induktansi, tegangan pada kumparan didefinisikan sebagai perubahan arus terhadap waktu yang melewati kumparan tersebut. Atau ketika terjadi perubahan arus pada kumparan maka terjadi perubahan fluk magnetik yang menyebabkan terjadinya perubahan induksi tegangan.

Demikipan penjelasan materi "Cara Kerja Alat Dengan Induksi Eletromagnetik", semoga bermanfaat.

Related Posts:

Tweet