Kurikulum 2013 Revisi
Induksi elektromagnetik adalah gejala terjadinya GGL induksi pada penghantar karena perubahan fluks magnetik yang melingkupinya.
1.
2.
3.
4.
5.
6.
7.
Memahami tentang fluks magnetik dan cara menentukannya.
Memahami tentang Hukum Faraday dan GGL induksi.
Dapat menyelesaikan masalah terkait GGL induksi.
Memahami tentang Hukum Lenz dan dapat mengaplikasikannya.
Memahami tentang prinsip induktansi dan dapat mengaplikasikannya.
Memahami tentang transformator dan karakteristiknya.
Dapat menerapkan konsep induksi elektromagnetik dalam kehidupan sehari-hari.
Kelas XII
FISIKA
Induksi
Elektromagnetik
Tujuan Pembelajaran
Setelah mempelajari materi ini, kamu diharapkan memiliki kemampuan berikut.
A. Fluks Magnetik (Φ)
Fluks magnetik menyatakan kuat medan magnet (B) yang memotong suatu bidang dan merupakan hasil kali besar B dengan luas bidang A yang tegak lurus pada induksi magnet tersebut.
B . cos A (m2)
Gambar 1. Fluks magnetik
Besarnya fluks magnetik dapat ditentukan dengan rumus berikut.
atau Φ = A . B . cos θ
ε = B . I . v . sin θ Keterangan:
Φ = fluks magnetik (Wb);
B = kuat medan magnet (tesla atau Wb/m2);
A = luas penampang (m2); dan θ = sudut B terhadap garis normal.
Keterangan:
N = jumlah lilitan;
ε = GGL induksi (V); dan (sesaat)
Nd dt
ε = − Φ = laju perubahan fluks (Wb/s).
Keterangan:
ε = besar GGL induksi (V);
B = kuat medan magnet (T);
B. Hukum Faraday
Hukum Faraday menyatakan bahwa besarnya GGL induksi sebanding dengan laju perubahan fluks magnetik yang dilingkupinya. Secara matematis, dirumuskan sebagai berikut.
(sesaat) Nd
dt ε = − Φ
GGL Induksi Akibat Perubahan Luas Bidang
Jika luas bidang yang melingkupi medan magnet mengalami perubahan, rumusan GGL induksinya menjadi berikut.
Untuk kasus kawat yang digeser, persamaan yang digunakan adalah sebagai berikut.
1.
(rata-rata) N t
ε = − ∆Φ
∆
NdA ε = − dt
Pada hambatan R akan mengalir arus induksi (I) sebesar
v Q
R P
Sebuah penghantar yang panjangnya 0,3 m digerakkan dalam medan magnet homogen 0,5 T dengan kecepatan 6 m/s. Berapakah besarnya beda potensial yang timbul pada ujung-ujung penghantar tersebut?
Contoh Soal 1
ε = B . I . v = 0,5 . 0,3 . 6 = 0,9 volt Pembahasan:
v = kecepatan gerak kawat (m/s); dan θ = sudut antara v dan B.
Gambar 2. Suatu konduktor meluncur pada rel konduktor dalam medan magnet homogen
Diketahui:
l = 0,3 m B = 0,5 T v = 6 m/s Ditanya: ε = ...?
Dijawab:
GGL induksi pada kawat yang digeser dirumuskan sebagai berikut.
Jadi, besarnya beda potensial yang timbul pada ujung-ujung penghantar adalah 9 V.
GGL Induksi Akibat Perubahan Sudut (θ) 2.
( sin ) Nd
dt NBA
NBA t
ε Φ ε
ε ω ω
= −
=
= − −
( sin ) Nd
dt NBA
NBA t
ε Φ ε
ε ω ω
= −
=
= − −
. I R
= ε
Diketahui:
N = 1.000 lilitan R = 10 Ω
Φ = (t + 2)2 = t2 + 4t + 4 Ditanya: I (t = 0 s) = ...?
Dijawab:
GGL induksi dirumuskan sebagai berikut.
Saat t = 0 s, diperoleh:
Pembahasan:
εmaks = NBA ω
Suatu kumparan terdiri atas 1000 lilitan dan memiliki hambatan 10 Ω. Kumparan melingkupi fluks magnetik yang berubah terhadap waktu sesuai persamaan berikut.
Φ = (t + 2)2
Kuat arus yang mengalir pada saat t = 0 s adalah ....
Contoh Soal 2
ε = NBA ω sin ωt Dengan demikian, diperoleh:
Keterangan:
N = banyak lilitan;
B = induksi magnetik (T);
A = luas kumparan (m2);
ω = kecepatan sudut kumparan (rad/s);
ε = ggl setiap saat (V); dan εmaks = ggl maksimum (V).
( 2 4 4)
10 1000(2 4) Nd
dt
d t t I R N
dt
I t
ε = − Φ
+ +
⇔ ⋅ = −
⇔ ⋅ = − +
Diketahui:
L = r = 2 meter ω = 30 rad/s B = 0,2 T
Ditanya: ε = .... ? Dijawab:
Untuk gerak melingkar:
Dengan demikian, diperoleh:
Pembahasan:
Sebuah penghantar berbentuk tongkat yang panjangnya 2 meter diputar dengan kecepatan sudut 30 rad/s dalam medan magnet 0,2 T. Jika sumbu putarnya sejajar dengan medan magnet, GGL yang terinduksi adalah ....
GGL induksi dirumuskan sebagai berikut.
Jadi, GGL yang terinduksi adalah 12 V.
Contoh Soal 3
2 maka2 1 2
T T
π π
ω= = ω
2
2
2
2
2
1 (0,2) 30 2 2 12 volt
N B r T N B r ε
ε ε
π ω
= ⋅
= ⋅
= ⋅ ⋅
=
B A r2
N N N
t t t
ε = − ∆Φ = − ⋅ = − π
∆ ∆ ∆
C. Hukum Lenz
Hukum Lenz digunakan untuk menentukan arah arus induksi dalam suatu kumparan akibat perubahan fluks magnetik dalam kumparan tersebut. Menurut Hukum Lenz, arus yang dihasilkan dari induksi elektromagnetik akan menimbulkan medan magnet yang arahnya berlawanan dengan perubahan fluks magnetik asalnya.
Gambar 3. Arah arus induksi menurut Hukum Lenz
Jika kutub utara magnet batang digerakkan mendekati kumparan, fluks magnetik yang melalui kumparan akan semakin besar. Akibatnya, terjadi perubahan fluks magnetik yang arahnya berlawanan dengan arah perubahan fluks magnetik asalnya. Hal ini mengakibatkan timbulnya arus induksi yang arahnya sesuai dengan aturan tangan kanan, yaitu berlawanan arah gerak jarum jam. Jika magnet batang tersebut ditarik menjauhi kumparan, arah arusnya akan berubah karena besar perubahan fluks magnetik menjadi semakin kecil. Namun, jika magnet batang tersebut tidak digerakkan, tidak akan ada perubahan fluks magnetik sehingga tidak timbul arus induksi. Beda potensial akibat munculnya arus induksi ini disebut gaya gerak listrik induksi (GGL induksi). Ggl induksi dapat didefinisikan sebagai laju perubahan fluks magnetik terhadap waktu. Secara matematis, dapat dirumuskan sebagai berikut.
Tanda minus menunjukkan bahwa arah fluks magnetik induksi berlawanan dengan arah fluks magnetik asalnya. Jika fluks magnetik diakibatkan oleh kumparan yang terdiri atas beberapa lilitan, persamaan ggl induksinya dapat dituliskan sebagai berikut.
t ε = −∆Φ
∆
( )
atau
cos N t
d d BA
N N
dt dt
ε Φ
Φ θ ε
= − ∆
∆
= − = −
Keterangan:
ε = ggl induksi (V);
N = jumlah lilitan;
∆Φ = perubahan fluks magnetik (Wb);
∆t = selang waktu (s);
Dari persamaan tersebut, diketahui bahwa ggl induksi dapat ditimbulkan dengan adanya perubahan terhadap waktu untuk variabel-variabel berikut.
1. Medan magnet (B)
2. Luas area yang dilingkupi kumparan (A)
3. Sudut antara medan magnet dan normal bidang kumparan (θ)
Ggl induksi juga dapat ditimbulkan dengan menggerakkan konduktor, sehingga luas area yang berada dalam medan magnet berubah. Misalnya pada gambar berikut.
Konduktor diletakkan pada kawat sejajar yang dihubungkan dengan sebuah hambatan dalam suatu medan magnet. Ketika konduktor digerakkan ke kiri ataupun ke kanan, akan terjadi perubahan luas area yang berada dalam medan magnet tersebut. Akibatnya, terjadi perubahan fluks magnetik yang menimbulkan arus induksi. Arus induksi ini akan menimbulkan ggl induksi yang besarnya sebagai berikut.
Keterangan:
ε = ggl induksi (V);
B = kuat medan magnet (T atau Wb/m2);
l = panjang konduktor (m); dan v = kecepatan konduktor (m/s).
Gambar 4. Sebuah konduktor bergerak dalam medan magnet
ε = B l v B = kuat medan magnet (T atau Wb/m2);
A = luas kumparan (m2); dan
θ = besar sudut antara medan magnet dan normal bidang kumparan (o).
ε = B l v
= 0,2 x 0,5 x 2 = 0,2 V
Sementara itu, besar arus induksinya dapat ditentukan dengan rumus berikut.
I B v
R R
=ε =
Diketahui:
l = 0,5 m R = 4 Ω B = 0,2 T v = 2 m/s Ditanya: P = ...
Dijawab:
Dengan menggerakkan logam ke kanan, akan muncul ggl induksi yang besarnya sebagai berikut.
Dengan demikian, daya yang hilang dalam resistor adalah sebagai berikut.
Pembahasan:
Sebatang logam dengan panjang 0,5 m diletakkan pada kawat sejajar yang dihubungkan dengan hambatan 4 Ω dalam medan magnet seragam 0,2 T. Berapa daya yang hilang dalam resistor jika konduktor digerakkan ke kanan dengan laju 2 m/s?
Contoh Soal 4
2
0,22
4 0,01 W
P I
R
R ε ε ε
ε
= ⋅
= ⋅
=
=
=
Jadi, daya yang hilang dalam resistor adalah 0,01 W.
Diketahui:
l = 6 cm = 0,06 m N = 200 lilitan B = 0,5 T t = 0,1 s R = 100 Ω Pembahasan:
Diketahui sebuah kumparan yang berbentuk persegi dengan panjang sisi 6 cm dan terdiri atas 200 lilitan. Posisi kumparan tegak lurus terhadap medan magnet seragam 0,5 T seperti pada gambar berikut.
Kumparan tersebut kemudian ditarik ke arah kanan dengan kelajuan konstan, sampai pada area yang medan magnetnya nol. Saat t = 0, sisi kumparan bagian kanan berada pada batas medan magnet. Waktu kumparan bergerak dari posisi awal sampai pada daerah yang medan magnetnya nol adalah 0,1 s. Jika hambatan total kumparan adalah 100 Ω, tentukan:
a. Laju perubahan fluks magnetik yang melalui kumparan.
b. Ggl induksi serta kuat arus induksi dan arahnya.
c. Energi disipasi dalam kumparan.
d. Gaya rata-rata yang dibutuhkan.
Contoh Soal 5
Ditanya:
a.
t Φ
∆
∆ = …?
b. ε serta I dan arahnya = …?
c. E = …?
d. F = …?
Dijawab:
Untuk menentukan laju perubahan fluks magnetiknya, tentukan dahulu luas kumparannya.
A = luas persegi = l x l
= 0,06 × 0,06 = 0,0036 m2
Oleh karena luas area dan medan magnet saling tegak lurus, maka sudut antara medan magnet dan normal bidang adalah θ = 0o. Dengan demikian, diperoleh:
Φ = B . A cos θ
= 0,5 × 0,0036 × cos 0o = 1,8 × 10-3 Wb
Ini berarti:
Ggl induksi dapat dirumuskan sebagai berikut.
Tanda negatif menunjukkan adanya pengurangan besar fluks magnetik.
Jadi, laju perubahan fluks magnetik yang melalui kumparan adalah −1,8 × 10-2 Wb/s.
Sementara itu, kuat arus induksi dapat dirumuskan sebagai berikut.
a.
b.
3 2
0 1,8 10
0, 1,8 10 Wb/
1 s
t
Φ − × − −
∆ = = − ×
∆
200 1,8 102
3,6
( )
V N t ε Φ
−
= − ∆
∆
× ×
= − −
=
2
3,6 100
3,6 10 A I R
ε
−
=
=
= ×
Arah arus induksi dapat ditentukan dengan prinsip ketika kawat ditarik ke kanan, fluks magnetik akan semakin berkurang, sehingga arus asalnya berlawanan dengan arah gerak jarum jam. Dengan demikian, arus induksinya akan searah gerak jarum jam. Prinsip ini sama seperti ketika kutub utara magnet batang yang menghadap kumparan ditarik menjauhi kumparan.
Jadi, besar ggl induksinya adalah 3,6 V dan kuat arus induksinya adalah 3,6 × 10-2 A, searah gerak jarum jam.
Energi disipasi dapat dirumuskan sebagai berikut.
Oleh karena energi disipasi sama dengan usaha untuk menggerakkan kumparan, maka:
W = Edisipasi
⇔ F . s = E
Jarak yang ditempuh adalah sepanjang sisi kumparan sampai pada B = 0, yaitu 0,06 m. Ini berarti:
Jadi, gaya rata-rata yang dibutuhkan adalah 0,216 N.
Jadi, energi disipasi dalam kumparan adalah 1,296 × 10-2 J.
c.
d.
2
2
3,62 0,1 100
.
1,296 10 J E P t
R t ε
−
= ×
=
×
=
=
×
1,296 10 2
0 0,216 N
,06 F E
s
−
=
×
=
=
D. Transformator
Salah satu komponen elektronik yang bekerja berdasarkan prinsip induksi elektromagnetik adalah transformator (trafo). Skemanya adalah sebagai berikut.
Pada transformator ideal, berlaku:
Adapun efisiensi trafo (η) dirumuskan sebagai berikut.
Keterangan:
Vp = tegangan primer (V);
Vs = tegangan sekunder (V);
Np = jumlah lilitan primer;
Ns = jumlah lilitan sekunder;
Is = kuat arus sekunder (A); dan Ip = kuat arus primer (A).
Keterangan:
η = efisiensi trafo (%);
Pout = daya keluaran (W); dan Pin = daya masukan (W).
→ Np > Ns dan Vp > Vs = trafo step down
→ Np < Ns dan Vp < Vs = trafo step up
× 100%
Is Ip
Np
Vp Ns Vs
Gambar 5. Skema transformator
P P S
S S P
V N I
V =N =I
out P P S
in S S P
P V N I
P V N I
η = = = =
Sebuah trafo step up mengubah tegangan 20 volt menjadi 110 volt. Jika efisiensi trafo 80% dan kumparan dihubungkan dengan lampu 110 volt/50 watt, arus dalam kumparan primernya adalah ....
Dijawab:
Efisiensi transformator dirumuskan sebagai berikut.
Jadi, arus dalam kumparan primernya adalah 3,125 A.
Contoh Soal 6
Diketahui:
Vp = 20 volt Vs = 110 volt η = 80%
Ps = 50 watt Ditanya: Ip = .... ? Pembahasan:
E. Induktansi
Perubahan kuat arus listrik dalam suatu kumparan akan membentuk GGL induksi diri pada kumparan tersebut. Secara matematis, dirumuskan sebagai berikut.
atau
S P
S
P P
S
P P
P P S
S P
P
P
P
P
100%
100%
0,8 0,8
0,8 50 0,8 20 50 16 3,125 A P
P P V I
P V I V I P I P
V I
I I η
η
= ×
⇔ = ×
⋅
⇔ =
⋅
⇔ ⋅ =
⇔ = ⋅
⇔ = ⋅
⇔ =
⇔ =
LdI
ε = − dt L I
ε = − ∆t
∆
Sebuah kumparan mempunyai induktansi diri 0,5 H. Berapakah besarnya GGL induksi yang dibangkitkan dalam kumparan tersebut jika ada perubahan arus listrik dari 400 mA menjadi 100 mA dalam waktu 0,2 sekon?
GGL induksi pada kumparan dirumuskan sebagai berikut.
Contoh Soal 7
Diketahui:
L = 0,5 H
I1 = 400 mA = 0,4 A I2 = 100 mA = 0,1 A t = 0,2 sekon
∆I = I2 − I1 = 0,1 − 0,4 = −0,3 A Ditanya: ε = .... ?
Dijawab:
Pembahasan:
Besar induktansi diri dirumuskan sebagai berikut.
Adapun energi yang tersimpan dalam induktor dirumuskan sebagai berikut.
Keterangan:
L = induktansi diri (H);
I = kuat arus (A);
N = jumlah lilitan;
Φ = fluks magnetik (Wb);
LdI
ε = − dt = perubahan kuat arus terhadap waktu (A/s); dan W = energi (J).
( 0,3) 0,5 L i ε = − ∆t
∆
= − −
L N I
= Φ
1 2
W = 2L I⋅
L I ε = − ∆t
∆
Jadi, GGL induksi yang dibangkitkan adalah 0,75 V.
( 0,3) 0,5 0,2 0,15
0,75 V 0,2
L i ε = − ∆t
∆
= − −
=
=
Sebuah kumparan yang memiliki 600 lilitan mengalami perubahan arus listrik dari 10 A menjadi 5 A dalam waktu 0,1 sekon. Jika selama waktu tersebut timbul GGL induksi sebesar 2 volt, induktansi diri kumparan tersebut adalah ....
GGL induksi pada kumparan dirumuskan sebagai berikut.
Jadi, induktansi diri kumparan tersebut adalah 40 mH.
Sebuah kumparan yang memiliki 50 lilitan mengalami perubahan arus listrik terhadap waktu menurut persamaan I = (2t2 − 6) A. Jika induktansi kumparan 200 mH dan hambatan ekuivalen 2 ohm, besarnya arus induktansi diri pada detik kedua adalah ....
Contoh Soal 8
Contoh Soal 9 Diketahui:
N = 600 I1 = 10 A I2 = 5 A t = 0,1 sekon ε = 2 volt Ditanya: L = ...?
Dijawab:
Pembahasan:
2 5
0,1 0,2 5
0,2 H 5 0,04 H 40 mH L i
t L
L L
L L ε = − ∆
∆
⇔ = − −
⇔ = ⋅
⇔ =
⇔ =
⇔ = L I ε = − ∆t
∆
Dijawab:
F. Penerapan Induksi Elektromagnetik dalam Kehidupan Sehari-hari
Dalam kehidupan sehari-hari, banyak alat-alat listrik yang bekerja menggunakan prinsip induksi elektromagnetik. Selain generator dan transformator, berikut ini adalah alat-alat yang bekerja menggunakan prinsip induksi elektromagnetik.
Jadi, besarnya arus induktansi diri pada detik kedua adalah 0,8 A.
Saat t = 2 s, maka:
GGL induksi pada kumparan dirumuskan sebagai berikut.
Prinsip kerja mikrofon merupakan kebalikan dari prinsip kerja pengeras suara.
Mikrofon terdiri atas membran, kumparan, dan magnet permanen.
1. Mikrofon
( )
( )
2 2 6
.2 0,2 4 d t LdI
dt
I I
R L
dt t ε
−
⇔ = −
= −
⇔ ⋅ = −
= 0,2 . 4 .2 2 = 0,8 A I
I
−
⇔ −
Diketahui:
L = 200 mH = 0,2 H t = 2 sekon
R = 2 ohm I = (2t2 − 6) A N = 50 lilitan Ditanya: I = .... ? Pembahasan:
0,2 4 2 2
− ⋅ ⋅
Pada kartu kredit, terdapat strip magnetik yang mengkodekan informasi-informasi penting. Strip magnetik merupakan garis-garis yang dibuat dari bahan besi sangat tipis yang sudah dimagnetisasi.
Ketika membran dikenai gelombang suara, membran akan bergetar sesuai gelombang suara yang mengenainya. Oleh karena membran bergetar, maka kumparan akan bergerak mendekati dan menjauhi magnet permanen. Akibatnya, terjadi perubahan fluks magnetik pada kumparan. Perubahan fluks magnetik akan menimbulkan arus induksi yang berubah-ubah. Arus induksi ini berupa sinyal yang diperkuat oleh amplifier dan dikirim ke perekam.
2. Alat Gesek Kartu Kredit
Gambar 7. Alat gesek kartu kredit
Gambar 8. Seismograf
Pada alat pembaca kartu kredit terdapat kumparan. Ketika kartu kredit digesekkan melalui alat pembaca, akan terjadi perubahan fluks magnetik pada alat pembaca.
Perubahan fluks magnetik ini menyebabkan munculnya arus induksi. Ggl yang dihasilkan dari arus induksi lalu diperkuat dan dicatat secara elektronik. Besarnya perubahan fluks magnetik bergantung pada banyaknya dan arah strip magnetik sesuai dengan informasi yang sudah dikodekan secara biner dalam kartu kredit.
Seismograf adalah alat untuk mengukur intensitas gelombang yang berasal dari gempa bumi. Seismograf terdiri atas kumparan, pegas, dan magnet permanen.
Ketika gelombang mengenai seismograf, pegas akan bergetar sehingga kumparan akan bergerak dalam medan magnet. Gerakan kumparan tersebut menyebabkan 3. Seismograf
Gambar 9. Generator listrik
Jika sebuah kumparan yang terdiri atas N buah lilitan diputar dengan kecepatan sudut ω, ggl induksi yang dihasilkan oleh generator dapat dirumuskan sebagai berikut.
Ggl induksi akan bernilai maksimum jika θ = 90o (sin 90o = 1). Sudut ω adalah sudut yang dibentuk oleh garis-garis medan magnet dengan permukaan bidang kumparan.
ε = NBA ω sin θ
terjadinya perubahan fluks magnetik. Perubahan fluks magnetik ini menimbulkan arus induksi yang diubah ke bentuk sinyal-sinyal yang dihubungkan ke jarum seismograf.
Generator adalah alat yang berfungsi untuk mengubah energi mekanik menjadi energi listrik. Generator dibedakan menjadi dua jenis, yaitu generator arus searah (DC) dan generator arus bolak-balik (AC). Generator AC terdiri atas kumparan, magnet permanen, cincin logam, sikat logam, dan rotor. Kumparan berputar sehingga terjadi perubahan fluks magnetik yang menimbulkan arus induksi. Arus induksi yang berada dalam medan magnet menimbulkan gaya Lorentz yang membuat kumparan berputar setengah lingkaran. Fluks magnetik akan bernilai maksimal ketika posisi kumparan tegak lurus terhadap arah medan magnet. Oleh karena besarnya fluks magnetik berbanding lurus dengan ggl induksi, maka nilai ggl induksinya juga akan maksimal. Ketika kumparan berputar, nilai fluks magnetiknya berubah-ubah. Begitu juga dengan nilai ggl nya. Nilai ggl setiap waktu dapat digambarkan dengan grafik sinusoidal berikut.
4. Generator Listrik
Keterangan:
ε = ggl induksi (V);
N = jumlah lilitan kumparan;
B = kuat medan magnet (T);
A = luas bidang kumparan (m2);
ω = kecepatan sudut kumparan (rad/s);
t = waktu (s); dan
θ = ω . t = sudut antara medan magnet dan permukaan bidang kumparan (o).
Prinsip kerja generator ini sama dengan prinsip kerja motor listrik.
Sebuah generator AC memiliki kumparan berbentuk persegi dengan panjang sisi 20 cm dan terdiri atas 100 lilitan. Jika generator tersebut menghasilkan ggl dengan persamaan ε = 150 sin 20πt, tentukan:
a. Frekuensi sumber listrik
b. Tegangan maksimum yang dihasilkan
c. Kuat medan magnet yang melalui kumparan ketika tegangannya maksimum Contoh Soal 10
Diketahui:
s = 20 cm = 0,2 m N = 100 lilitan ε = 150 sin 20πt Ditanya:
a. f = …?
b. εmaks= …?
c. B = …?
Dijawab:
Pembahasan:
Persamaan umum ggl induksi adalah ε = NBA ω sin θ = NBA ω sin ωt.
Dari persamaan ε = 150 sin 20πt, diketahui ω = 20π. Oleh karena ω = 2πf, maka:
ω = 2πf
⇔ 20π = 2πf
⇔ f = 10 Hz
Jadi, frekuensi sumber listriknya adalah 10 Hz.
a.
Tegangan akan bernilai maksimum jika sin θ bernilai 1. Dengan demikian, diperoleh:
ε = 150 sin 20πt εmaks = 150 (1) = 150 V
Jadi, tegangan maksimum yang dihasilkan adalah 150 V.
Mula-mula, tentukan luas kumparannya.
A = luas persegi = s2
= (0,2)2 = 0,04 b.
c.
Seseorang bekerja mereparasi sebuah generator listrik. Kumparan pada generator diganti dengan kumparan baru yang luas penampangnya 4 kali lipat dari semula dan jumlah lilitannya 2,5 kali lipat dari semula. Jika kecepatan putar generator diturunkan menjadi 2
3 kali semula, tentukan perbandingan GGL maksimum yang dihasilkan generator sesudah dan sebelum direparasi.
Contoh Soal 11
Diketahui:
A2 = 4A1 N2 = 2,5N1 ω2 = 2
3ω1 Pembahasan:
Ketika tegangannya maksimum, diperoleh:
Jadi, kuat medan magnet yang melalui kumparan ketika tegangannya maksimum adalah 0,6 T.
maks
maks
150 100(0,04)(20 ) 0,6 T
NBA B NA
B B
ε ω
ε ω
π
=
⇔ =
⇔ =
⇔ =
Ditanya: 2 maks
1maks
ε
ε = ...?
Dijawab:
Oleh karena generator yang digunakan sama, maka magnet dalam generator juga sama.
Ini berarti, medan magnetnya juga sama, yaitu B1 = B2 = B.
εmaks = NBAω
Dengan demikian, perbandingannya adalah sebagai berikut.
2 maks 2 2 2 2
1maks 1 1 1 1
1 1 1
2 maks
1maks 1 1 1
2 maks 1maks
2,5 4 2
3
20 3 N B A
N B A
N B A
N BA
ε ω
ε ω
ε ω
ε ω
ε ε
=
× × ×
⇔ =
⇔ =
Jadi, perbandingan ggl maksimum yang dihasilkan generator sesudah dan sebelum direparasi adalah 20 : 3.
