Medan Magnet Dan Induksi Elektromagnetik

(1)

2 2 0 0 4 4 r r I I N N B B₌₌ ⋅⋅ π π µ µ

dengan

medan magnet medan magnet

..

Medan magnet dapat digambarkan dengan garis –

garis gaya magnet yang keluar dari kutub utara

dan masuk ke kutub selatan.

Terjadinya medan magnetic disekitar arus listrik

ditunjukkan oleh

ditunjukkan oleh Hans Christian Oersted

Hans Christian Oersted melalui

melalui

percobaan.

Arah induksi medan magmetik disekitar arus

listrik bergantung pada arah arus listrik, dapat

ditentukan dengan kaidah tangan kanan.

Perhatikan gambar berikut!

2.

2. IndInduksi uksi magnmagnetic etic disedisekitakitar kawr kawat beat beraruraruss a.

a. ununtuk tuk kakawawat lut lurus rus dadan pan panjanjangng

a a I I a a I I k k B B oo π π µ µ 2 2 2 2 == = = Keterangan: Keterangan:

I = kuat arus listrik (ampere) I = kuat arus listrik (ampere)

a = jarak tegak lurus titik yang diamati ke kawat (m) a = jarak tegak lurus titik yang diamati ke kawat (m) k =

k = µµ οο / 4 π =/ 4 π = 1010-7-7wb/A.mwb/A.m µ

µ οο == permeabilitas ruang hampa permeabilitas ruang hampa

b.

b. ununtuk tuk kakawawat t memelinlingkagkarr

kawat melingkar terbuka kawat melingkar terbuka •• dititik Pdititik P

•• untuk sebuah lilitanuntuk sebuah lilitan

3 3 0 0 4 4 aa r r I I B B == ⋅⋅ ⋅⋅ π π µ µ

•• untuk N buah lilitanuntuk N buah lilitan

3 3 0 0 4 4 aa r r I I N N B B₌₌ ⋅⋅ ⋅⋅ π π µ µ Dititik M Dititik M

•• untuk sebuah lilitanuntuk sebuah lilitan

2 2 0 0 4 4 r r I I B B₌₌ ⋅⋅ π π µ µ

untuk N buah lilitan untuk N buah lilitan

Keterangan : Keterangan : r = jari-jari lingkaran (m) r = jari-jari lingkaran (m) ϕ ϕ µ µ 00 _sin_sin22 2 2 aa I I N N B B ₌₌

dititik M, berarti

dititik M, berarti a = r

a = r dan

dan

ϕ ϕ

= sin 90

oo

= I

untuk sebuah lilitan

r r I I B B 2 2 0 0 µ µ = =

untuk N buah lilitan

r r I I N N B B 2 2 0 0 µ µ = =

c.

untuk solenoida (kumparan kawat yanguntuk solenoida (kumparan kawat yang rapat)

rapat)

Tanda

Tanda = = arah arah menembus menembus bidang bidang kertaskertas Tanda

Tanda = = arah arah keluar keluar bidang bidang kertaskertas

induksi magnet pada ujung solenoida

  2 2 .. .. 0 0 ii N N B B == µ µ

induksi magnet ditengah solenoida

n n ii N N ii B B 00.... ₀₀.... µ µ µ µ = = = =   Keterangan: Keterangan:

ll = panjang solenoida (m)= panjang solenoida (m) i

i = arus = arus pada solpada solenoida (A)enoida (A) N = banyaknya lilitan

N = banyaknya lilitan

n = banyaknya lilitan persatuan panjang (N/ n = banyaknya lilitan persatuan panjang (N/ ll ))

toroida

adalah solenoida yang dilengkungkan

besar induksi magnet pada sumbunya:

n n ii B

B == µ µ ₀₀.. .. _ll

_{= 2}

_{= 2π}

_{π R (keliling slingkaran)}

_{R (keliling slingkaran)}

Contoh soal 1 Contoh soal 1

Tentukan besarnya induksi magnet disuatu titik yang Tentukan besarnya induksi magnet disuatu titik yang berjarak 2 cm dari

berjarak 2 cm dari kawat lurus panjang yang beraruskawat lurus panjang yang berarus listrik 30 A? listrik 30 A? Penyelesaian: Penyelesaian: Diketahui: a = 2 cm = 2 x 10 Diketahui: a = 2 cm = 2 x 10-2-2 I = 30 A I = 30 A μ μoo= 4= 4 ππ x 10x 10 -7-7Wb/A.mWb/A.m ditanya : B ? ditanya : B ? Jawab: Jawab:

aa

ii

P

(2)

(3)

q qBB m mvv R R q qvvBB R R v v m m F F F F F

F gayaLgayaLorent orent z z gaya gaya sentripeta sentripeta l l

= = = = = = = = 2 2

Medan Magnet dan Induksi Elektromagnet by Nurbaiti, S.Pd

( (

))

( (

))

2 2 4 4 5 5 2 2 7 7 0 0 // 10 10 3 3 10 10 30 30 10 10 2 2 2 2 30 30 .. 10 10 4 4 2 2 .. m m wb wb B B a a ii B B − − − − − − − − × × = = × × = = × × × × = = = = π π π π π π µ µ

Jadi induksi magnetnya

Jadi induksi magnetnya 3 x 103 x 10-4-4_wb/m_wb/m22 Contoh soal 2

Contoh soal 2

Arus sebesar 2,5 A mengalir dalam

Arus sebesar 2,5 A mengalir dalam kawat berupakawat berupa lingkaran dengan jari-jari 3 cm. Berapa

lingkaran dengan jari-jari 3 cm. Berapa besar induksibesar induksi magnet dititik P, bila:

magnet dititik P, bila:

aa.. ttiittiik k P P bbeerraadda da diissuumbmbu u lliinnggkkaararan n yyaanngg berjarak

berjarak 4 4 cm cm dari dari pusat pusat lingkaranlingkaran b

b.. ttiittiik P k P bbeerraadda da di pi puussaat lt liinnggkkaarraann Penyelesaian:

Penyelesaian: a.

a. indinduksuksi mai magnegnet dt disuisumbu mbu linlingkagkaranran.. i = 2,5 A i = 2,5 A r = 3 cm = 3 x 10 r = 3 cm = 3 x 10-2-2_m_m x = 4 cm = 4 x = 4 cm = 4 x 10x 10-2-2_m_m m m c cmm x x r r a a 22 22 22 22 22 1 100 5 5 5 5 2 255 4 4 3 3 ++ == == == ×× −− = = + + = = sinsin θ

θ = r/a = 3/5, maka sin= r/a = 3/5, maka sin22_θ_θ _{= (3/5)}_{= (3/5)}22_{= 9/25}_{= 9/25} = =

B

2 2 6 6 5 5 2 2 7 7 2 2 7 7 2 2 0 0 // 10 10 6 6 ,, 3 3 36 36 ,, 0 0 10 10 25 25 9 9 10 10 10 10 10 10 10 10 25 25 9 9 10 10 5 5 2 2 5 5 ,, 2 2 10 10 4 4 sin sin 2 2 m m wb wb B B B B B B a a I I B B − − − − − − − − − − − − × × = = × × × × = = × × × × = = × × × × × × × × = = = = π π π π π π π π ϕ ϕ µ µ

Jadi Induksi magnet di dititik P

Jadi Induksi magnet di dititik P sebesar sebesar 3,6 x 103,6 x 10-6-6_wb/m_wb/m22

Induksi magnet di M (pusat lingkaran) Induksi magnet di M (pusat lingkaran)

2 2 5 5 5 5 2 2 7 7 0 0 // 10 10 7 7 ,, 1 1 6 6 10 10 10 10 10 10 3 3 2 2 5 5 ,, 2 2 10 10 4 4 2 2 m m wb wb B B r r I I B B − − − − − − − − × × = = × × = = × × × × × × × × = = = = µ µ π π π π Contoh soal 3 Contoh soal 3 Suatu solenoid

Suatu solenoida terdiri dari 300 a terdiri dari 300 lilita berarus 2 lilita berarus 2 A.A. panjang solenoida 30 cm.

panjang solenoida 30 cm. Tentukanlah:Tentukanlah: aa.. iindndukuksi si mamagngnet et ddi ti tenengagahh-t-tenengagah h sosollenenooididaa b

b.. iinndduukkssi mi maaggnneet pt paadda ua ujjuunng sg soolleennooiiddaa Penyelesaian: Penyelesaian: N = 300 lilitan N = 300 lilitan I = 2 A I = 2 A L L = 30 cm = 0,3= 30 cm = 0,3 µ µ οο = 4= 4ππ x 10x 10-7-7wb/A.mwb/A.m n = N/ n = N/ll = 300/0,3 = 1000 lilitan/m= 300/0,3 = 1000 lilitan/m ditanya : a. B

ditanya : a. B ditengan solenoidaditengan solenoida b. B diujung solenoida b. B diujung solenoida jjaawwaabb: a: a. . B B == µµ ο ο ..ιι .. nn = 4 = 4ππ x 10x 10-7-7_{x 2 x 1000}_{x 2 x 1000} = = 88 x 10x 10-4-4_wb/m_wb/m22 b b. . BB == µµ ο ο ..ιι .. nn 2 2 = 8 = 8ππ x 10x 10-4-4₌_{= 4}₄ _{x 10}_{x 10}-4-4_wb/m_wb/m22 2 2 Contoh soal 4 Contoh soal 4 Sebuah toroida me

Sebuah toroida memiliki jari-jari 50 miliki jari-jari 50 cm dialiri cm dialiri arusarus sebesar 1 A. Jika

sebesar 1 A. Jika toroida tersebut memiliki 60 lilitan,toroida tersebut memiliki 60 lilitan,

Dijawab : Dijawab : Tesla Tesla r r N NI I B B 55 7 7 0 0 1 100 4 4 ,, 2 2 5 5 ,, 0 0 2 2 1 1 6 600 1 100 4 4 2 2 − − − − × × = = × × × × × × = = = = π π π π π π π π

GAYA MAGNETIK (GAYA LORENTZ GAYA MAGNETIK (GAYA LORENTZ)) Kawat yang berarus listrik atau muatan listrik yang Kawat yang berarus listrik atau muatan listrik yang bergerak dalam medan magnet homogen, akan bergerak dalam medan magnet homogen, akan

mendapatkan suatu gaya karena pengaruh medan mendapatkan suatu gaya karena pengaruh medan magnet tersebut (gaya Lorentz)

magnet tersebut (gaya Lorentz)

Arah gaya magnetic atau gaya lorentz

Arah gaya magnetic atau gaya lorentz bergantung padabergantung pada arah arus dan arah

arah arus dan arah medan magnet, dapat ditunjukkanmedan magnet, dapat ditunjukkan dengan kaidah tangan kanan.

dengan kaidah tangan kanan. a.

a. KawKawat berat berumuumuataatan lisn listritrik yank yang bergg bergerak derak dalaalamm medan magnet.

medan magnet.

b. Muatan listrik yang bergerak dalam

b. Muatan listrik yang bergerak dalam medan magnetmedan magnet F = q v B sin

F = q v B sin θθ Dimana

Dimana θθ = sudut antara v dan B.= sudut antara v dan B. Bila tidak ada gaya lain

Bila tidak ada gaya lain yang mempengaruhi gerakanyang mempengaruhi gerakan partikel, maka berlaku:

partikel, maka berlaku:

c. untuk dua kawat yang

c. untuk dua kawat yang bermuatan listrik yangbermuatan listrik yang bergerak sejajar;

bergerak sejajar;

contoh soal 5 contoh soal 5

Sebuah kawat penghantar berarus listrik 5 A arahnya Sebuah kawat penghantar berarus listrik 5 A arahnya keluar bidang gambar, memotong tegak lurus garis-garis keluar bidang gambar, memotong tegak lurus garis-garis gaya

gaya magnet magnet dengan dengan besar besar induksi induksi magnet magnet B B = = 2 2 xx 10 10-4-4_tesla_tesla

2

2 F = B I

F = B I

ll

sin

sin θ

θ

Dimana: Dimana: F = gaya Lorentz (N) F = gaya Lorentz (N) B = Induksi magnetic (Wb) B = Induksi magnetic (Wb) I = kuat arus listrik (A) I = kuat arus listrik (A)

L

L = panjang kawat (m)= panjang kawat (m) θ

θ = sudut antara kawat dengan= sudut antara kawat dengan medan magnet medan magnet 2 2 1 1 0 0 2

2 aa I I I I F F ₌₌ _⋅⋅ π π µ µ 

Bila panjang kawat yang Bila panjang kawat yang terpengaruh B adalah 4 cm, terpengaruh B adalah 4 cm,

(4)

i

B

F

0 0 µ µ µ µ µ µ r r ==

µ

r r

= permeabilitas relatif

µ

00

=

= permeabilitas vakum

permeabilitas vakum

= permeabilitas bahan

D

Diikkeettaahhuuii:: i i = = 5 5 AA B = 2 x 10 B = 2 x 10-4-4_tesla_tesla L L = 4 cm = 4 x = 4 cm = 4 x 1010-2-2_m_m Sin 90 Sin 9000_{= 1}_{= 1} B = BI B = BIllsin 90sin 9000 = (2 x 10 = (2 x 10-4-4_{)(5)( 4 x 10}_{)(5)( 4 x 10}-2-2₎₎ = = 4 4 x x 1010-5-5_Newton_Newton Contoh soal 6 Contoh soal 6 Sebuah electron

Sebuah electron berkecepatan 2 x 10 berkecepatan 2 x 1077_{m/s masuk dalam}_{m/s masuk dalam} medan magnet yang induksi magnetnya 1,5 wb/m medan magnet yang induksi magnetnya 1,5 wb/m22 dengan sudut 60

dengan sudut 6000_{terhadap garis medan. Hitung gaya}_{terhadap garis medan. Hitung gaya} magnetic yang dialami electron. (q =1,6

magnetic yang dialami electron. (q =1,6 x10x10-19-19_C)_C) Penyelesaian: Penyelesaian: Diketahui: v = 2 x 10 Diketahui: v = 2 x 1077_m/s_m/s B = 1,5 wb/m B = 1,5 wb/m22 q =1,6 x10 q =1,6 x10-19-19_C_C θ θ = 60= 6000 Ditanya: F ? Ditanya: F ? Diawab: Diawab: F F = = B B q q vv = 1,5 x 1,6 x10 = 1,5 x 1,6 x10-19-19_{x 2 x 10}_{x 2 x 10}77 = = 4,8 x 104,8 x 10-12-12

TUGAS 1

1.

1. TenTentuktukan aan arah mrah medaedan magn magnet dnet dari gari gambambar- ar-gambar di bawah ini!

gambar di bawah ini!

2. Tentukan besarnya induksi magnet disuatu titik yang 2. Tentukan besarnya induksi magnet disuatu titik yang berjarak 3 cm dari

berjarak 3 cm dari kawat lurus panjang yang beraruskawat lurus panjang yang berarus listrik 15 A?

listrik 15 A?

3. Arus sebesar 2,5 A mengalir dalam kawat berupa 3. Arus sebesar 2,5 A mengalir dalam kawat berupa lingkaran dengan jari-jari 5 cm. Berapa

lingkaran dengan jari-jari 5 cm. Berapa besar induksibesar induksi magnet dititik P, bila:

magnet dititik P, bila:

c.

titik P berada disumbu lingkaran yangtitik P berada disumbu lingkaran yang berjarak

berjarak 5 5 cm cm dari dari pusat pusat lingkaranlingkaran d

d.. ttiittiik P k P bbeerraadda da di pi puussaat lt liinnggkkaarraann 4.

4. Suatu Suatu solenoida solenoida terdiri terdiri dari dari 500 500 lilitan lilitan berarus berarus 2,52,5 A. panjang solenoida 50 cm. Tentukanlah:

A. panjang solenoida 50 cm. Tentukanlah: cc.. iindndukuksi si mamagngnet et ddi ti tenengagahh-t-tenengagah h sosollenenooididaa d

d.. iinndduukkssi i mmaaggnneet t ppaadda a uujjuunng g ssoolleennooiiddaa 5. Sebuah toroida

5. Sebuah toroida memiliki jari-jari 5memiliki jari-jari 50 cm dialiri 0 cm dialiri arusarus sebesar 2,5 A. Jika toroida tersebut memiliki 100

sebesar 2,5 A. Jika toroida tersebut memiliki 100 lilitan,lilitan, hitunglah besar induksi magnetic pada

hitunglah besar induksi magnetic pada sumbunya.sumbunya. 6. Seutas kawat penghantar panjangnya 200 cm, berarus 6. Seutas kawat penghantar panjangnya 200 cm, berarus listrik 10 A, berada dalam m

listrik 10 A, berada dalam medan magnet homogenedan magnet homogen dengan induksi magnet 0,02 tesla, dan membentuk sudut dengan induksi magnet 0,02 tesla, dan membentuk sudut 30

3000_{terhadap arus listrik. Hitung besar gaya loretz yang}_{terhadap arus listrik. Hitung besar gaya loretz yang} ditimbulkan pada kawat tsb.

ditimbulkan pada kawat tsb.

gaya magnetic dan bilakah penghantar itu tidak gaya magnetic dan bilakah penghantar itu tidak mngalami gaya?

mngalami gaya?

SIFAT KEMAGNETAN SUATU BAHAN SIFAT KEMAGNETAN SUATU BAHAN

Bahan-bahan di alam ini dapat digolongkan menjadi tiga Bahan-bahan di alam ini dapat digolongkan menjadi tiga golongan, yaitu:

golongan, yaitu: Bahan ferromagnetic

Bahan ferromagnetic , mempunyai sifat:, mempunyai sifat: Ditarik sangat kuat oleh medan magnetic Ditarik sangat kuat oleh medan magnetic Mudah ditembus oleh medan magnetic Mudah ditembus oleh medan magnetic

Contoh: besi, baja, nikel, kobal, gadolinium, ferit Contoh: besi, baja, nikel, kobal, gadolinium, ferit dan paduan bahan tsb.

dan paduan bahan tsb. Bahan paramagnetic

Bahan paramagnetic, mempunyai sifat:, mempunyai sifat: Ditarik dengan

Ditarik dengan lemah lemah oleh medan moleh medan magneticagnetic Dapat ditembus oleh medah magnetic

Dapat ditembus oleh medah magnetic

Contoh: mangaan, platina aluminium, magnesium, Contoh: mangaan, platina aluminium, magnesium, timah, wolfram oksigen dan udara.

timah, wolfram oksigen dan udara. Bahan diamagnetic

Bahan diamagnetic , mempunyai sifat:, mempunyai sifat: 

 ditolak dengan lemah oleh medan magneticditolak dengan lemah oleh medan magnetic 

 sukar bahkan tidak dapat ditembus olehsukar bahkan tidak dapat ditembus oleh medan magnetic.

medan magnetic.

Contoh : bismuth, timbel, antimony, air raksa, Contoh : bismuth, timbel, antimony, air raksa, perak, emas, air, posfor, dan tembaga.

perak, emas, air, posfor, dan tembaga.

Sifat bahan ferromagnetic dimiliki oleh bahan pada Sifat bahan ferromagnetic dimiliki oleh bahan pada fase fase padat.

padat. Pada fase padat inipun sifat ferromagnetic biasPada fase padat inipun sifat ferromagnetic bias hilang bila suhunya melebihi

hilang bila suhunya melebihi suhu Curie.suhu Curie. Kuat medan Magnetik

Kuat medan Magnetik 1.

1. PerPermeabmeabiliilitas tas relrelatiative sve suatuatu bau bahanhan

Harga permeabilitas relative (

Harga permeabilitas relative (µµ r r ) untuk bahan:) untuk bahan:

o

o _{Ferromagnetic ;}_{Ferromagnetic ; µ}_µ _r_r_{>>> 1}_{>>> 1} o

o _{Paramagnetic;}_{Paramagnetic; µ}_µ _r_r_{≈ 1 ( sedikit diatas 1)}_{≈ 1 ( sedikit diatas 1)} o

o _Diamagnetic;_{Diamagnetic; µ}_µ _r_r_{< 1}_{< 1}

2.

2. KuKuat medat medan maan magnegnetic dtic dalaalam kumpm kumparaaran dapn dapatat diperkuat dengan pemasangan inti ferromagnetic diperkuat dengan pemasangan inti ferromagnetic

B =

B = µµ r r BB00

B = kuat medan magnet dengan inti besi B = kuat medan magnet dengan inti besi

(ferromagnetic) (ferromagnetic) B

B00= kuat medan magnet tanpa = kuat medan magnet tanpa inti besi (udara)inti besi (udara)

INDUKSI ELEKTROMAGNETIK INDUKSI ELEKTROMAGNETIK Induksi elektromagneti

Induksi elektromagneti

ialah gejala terjadinya

arus listrik dalam suatu penghantar akibat adanya

perubahan medan magnet di sekitar kawat

penghantar tsb.

Arus listrik yang terjadi disebut

Arus listrik yang terjadi disebut arus induksi

arus induksi atau

atau

arus imbas

Gaya gerak listrik induksi

x x x

o o o

ii

_ii

ii

(5)

X

X X

X

X X

X

X X

X

X X

X

X X

X

X X

X

X X

X

X X

X

X X

X

X X

X

volt volt t t N N 5 5 ,, 1 1 1 100 5 5 3 30000 1 100 2 2 1 100 5 5 6 60000 3 3 2 2 5 5 − − = = × × × × − − = = × × × × − − = = ∆ ∆ ∆ ∆ΦΦ − − = = − − − − − − ε ε ε ε ε ε ε ε Tegangan Tegangan input (V input (V 1 1)) Kumparan

Kumparan primer primer (N(N 1 1))

Kumparan

Kumparan skunder skunder (N(N 2 2))

Medan Magnet dan Induksi Elektromagnet by Nurbaiti, S.Pd

a. (Percobaan Faraday) a. (Percobaan Faraday)

Sebuah kumparan yang kedua ujngnya

dihubungkan dgn galvanometer digerakkan

dalam medan

dalam medan magnet U.Sel

magnet U.Selama kumparan

ama kumparan tsb

tsb

bergerak dalam medan magnet jarum

galvanometer menyimpang dari kedudukan

seimbangnya, ini berarti pada kumparan terjadi

arus listrik.

Ketika kumparan digerakkan keluar medan

magnet jarum juga menyimpang, ini berarti

bahawa arus kedua berlawanan arah dengan

gerakan pertama..

Pada percobaan diatas dapat dikatakan bahwa

pada ujung-ujung kumparan timbul gaya gerak

listrik induksi (ggl = beda potensial

Gaya gerak listrik (GGL) induksi adalah energi (usaha) Gaya gerak listrik (GGL) induksi adalah energi (usaha) untuk memindahkan satu satuan muatan listrik yang untuk memindahkan satu satuan muatan listrik yang dinyatakan sebagai berikut:

dinyatakan sebagai berikut: ind

ind==-- BBll vv dimana

dimana ind

ind= gaya gerak listrik induksi (volt)= gaya gerak listrik induksi (volt)

ll= panjang kawat konduktor (m)= panjang kawat konduktor (m) v = kecepatan gerak konduktor (m/dt) v = kecepatan gerak konduktor (m/dt) B = kuat medan

B = kuat medan magnet sekitar penghantar (Wb/m2)magnet sekitar penghantar (Wb/m2) b) Hukum Faraday

b) Hukum Faraday

Berdasarkan percobaan Faraday diketahui bahwa Berdasarkan percobaan Faraday diketahui bahwa tegangan listrik yang diinduksikan oleh medan

tegangan listrik yang diinduksikan oleh medan magnetmagnet bergantung pada tiga hal berikut:

bergantung pada tiga hal berikut: 1.

1. Jumlah lilitan Jumlah lilitan. Semakin banyak lilitan pada. Semakin banyak lilitan pada kumparan, semakin besar

kumparan, semakin besar tegangan yang diinduksikan.tegangan yang diinduksikan. 2.

2. Kecepatan gerakan medan magnet Kecepatan gerakan medan magnet . Semakin cepat. Semakin cepat garis gaya magnet yang mengenai konduktor, semakin garis gaya magnet yang mengenai konduktor, semakin besar tegangan induksi.

besar tegangan induksi. 3.

3. Jumlah garis gaya magnet Jumlah garis gaya magnet . Semakin besar jumlah. Semakin besar jumlah garis gaya magnet yang mengenai konduktor, semakin garis gaya magnet yang mengenai konduktor, semakin besar tegangan induksi.

besar tegangan induksi.

Banyaknya garis gaya magnet ( B

Banyaknya garis gaya magnet ( B ) yang dilingkupi oleh) yang dilingkupi oleh daerah abRQ disebut

daerah abRQ disebut fluks magnetic fluks magnetic ((φφ )) φ = Β . Α

φ = Β . Α Bila perubahan fluks magnetik

Bila perubahan fluks magnetik yang dilingkungi Δf yang dilingkungi Δf dalam waktu

dalam waktu ΔΔt, maka ggl induksi rata-rata selamat, maka ggl induksi rata-rata selama

selang waktu itu. selang waktu itu.

t t ∆ ∆ ∆ ∆ ΦΦ − − = = ε ε

Bila kawat penghantar berupa kumparan dengan N Bila kawat penghantar berupa kumparan dengan N lilitan, maka ggl induksi yang terjadi:

lilitan, maka ggl induksi yang terjadi: t t N N ∆ ∆ ∆Φ ∆Φ − − = = ε ε t t ∆ ∆ ∆ ∆ΦΦ

= cepat perubahan fluks (wb/s) = cepat perubahan fluks (wb/s) Contoh Soal 1

Contoh Soal 1

Sepotong kawat bergerak dengan kecepatan 1 m/s Sepotong kawat bergerak dengan kecepatan 1 m/s memotong tegak

memotong tegak lurus lurus medan magnet medan magnet homogen 0,5homogen 0,5 wb/m

wb/m22_{. Bila panjang kawat 10 cm, berapa ggl induksi}_{. Bila panjang kawat 10 cm, berapa ggl induksi} yang terjadi pada kawat?

yang terjadi pada kawat? Penyelesaian: Penyelesaian: v = 1 m/s v = 1 m/s B = 0,5 wb/m B = 0,5 wb/m22 ll= 10 cm = 0,1 m= 10 cm = 0,1 m ditanya: ditanya: dijawab:

dijawab: indind == -- BBll vv

= - 0,5 x 0,1 x 1 = - 0,5 x 0,1 x 1 = - 0,05 volt = - 0,05 volt

Jadi ggl induksi yang terjadi besarnya 0,05 volt Jadi ggl induksi yang terjadi besarnya 0,05 volt (dinyatakan positif)

(dinyatakan positif) Contoh soal 2 Contoh soal 2

Sebuah kumparan mempunyai 600 lilitan. Fluks Sebuah kumparan mempunyai 600 lilitan. Fluks

magnetic yang dikurungnya mengalami perubahan 5 x magnetic yang dikurungnya mengalami perubahan 5 x 10

10-5-5_{selama 2 x 10}_{selama 2 x 10}-2-2_{detik. Berapa ggl induksi yang}_{detik. Berapa ggl induksi yang} terjadi pada kumparan?

terjadi pada kumparan? Penyelesaian : Penyelesaian : N = 600 lilitan N = 600 lilitan Δ Δφφ = 5 x 10= 5 x 10-5-5weber weber Δ Δ = 2 x 10= 2 x 10-2-2detik detik Ditanya: Ditanya: dijawab: dijawab:

Penerapan Induksi Elektromagnetik Penerapan Induksi Elektromagnetik

1

1.. RReellaaii 2.

2. GenGeneraerator tor aruarus bs bololak-ak-balbalik ik (AC(AC)) 3.

3. gegeneneraraototor aor arurus ses seararah (ah (ACAC)) 4.

4. AruArus Puss Pusar (tuar (tungkngku indu induksuksi dan rei dan rem magnm magnetietic)c) 5.

5. TrTranansfsforormatmator or (t(trarafofo))

Transformator Transformator

Adalah alat untuk memperbesar atau memperkecil Adalah alat untuk memperbesar atau memperkecil tegangan listrik arus bolak-balik yang berdasarkan tegangan listrik arus bolak-balik yang berdasarkan prinsip induksi elektromagnetik.

prinsip induksi elektromagnetik.

Traformator penurun tegangan = trafo step down Traformator penurun tegangan = trafo step down Transformator penaik tegangan = trafo step up Transformator penaik tegangan = trafo step up

Dasar kerja transformator

4

Tegangan output Tegangan output (V (V22))

(6)

t t N N V V ∆ ∆ ∆ ∆ − − = = ₁₁ φ φ 1 1 t t N N V V ∆ ∆ ∆ ∆ − − = = 22 φ φ 2 2 2 2 1 1 2 2 1 1 N N N N V V V V = = % % 100 100 2 2 1 1 × × = = P P P P η η 100100%% .. .. 1 1 1 1 1 1 2 2 × × = = ii V V ii V V η η 1 1 1 1 2 2 2 2..ii ..V V ..ii V V ==_η_η watt watt P P P P Pin Pin P P out out in in out out 5 500 % % 1 10000 % % 8 800 4 400 % % 1 10000 % % 1 10000 = = × × = = × × = = × × = = η η η η Ampere Ampere V V P P I I p p in in p p 0 055 ,, 0 0 10000 10000 5 500 = = = = = = weber weber A A B B a a 5 5 4 4 2 2 0 0 1 100 2 2 1 1 1 100 2 200 1 100 9 900 s siinn .. − − − − − − × × = = × × × × × × = = × × = = φ φ weber weber A A B B b b 5 5 5 5 0 0 4 4 2 2 1 100 5 5 ,, 0 0 1 100 2 2 3 300 s siinn 1 100 2 200 1 100 s siinn .. − − − − − − − − = = × × × × = = × × × × = = × × = = θ θ φ φ tan tan 30 30 220 220 24 24 27 2755 2 2 2 2 1 1 2 2 1 1 lili lili N N N N N N V V V V = = × × = = = = Perhatikan gb diatas! Perhatikan gb diatas! Jika kumparan primer N

Jika kumparan primer N11mengalirkan arus bolak-balik mengalirkan arus bolak-balik maka timbul medan magnet yang berubah-ubah pada maka timbul medan magnet yang berubah-ubah pada seluruh inti besi (teras).

seluruh inti besi (teras).

Medan magnet yang berubah-ubah pada teras ini Medan magnet yang berubah-ubah pada teras ini menimbulkan ggl yang berubah-ubah (arus

menimbulkan ggl yang berubah-ubah (arus bolak-balik)bolak-balik) pada kumparan sekunder N

pada kumparan sekunder N22..

Besarnya

Besarnya tegangan tegangan input: input: Besarnya Besarnya tegangan tegangan input:input:

P

Peerrs

s

1 1…

…

p

peerrs

s

2 2…

…

Bagi pers 1 dengan pers 2, maka diperoleh:

Pada tranformator ideal daya input (P

Pada tranformator ideal daya input (Pinin) sama) sama dengan daya output (P

dengan daya output (P outout)) P

Pinin= P= Poutout⇒⇒VV11. i. i11 = V= V22. i. i22 Keterangan :

Keterangan : V

V11 = tegangan primer atau tegangan input= tegangan primer atau tegangan input V

V22= tegangan skunder atau tegangan output= tegangan skunder atau tegangan output N

N11 = jumlah lilitan primer = jumlah lilitan primer N

N22 = jumlah lilitan skunder = jumlah lilitan skunder P

Pinin= daya yang masuk (watta)= daya yang masuk (watta) P

Poutout= daya yang keluar (watt)= daya yang keluar (watt) IIinin= arus yang masuk (A)= arus yang masuk (A) IIoutout= daya yang keluar (A)= daya yang keluar (A)

Efisiensi Transformator Efisiensi Transformator ((ηη))

Atau

atau

dengan: dengan: η

η == efisiensi transformator ( 0 <efisiensi transformator ( 0 < η < 1 )η < 1 ) V

V11= tegangan primer (volt)= tegangan primer (volt) V

V22= tegangan skunder (volt)= tegangan skunder (volt) II11= arus primer (ampere)= arus primer (ampere) II22= arus skunder (ampere)= arus skunder (ampere) N

N11= banyaknya lilitan primer = banyaknya lilitan primer N

N22= banyaknya lilitan skunder = banyaknya lilitan skunder

Contoh soal 3 Contoh soal 3

Sebuah kawat berbentuk persegi panjang dengan luas 20 Sebuah kawat berbentuk persegi panjang dengan luas 20 cm

cm22_{diletakkan didalam medan magnet}_{diletakkan didalam medan magnet}_B_{B = 10}_{= 10}-2-2_tesla_tesla.. Hitung fluks magnet pada kawat tersebut jika :

Hitung fluks magnet pada kawat tersebut jika : a. B

a. B tegak lurus bidang kawat!tegak lurus bidang kawat! b. B

b. B membentuk sudut 30membentuk sudut 3000_{dengan bidang kawat!}_{dengan bidang kawat!} Penyelesaian: Penyelesaian: A = 20 cm A = 20 cm22_{= 20 x 10}_{= 20 x 10}-4-4_m_m22 B B = 10= 10-2-2_tesla_tesla Ditanya: a.

Ditanya: a. φφ jika B tegak lurus jika B tegak lurus b.

b. φφ jika B membentuk sudut jika B membentuk sudut dijawab: dijawab: Contoh soal 4 Contoh soal 4 Penyelesaian: Penyelesaian: V V11= 220 volt= 220 volt V V22= 24 volt= 24 volt N N11= 275 lilitan= 275 lilitan Ditanya: N Ditanya: N22?? Dijawab: Dijawab: Contoh soal 5: Contoh soal 5:

Sebuah transformator step down dengan efisiensi 80% Sebuah transformator step down dengan efisiensi 80% mengubah tegangan 1000 volt menjadi 220 volt. mengubah tegangan 1000 volt menjadi 220 volt.

Transformator tsb digunakan untuk menyalakan lampu Transformator tsb digunakan untuk menyalakan lampu 220; 40 watt. Berapa besar arus pada bagian primer? 220; 40 watt. Berapa besar arus pada bagian primer? Penyelesaian:

Penyelesaian: P

Poutout= 40 watt= 40 watt V

Vinin= 1000 volt= 1000 volt V

Voutout= 220 volt= 220 volt η η = 80%= 80% Ditanya: P Ditanya: Pinin?? Dijawab: Dijawab:

TUGAS 2

1)

1) ApakApakah yah yang dang dimaksimaksud dud dengan engan bahan bahan yang yang bersibersifatfat ferromagnetic, paramagnetic dan diamagnetic? ferromagnetic, paramagnetic dan diamagnetic?

2)

Sepotong kawat bergerak dengan kecepatan 0,5 m/sSepotong kawat bergerak dengan kecepatan 0,5 m/s memotong tegak

memotong tegak lurus lurus medan magnet medan magnet homogen 2homogen 2 wb/m

wb/m22_{. Bila panjang kawat 5 cm, berapa ggl induksi}_{. Bila panjang kawat 5 cm, berapa ggl induksi} yang terjadi pada kawat?

yang terjadi pada kawat?

3)

Sebuah kumparan mempunyai 1000 lilitan. FluksSebuah kumparan mempunyai 1000 lilitan. Fluks magnetic yang dikurungnya mengalami perubahan magnetic yang dikurungnya mengalami perubahan 20 x 10

20 x 10-5-5_{selama 5 x 10}_{selama 5 x 10}-2-2_{detik. Berapa ggl induksi}_{detik. Berapa ggl induksi} yang terjadi pada kumparan?

yang terjadi pada kumparan?

4)

Sebuah kawat berbentuk persegi panjang Sebuah kawat berbentuk persegi panjang dengandengan luas 25 cm

luas 25 cm22_{diletakkan didalam medan magnet}_{diletakkan didalam medan magnet B}_{B = 2}_{= 2}

x 10

x 10-2-2_tesla_{tesla. Hitung fluks magnet pada kawat}_{. Hitung fluks magnet pada kawat} tersebut jika :

tersebut jika : a. B

a. B tegak lurus bidang kawat!tegak lurus bidang kawat! b. B

b. B membentuk sudut 30membentuk sudut 3000_{dengan bidang kawat!}_{dengan bidang kawat!}

5)

Sebuah transformator step uSebuah transformator step up digunakan p digunakan untuk untuk mengubah tegangan dari 220 volt menjadi 500 volt. mengubah tegangan dari 220 volt menjadi 500 volt. Bila jumlah lilitan primernya 400 lilitan, berapa Bila jumlah lilitan primernya 400 lilitan, berapa jumlah lilitan skundernya?

jumlah lilitan skundernya?

6)

Sebuah transformator step down dengan Sebuah transformator step down dengan efisiensiefisiensi 75% mengubah tegangan 1000 volt menjadi 220 75% mengubah tegangan 1000 volt menjadi 220 volt. Transformator tsb digunakan untuk

volt. Transformator tsb digunakan untuk

menyalakan lampu 220; 100 watt. Berapa besar menyalakan lampu 220; 100 watt. Berapa besar arusarus pada bagian primer?

(7)

Medan Magnet dan Induksi Elektromagnet by Nurbaiti, S.Pd

TUGAS 3

Gunakan istilah-istilah yang ada dalam kotak

Gunakan istilah-istilah yang ada dalam kotak untuk untuk mengisi tempat y

mengisi tempat yang kosong ang kosong pada pernyataan dpada pernyataan di bawah.i bawah. menaikkan

menaikkan bawah bawah

mengalir dan putus mengalir dan putus utara

utara

garis-garis medan magnet garis-garis medan magnet gerakan magnet gerakan magnet medan magnet medan magnet lingkaran lingkaran medan magnet medan magnet berubah berubah electromagnet electromagnet induksi elektromagnetik induksi elektromagnetik solenoida solenoida weber weber ferromagnetik ferromagnetik 1

1.. DDaaeerraah h sseekkiittaar r mmaaggnneett dimana gaya magnet bekerja disebut

dimana gaya magnet bekerja disebut ……….

……….

2.

Kutub magnet diberi namaKutub magnet diberi nama utara sebab kutub tersebut menghadap ke

utara sebab kutub tersebut menghadap ke arah…………

arah………… 3

3.. AArruus s lliissttrriik k yyaanng g mmeennggaalliir r melalui sebuah kawat akan menimbulkan ……….. melalui sebuah kawat akan menimbulkan ……….. 4

4.. IInntti i bbeessi i ppaadda a kkooiil l ddaappaatt ……… medan magnet.

……… medan magnet.

5.

Garis medan magnet yangGaris medan magnet yang dihasilkan oleh arus dalam kawat lurus berbentuk dihasilkan oleh arus dalam kawat lurus berbentuk ………..

………..

6.

Kumparan panjang denganKumparan panjang dengan banyak

banyak lilitan lilitan disebut disebut ………..……….. 7

7.. IInntti i bbeessi i yyaanng g ddiimmaassuukkkkaann ke kumparan dapat menjadi ……jika kumparan ke kumparan dapat menjadi ……jika kumparan dialiri arus listrik.

dialiri arus listrik.

8.

Jika arah medan magnetJika arah medan magnet dari barat ke timur, arah arus listrik dari selatan ke dari barat ke timur, arah arus listrik dari selatan ke utara, maka arah gaya Lorentz adalah ke

utara, maka arah gaya Lorentz adalah ke ………

……… 9

9.. GGaarriis s ggaayya a yyaanng g ttiiddaak k tampak di medan magnet disebut ……

tampak di medan magnet disebut …… 1

100.. BBaahhaan n mmaaggnneettiik k yyaanngg paling kuat adalah …...

paling kuat adalah …... 1

111.. SSaattuuaan n SSI I uunnttuuk k fflluux x aaddaallaahh ………

……… 1

122.. PPrroossees s mmeenngghhaassiillkkaan n aarruuss oleh perubahan medan magnet disebut …….. oleh perubahan medan magnet disebut …….. 1

133.. AArraah h aarruus s iinndduukkssii bergantung pada arah ………

bergantung pada arah ………

15.

Jarum galvanometer akanJarum galvanometer akan menyimpang ketika arus listrik ………... secara menyimpang ketika arus listrik ………... secara cepat.

cepat.

LEMBAR JAWAB TUGAS 3 LEMBAR JAWAB TUGAS 3 Nama :……….. Nama :……….. Kelas :……… Kelas :……… Tanggal :……… Tanggal :……… N NOO JJAAWWAABBAANN 1 1 2 2 3 3 4 4 5 5 6 6 7 7 8 8 9 9 10 10 11 11 12 12 13 13 14 14 15 15