Medan Magnet - LANDASAN TEORI - RANCANG BANGUN DAN KARAKTERISASI INDUKTOR ELEKTROMAGNET MEDAN T

BAB II LANDASAN TEORI

D.. Medan Magnet

Medan magnet adalah ruangan di sekitar magnet yang dialiri arus listrik (Halliday & Resnick, 1989). Medan magnet merupakan besaran vektor yang dinyatakan dengan vektor B. Garis medan medan magnet disebut garis induksi. Seperti halnya pada medan listrik, jumlah garis gaya yang menembus pada suatu permukaan S dapat ditentukan bila medan magnet B pada tiap titik pada permukaan S diketahui. Bila dA adalah vektor elemen luas pada S dan B adalah vektor induksi pada elemen luas tersebut, maka jumlah garis gaya atau Fluks Ф yang keluar dari permukaan S adalah:

Φ =

∫

•

sΒ dA ...(9)

Integral pada persamaan (9) adalah integral permukaan. Integral Β dA • menyatakan produk skalar antara vektor B dan dA. Persamaan (9) juga dapat

ditulis:

∫

Β Α = Β Α = Φ s ⁿ s d cosθ d …(10)

θ adalah sudut antara vektor B dan dA, sedangkan Bn= B cos θ adalah komponen

B pada arah normal. Hubungan di atas berasal dari gambaran besar medan magnet B sebagai rapat garis gaya tiap satuan luas, sehingga medan magnet B dapat

disebut sebagai rapat fluks (Sutrisno dan Tan, 1983).

1. Medan Magnet dalam Kumparan Solenoida

Solenoida adalah sebuah kawat panjang yang dililitkan, terbungkus rapat dan mengangkut sebuah arus i. Medan yang ditimbulkan dari solenoida merupakan jumlah vektor dari medan-medan yang ditimbulkan oleh semua lilitan yang membentuk solenoida tersebut.

Untuk menghitung besarnya medan yang terdapat dalam solenoida maka digunakan hukum Ampere. Dari hukum Ampere

∫

•

B dl = μ_oI dapat diperoleh

medan di dalam solenoida sebesar :

B ...(11) dengan n menyatakan banyaknya lilitan per satuan panjang.

Walaupun persamaan (11) digunakan untuk sebuah solenoida ideal yang panjang tak hingga, tetapi persamaan tersebut dapat berlaku untuk titik-titik dalam di dekat pusat solenoida. Persamaan tersebut memperlihatkan bahwa B tidak bergantung pada diameter atau panjang solenoida dan B konstan pada penampang solenoida.

E. Elektromagnet

Elektromagnet merupakan alat yang berfungsi mensejajarkan domain-domain. Domain-domain yang awalnya tidak teratur akan mensejajarkan diri

searah medan magnet dari luar. Makin kuat medan magnet dari luar makin banyak pula domain yang menyearahkan diri. Akibatnya kuat medan magnet dari bahan makin besar. Arah medan magnet yang diberikan dari utara ke selatan mengakibatkan pengkutuban pada bahan magnetik dengan arah berkebalikan.

Besarnya medan magnet sangat dipengaruhi oleh arus yang mengalir, jumlah lilitan kawat tembaga dan inti magnet yang bersifat soft magnet. Arus yang digunakan diperoleh dari sebuah sumber arus. Dengan memberikan medan secara bertahap sebanyak tiga kali akan diperoleh medan magnet sesuai kurva histeris magnet permanen. Dalam praktiknya bahan magnetik dapat dibedakan menjadi dua yaitu soft magnet dan hard magnet. Perbedaan antara kedua bahan diilustrasikan pada Gambar 2.8 di bawah ini.

Gambar 2.8. Kurva histeresis bahan soft magnet dan hard magnet.

Karakterisasi dari bahan soft magnet yaitu mempunyai loop histeresis yang sempit. Histeresis yang sempit menyebabkan luasannya kecil yang mengakibatkan energi hilang akibat panas relatif kecil. Sesuai dengan persamaan:

∫

= H B

Bahan soft magnet merupakan bahan yang mudah dimagnetisasi dan didemagnetisasi. Umumnya bahan ini mempunyai koersivitas intrinsik kurang dari 1000 Am-1. Aplikasi dari bahan soft magnet pada elektromagnet, power

supply pada induktor dan transformator. Beberapa sifat bahan soft magnet dengan

berbagai bahan penyusunnya ditampilkan pada Tabel 2.1.

Tabel 2.1. Sifat bahan soft magnet dengan berbagai bahan penyusunnya (Sumber : R.G. Carter, 1992)

Bahan ^BS (T) ρ ) (μΩ−m μmax A. Steels Lamination (low C) 2,1-2,2 0,4 - Non-Oriented (2% Si) 2,0-2,1 0,35 -

Convent Graint Oriented (CGO M-4)

2,0 0,48 5000

High Graint Oriented (HGO)

2,0 0,45 -

B. Fe-(Ni, Co) alloy

40 - 50 Ni 1,6 0,48 150 000 77 – 80 Ni (square permalloy) 1,1 0,55 150 000 79 Ni – 4 Mo (4 – 79 Mo permalloy, supermalloy) 0,8 0,58 106 49 Co – 2 V (permendur, supermendur) 2,3 0,35 50 000 C. Ferrites MnZn 0,5 2 x 106 6000 NiZn 0,35 1010 4000

METODE PENELITIAN

Penelitian diawali dengan melakukan perancangan desain induktor elektromagnet medan tinggi. Perancangan dilakukan dengan memperhatikan faktor geometri dan jenis bahan yang digunakan sehingga proses pembuatan lebih lancar. Selain itu, diharapkan nantinya alat yang telah dibuat dapat bekerja secara maksimal.

Induktor yang telah dibuat kemudian dikarakterisasi untuk mengetahui besarnya medan magnet yang dihasilkan. Proses karakterisasi dilakukan dengan MBL (Microcomputer Based Laboratory) produksi Pasco. Sensor yang digunakan berupa magnetic field sensor.

A. Desain Alat

Desain alat dilakukan guna mempermudah dalam pembuatan alat. Tahap awal dalam pendesaianan alat ini adalah dengan membuat induktor elektromagnet berinti besi lunak. Induktor ini memerlukan arus DC yang besar untuk menimbulkan medan magnet tinggi. Arus DC berasal dari regulator tegangan yang bersumber dari jaringan PLN 220 V.

Induktor elektromagnet didesain dengan menggunakan inti besi soft

magnet yang dapat naik-turun tanpa intinya ikut berputar. Hal ini dirancang

dengan menggunakan laker yang ditanam dalam inti besi dan dilas dengan drat. Pemilihan aluminium sebagai tempat lilitan tembaga karena aluminium

a d f b c e g h

merupakan salah satu bahan paramagnetik sehingga tidak menjadi magnet permanen ketika lilitan diberi arus.

Skema beberapa bagian induktor elektromagnet yang didesain dalam penelitian seperti ditunjukkan pada Gambar 3.1.

Gambar 3.1. Desain induktor elektromagnet beserta bagian-bagiannya

Keterangan:

a. Pemutar yang berfungsi untuk menaik-turunkan inti besi lunak b.Drat 25 mm

c. Mur 25 mm

d.Lempeng besi penahan beban inti besi elektromagnet

e. Lempeng besi atas penahan beban induktor elektromagnet bagian atas dengan ukuran 20 x 50 cm²

a d f b c e g g.Induktor elektromagnet

h.Lempeng besi bawah penahan induktor bawah dengan ukuran 30 x 50 cm²

Skema induktor elektromagnet beserta inti besinya seperti ditunjukkan pada Gambar 3.2.

Gambar 3.2. Induktor elektromagnet beserta intinya

Keterangan:

a. Inti besi bagian atas dengan diameter 7,6 cm yang panjangnya 40 cm b.Papan kayu bagian atas dengan ukuran 21x21 cm² dengan ketebalan 5 cm c. Alumunium berbentuk silinder sebagai tempat lilitan selang tembaga dan

kawat tembaga dengan panjang 18 cm dan diameter 8 cm yang dipasang setangkup dengan papan kayu

d e a

e. Inti besi bagian bawah yang dibuat permanen dengan diameter 7,6 cm dan panjangnya 25 cm

f. Selang tembaga diameter 4,9 cm sebagai pendingin

g.Lilitan kawat tembaga diameter 2 mm sebanyak 419 lilitan untuk induktor bagian atas dan 403 untuk induktor bagian bawah

Desain geometri tiga dimensi alat pemutar dengan inti baja soft magnet seperti terlihat pada Gambar 3.3. Tampak bahwa drat dilas dengan laker agar inti tidak berputar ketika naik-turun.

Gambar 3.3. Inti beserta pemutarnya

Keterangan: a. Pemutar

b.Laker dengan diameter 3,5 cm yang dilas dengan baut diameter 25 mm c. Lubang diameter pada lempeng besi 8 cm agar inti bisa naik-turun

Magnetic

Induktor Regulator tegangan Tegangan AC 220 V

d.Lubang dengan diameter 7 mm guna memasang baut pada induktor Lempeng besi bagian atas dengan ukuran 20 x 50 cm² dengan tebal 5 mm

B. Karakterisasi Alat

Alat yang telah dibuat selanjutnya dikarakterisasi untuk mengetahui besarnya keluaran medan magnet. Proses karakterisasi dilakukan dengan MBL (Microcomputer Based Laboratory) produksi Pasco. Sensor yang digunakan berupa magnetic field sensor. Medan magnet diukur pada saat elektromagnet dialiri arus maupun tidak dialiri arus. Aliran arus digunakan untuk mengetahui besarnya medan magnet yang dihasilkan pada jarak tertentu, sedangkan tanpa aliran arus berfungsi mengetahui besarnya medan magnet yang masih tersimpan dalam inti besi.

Susunan alat untuk melakukan karakterisasi elektromagnet ditunjukkan oleh Gambar 3.4.

Proses karakterisasi meliputi hal-hal sebagai berikut:

1. Karakterisasi alat dengan variasi jarak dengan dan tanpa inti besi

Karakterisasi ini berfungsi untuk mencari besarnya medan magnet dengan dan tanpa inti besi pada jarak dan arus tertentu. Berikut langkah-langkah karakterisasi menggunakan MBL:

1) Memasang salah satu induktor beserta inti besi untuk pengukuran dengan inti dan tanpa inti besi untuk pengukuran tanpa teras. Induktor dihubungkan regulator tegangan.

2) Menghubungkan magnetic field sensor dengan komputer dan memasang

magnetic field sensor tepat di tengah-tengah inti besi. Mengaktifkan

posisi magnetic field sensor untuk mengukur pada posisi vertikal. Memilih select range 10x pada sensor.

3) Menghidupkan komputer guna mengaktifkan magnetic field sensor produksi Pasco dengan memilih pilihan magnetic field sensor.

4) Memilih besaran medan magnet (gauss dan tesla) sesuai kebutuhan. 5) Menghidupkan regulator tegangan untuk mengalirkan arus.

6) Mengatur arus yang mengalir dengan mengatur besarnya tegangan. 7) Menekan tombol rec untuk memulai penghitungan dan menekan tombol

stop untuk menghentikan proses penghitungan.

8) Melakukan variasi besarnya arus dengan lebar celah tetap. 9) Mengulangi pengukuran dengan jarak yang berbeda.

Data pengamatan variasi jarak dengan dan tanpa inti besi, seperti ditunjukkan pada Tabel 3.1.

Tabel 3.1. Data pengamatan variasi jarak dengan dan tanpa inti besi

Lebar celah 1 cm

No Arus (A) Medan magnet (gauss) 1 2 3 4 5 6

2. Karakterisasi alat melalui variasi arus dengan jarak celah inti tetap

Karakterisasi ini berfungsi untuk mencari besarnya medan magnet pada lebar celah tertentu dengan memvariasi besarnya arus yang diberikan. Berikut langkah-langkah karakterisasi menggunakan MBL:

1) Memasang elektromagnet yang dihubungkan regulator tegangan.

2) Mengatur lebar celah melalui pemutar sesuai jarak yang telah ditentukan (1 cm, 2 cm dsb).

3) Menghubungkan magnetic field sensor dengan komputer dan memasang

magnetic field sensor tepat di tengah-tengah celah inti besi.

Mengaktifkan posisi magnetic field sensor untuk mengukur pada posisi vertikal. Memilih select range 10x pada sensor.

4) Menghidupkan komputer guna mengaktifkan magnetic field sensor produksi Pasco dengan memilih pilihan magnetic field sensor.

6) Menghidupkan regulator tegangan untuk mengalirkan arus.

7) Mengatur arus yang mengalir dengan mengatur besarnya tegangan. 8) Menekan tombol rec untuk memulai penghitungan dan menekan tombol

stop untuk menghentikan proses penghitungan.

9) Melakukan variasi besarnya arus dengan lebar celah tetap.

10) Setelah satu lebar celah terselesaikan, regulator tegangan dimatikan. Mengulangi pengukuran dengan lebar celah yang berbeda.

Data pengamatan melalui variasi arus dengan jarak celah inti tetap, seperti ditunjukkan pada Tabel 3.2.

Tabel 3.2. Data pengamatan melalui variasi arus dengan jarak celah inti tetap

Lebar celah 1 cm

No Arus (A) Medan magnet (gauss) 1 2 3 4 5 6

3. Karakterisasi alat dengan variasi jarak horisontal dari titik pusat celah dengan lebar celah dan arus tetap.

Karakterisasi ini berfungsi untuk mencari besarnya medan magnet pada jarak horisontal dari pusat celah inti besi dengan lebar celah dan arusnya tetap. Berikut langkah-langkah karakterisasi menggunakan MBL:

1) Memasang elektromagnet yang dihubungkan regulator tegangan. 2) Mengatur lebar celah melalui pemutar sampai jarak yang telah ditentukan (1 cm, 2 cm dsb).

3) Menghubungkan magnetic field sensor dengan komputer dan memasang magnetic field sensor tepat di tengah-tengah antara dua celah inti besi. Mengaktifkan posisi magnetic field sensor untuk mengukur pada posisi vertikal. Memilih select range 10x pada sensor.

4) Menghidupkan komputer guna mengaktifkan magnetic field sensor produksi Pasco dengan memilih pilihan magnetic field sensor.

5) Memilih besaran medan magnet (gauss dan tesla) sesuai kebutuhan.

6) Menghidupkan regulator tegangan untuk mengalirkan arus.

7) Mengatur arus yang mengalir dengan mengatur besarnya tegangan (di sini diambil 1,5 A).

8) Menekan tombol rec untuk memulai penghitungan dan menekan tombol stop untuk menghentikan proses penghitungan.

9) Melakukan variasi besarnya jarak secara horisontal dari pusat celah (tepat di tengah-tengah).

10) Setelah satu lebar celah terselesaikan, regulator tegangan dimatikan lalu jarak celahnya diatur lagi. Mengulangi pengukuran dengan lebar celah yang berbeda.

Data pengamatan variasi jarak dari titik celah dengan jarak celah dan arus tertentu, seperti ditunjukkan pada Tabel 3.3.

Tabel 3.3. Data pengamatan variasi

jarak dari titik celah dengan jarak celah

dan arus tertentu

Lebar celah 1 cm

No Jarak (cm) Medan magnet (Gauss) 1 2 3 4 5 6

4. Karakterisasi alat dengan variasi jarak horisontal dari titik pusat celah dengan lebar celah tetap tanpa arus

Karakterisasi ini berfungsi untuk mencari besarnya medan magnet pada jarak tertentu dari pusat celah tanpa adanya aliran arus. Berikut langkah-langkah karakterisasi menggunakan MBL:

1) Memasang elektromagnet tanpa dihubungkan regulator tegangan. 2) Mengatur lebar celah melalui pemutar sampai jarak yang telah ditentukan (1 cm, 2 cm dsb).

4) Menghidupkan komputer guna mengaktifkan magnetic field sensor dari produksi Pasco dengan memilih pilihan magnetic field sensor.

5) Memilih besaran medan magnet (gauss dan tesla) sesuai kebutuhan.

6) Menekan tombol rec untuk memulai penghitungan dan menekan tombol stop untuk menghentikan proses penghitungan.

7) Melakukan variasi besarnya jarak secara horisontal dari pusat celah (tepat di tengah-tengah).

8) Setelah satu lebar celah terselaikan. Mengatur lebar celahnya lagi. Mengulangi pengukuran dengan lebar celah yang berbeda.

Data pengamatan variasi jarak horisontal dari titik pusat celah tanpa arus dengan lebar celah tetap, seperti yang ditunjukkan Tabel 3.4.

Tabel 3.4. Data pengamatan variasi jarak

horisontal dari titik pusat celah tanpa arus dengan lebar celah tetap

Lebar celah 1 cm

No Jarak (cm) Medan magnet (Gauss) 1 2 3 4 5 6

5. Karakterisasi alat dengan variasi jarak vertikal dari titik pusat celah inti besi.

Karakterisasi ini berfungsi untuk mencari besarnya medan magnet pada jarak tertentu dari pusat antara dua celah inti besi dengan lebar celah dan arus tetap. Berikut langkah-langkah karakterisasi menggunakan MBL:

1) Memasang elektromagnet yang dihubungkan regulator tegangan 2) Mengatur lebar celah inti besi melalui pemutar sampai jarak yang telah ditentukan (5 cm).

4) Menghidupkan komputer guna mengaktifkan magnetic field sensor dari produksi Pasco dengan memilih pilihan magnetic field sensor.

5) Memilih besaran medan magnet (gauss dan tesla) sesuai kebutuhan.

6) Menghidupkan regulator tegangan untuk mengalirkan arus.

7) Mengatur arus yang mengalir dengan mengatur besarnya tegangan. 8) Menekan tombol rec untuk memulai penghitungan dan menekan tombol stop untuk menghentikan proses penghitungan.

9) Melakukan variasi besarnya jarak secara vertikal dari pusat (tepat di tengah-tengah) di antara celah inti besi.

10) Setelah satu arus terselaikan. Mengatur arus lagi. Mengulangi pengukuran dengan arus yang berbeda.

Data pengamatan variasi jarak vertikal dari titik pusat celah inti besi, seperti ditunjukkan pada Tabel 3.5.

Tabel 3.5. Data pengamatan variasi jarak

vertikal dari titik pusat celah inti besi Lebar celah 1 cm

No Jarak (cm) Medan Magnet (gauss) 1 2 3 4 5 6

A. Prototipe Elektromagnet Hasil Penelitian

Hasil dari penelitian adalah sebuah induktor elektromagnet yang telah dikarakterisasi. Induktor elektromagnet ini mampu membangkitkan medan magnet di atas 1 tesla. Lilitan induktor elektromagnetik menggunakan kawat email berdiameter 2 mm dengan 419 lilitan untuk induktor bagian atas dan 403 lilitan untuk induktor bagian bawah. Teras induktor berupa besi baja tipe ST 90. Pilihan terhadap baja jenis tersebut berdasar kemampuan menyimpan medan magnet atau remanensi yang relatif kecil dibanding baja jenis lain yang ditemui di pasaran. Idealnya teras menggunakan bahan soft magnet yang mempunyai remanensi dan koersivitas kecil agar mudah dimagnetisasi dan didemagnetisasi.

Pada induktor elektromagnet ini kawat kumparan bagian atas dan bawah dihubungkan searah agar arus mengalir sehingga medan magnet yang dihasilkan tidak terputus. Sedangkan arusnya dibangkitkan melalui regulator tegangan yang perubahannya diukur menggunakan Ampere meter.

Berdasarkan hitungan matematis, arus maksimal yang dapat dialirkan ke induktor elektromagnet sebesar 7,8 A tanpa menimbulkan kerusakan pada kawat email. Meski demikian, untuk mengantisipasi kerusakan akibat panas yang ditimbulkan oleh arus pada kawat email maka digunakan pendingin. Pendingin berupa selang tembaga berdiameter 4,9 mm yang melilit bagian dalam tabung induktor. Selang pendingin dapat bekerja dengan mengalirkan air di dalamnya,

tetapi karena keterbatasan waktu, maka pendingin tersebut belum digunakan. Pada pengambilan data, arus maksimal yang dialirkan sebesar 5 A. Arus tersebut bila dibiarkan dalam jangka waktu cukup lama akan menimbulkan panas pada kumparan. Selain itu, aliran arus pada kumparan dapat menyebabkan inti baja menjadi magnet. Ini disebabkan inti yang digunakan termasuk golongan hard

magnet sehingga mempunyai remanensi cukup tinggi.

Induktor elektromagnet ini dikarakterisasi dengan MBL (Microcomputer

Based Laboratory) yang menggunakan magnetic field sensor produksi Pasco

untuk mengukur besarnya medan magnet yang dihasilkan, seperti ditunjukkan pada Gambar 4.1. Karakterisasi dilakukan dengan melakukan variasi arus dan lebar celah. Khusus untuk karakterisasi besar medan magnet dengan dan tanpa teras, hanya digunakan satu induktor dan teras yang panjangnya 25 cm. Induktor elektromagnet yang telah selesai dibuat sumber tegangan beserta alat karakterisasi dari MBL. Proses pengukuran medan magnet di dalam teras menggunakan

magnetic field sensor pada lebar celah tertentu ditunjukkan dengan Gambar 4.2.

Gambar 4.1. Induktor elektromagnet, sumber tegangan

0 1000 2000 3000 4000 5000 6000 0 1 2 3 4 5 6 7 Jarak (cm) M ed an m agn et (gau ss ) Arus 1,03 A tanpa teras Arus 1,03 A dengan teras Arus 2,05 A dengan teras Arus 2,05 A tanpa teras

Gambar 4.2. Karakterisasi menggunakan magnetic field sensor pada

lebar celah tertentu

B. Hasil Karakterisasi Alat

6. Besarnya medan magnet terhadap jarak dengan dan tanpa teras

Dari pengukuran medan magnet terhadap jarak dengan dan tanpa teras dengan arus tertentu diperoleh grafik seperti ditunjukkan pada Gambar 4.3.

Gambar 4.3. Grafik hubungan medan magnet terhadap jarak

Pada gambar terlihat bahwa semakin kecil jarak titik dari teras maka akan semakin besar medan magnetnya. Besarnya perubahan medan magnet linier terhadap perubahan jarak. Ini berarti, jarak mempunyai pengaruh yang sangat besar terhadap kenaikan medan magnet di dalam induktor.

Selain itu, arus yang mengalir juga mempunyai peran yang sangat besar dalam perubahan medan magnet. Hal itu bisa terlihat dari perubahan gradiennya. Nilai gradien akan semakin kecil mengikuti bertambahnya arus yang mengalir. Saat arus 1,03 A, pada pengukuran besarnya medan magnet dengan teras diperoleh gradien -472,24, sedangkan pada arus 2,05 A diperoleh gradien sebesar -904,24. Pada pengukuran tanpa teras juga terjadi hal yang sama. Saat arus 1,03 A gradiennya -140,45 dan saat 2,05 A mempunyai gradien -318,3 (data dan grafik lengkapnya bisa dilihat di lampiran). Hal ini menunjukkan bahwa penurunan medan magnet sangat dipengaruhi besarnya arus yang mengalir pada induktor. Artinya, karena gradiennya negatif maka semakin besar arus yang mengalir maka akan besar medan magnet.

Berdasar analisis, diperoleh perbandingan besarnya o m μ μ

untuk arus 1,03

A sebesar (2,44±0,1) dan arus 2,05 A sebesar (2,565±0,01). Hal ini menunjukkan bahwa perbandingan besarnya suseptibilitas induktor dengan inti besi baja dan inti udara cukup besar. Untuk bahan soft magnet besarnya perbandingan tersebut berkisar 1,6 (Yulianto,2005). Besarnya angka tersebut menunjukkan bahwa teras mempunyai efek yang sangat besar terhadap peningkatan medan magnet.

0 2000 4000 6000 8000 10000 12000 0 1 2 3 4 Arus (A) M eda n m ag ne t ( ga us s) celah 1 cm celah 2 cm celah 3 cm celah 4 cm celah 5 cm Perbandingan besarnya o m μ μ

pada arus 1,03 A yang besarnya (2,44±0,1)

dan arus 2,05 A yang besarnya (2,565±0,01) menunjukkan bahwa semakin tinggi

arus mengalir maka akan semakin besarnya nilai o m

μ μ

. Ini menunjukkan bahwa

peran teras dan arus yang sangat signifikan menaikkan besarnya medan magnet.

7. Besarnya medan magnet dengan variasi arus terhadap lebar celah

Dari pengukuran medan magnet melaui variasi arus dengan lebar celah tertentu diperoleh grafik seperti ditunjukkan pada Gambar 4.4.

Gambar 4.4. Grafik hubungan medan magnet terhadap arus

Pada gambar tampak bahwa medan magnet naik secara linier sebanding dengan kenaikan arus. Pada lebar celah 1 cm ketika induktor dialiri arus 0,5 A ternyata mengahsilkan medan magnet sebesar 0,4409 tesla di pusat inti.

Penyebabnya adalah besarnya medan magnet remanen pada lebar celah 1 cm di pusat inti yang mencapai 0,3049 tesla (data dan grafik lengkapnya bisa dilihat di lampiran). Meski karakterisasi pada lebar celah 1 cm hanya sampai arus 1,75 A tetapi arus tersebut mampu membangkitkan medan magnet sebesar 0,9101 tesla (data dan grafik lengkapnya bisa dilihat di lampiran). Jika arus dinaikkan lagi, berdasar persamaan gradiennya maka induktor dapat membangkitkan medan magnet di atas 1 tesla. Persamaan gradien pada lebar celah 1 cm dinyatakan dengan y = 4028,8x + 2543,4. Perlu diketahui jika sensor medan magnet produksi Pasco mempunyai keterbatasan untuk mensesnsing medan magnet di atas 0,9999 tesla.

Pada Gambar 4.4 juga dapat dilihat bahwa gradien medan magnet terhadap arus akan semakin kecil sejalan dengan besarnya lebar celah. Pada lebar celah 1 cm gradiennya 4028 sedangkan pada lebar celah 2 cm gradiennya akan menurun menjadi 2310,9 dan akan terus menurun jika lebar celah diperbesar. Pada lebar celah 5 cm bahkan gradien menurun cukup tajam menjadi 480,01 (data dan grafik lengkapnya bisa dilihat di lampiran). Artinya semakin sempit lebar celah maka tingkat kenaikan medan magnet semakin besar. Sebaliknya semakin besar lebar celahnya maka tingkat kenaikan medan magnet yang dihasilkan lebih kecil. Gejala tersebut dapat terlihat pada perbandingan selisih kenaikan medan magnet. Saat naik dari 0,5 A ke 0,78 A pada lebar celah 1 cm selisihnya 0,1227 tesla sedang saat dari 0,5 A ke 0,78 A pada lebar celah 2 cm selisihnya 0,0773 tesla. Pada celah lainpun akan tampak bila dicermati lebih seksama. Selain itu, tampak pula

0 2000 4000 6000 8000 10000 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 Jarak (cm) Me da n m ag ne t (g au ss ) celah 1 cm celah 2 cm celah 3 cm celah 4 cm celah 5 cm

bahwa besarnya kenaikan medan magnet pada arus yang sama, sangat ditentukan oleh lebar celahnya.

8. Besarnya medan magnet dengan variasi jarak horisontal dari titik pusat

celah dengan lebar celah dan arus tetap

Dari pengukuran medan magnet dengan variasi jarak secara horisontal dari titik pusat celah, menggunakan arus 1,5 Ampere dengan lebar celah tertentu, diperoleh grafik seperti ditunjukkan pada Gambar 4.5.

Gambar 4.5. Grafik hubungan medan magnet terhadap jarak secara

horisontal dari titik pusat inti, besar arus 1,5 A

Pada gambar tampak bahwa saat arus 1,5 A, secara longitudinal medan magnet yang dihasilkan di dalam teras cenderung homogen, terutama untuk lebar

Dalam dokumen RANCANG BANGUN DAN KARAKTERISASI INDUKTOR ELEKTROMAGNET MEDAN TINGGI SKRIPSI (Halaman 29-81)