LAPORAN PRAKTIKUM EKSPERIMEN FISIKA 1
IMPULS INDUKSI MENGGUNAKAN COBRA3
Asisten : Shofia Rani
Disusun Oleh :
Nama : Diyah Ayu Dwi Lestari NIM : 200604110080
Jurusan : Fisika Kelas : C Kelompok : 12
Tanggal : 19 September 2022
LABORATORIUM ELEKTROMAGNETIKA JURUSAN FISIKA
FAKULTAS SAINS DAN TEKNOLOGI
UNIVERSITAS ISLAM NEGERI MAULANA MALIK IBRAHIM MALANG
2022
A. TUJUAN
Adapun tujuan pada praktikum kali ini yaitu :
1. Untuk mengukur impuls tegangan terinduksi Uss dan kecepatan dari magnet jatuh.
2. Untuk mengevaluasi impuls tegangan terinduksi Uss sebagai fungsi kecepatan dari magnet.
3. Untuk menghitung fluks magnet yang diinduksi oleh magnet jatuh sebagai fungsi kecepatan dari magnet.
B. DASAR TEORI
Fluks magnetik adalah suatu peristiwa medan magnet yang dapat
menghasilkan medan listrik. Fluks magnetik ini berkaitan dengan jumlah garis medan magnet yang melewati luas suatu permukaan bidang. Medan magnetik tegak lurus terhadap suatu bidang yang dibatasi oleh rangkaian sederhana yang terbuat dari satu lilitan kawat. Dalam hal ini, fluks magnetik ɸm didefinisikan sebagai perkalian medan magnetik B dengan luasan A, seperti: (Tippler :1991).
ɸm = B.A...(1) Metode induksi bekerja melalui pengukuran fluks magnetik yang merangkum mengenai Gaya Gerak Listrik induksi (GGL induksi), dimana kuat medan dapat diukur sepanjang lintasan elektrik dengan disertai adanya perubahan fluks di dalamnya. Jika suatu kawat penghantar digerakkan memotong arah suatu medan magnet maka akan timbul suatu GGL induksi.(Buck:2006).
Hukum Faraday menyebutkan bahwa apabila suatu kumparan dengan jumlah lilitan N ditempatkan di dalam medan magnet sehingga memotong garis gaya magnet atau fluks yang berubah menurut waktu dØ/dt maka pada
kumparan tersebut akan timbul GGL induksi V. Sehingga GGL induksi tidak hanya timbul karena penghantar yang digerakkan dalam medan magnet saja, melainkan dapat timbul asalkan ada perubahan fluks magnetik. Apabila dituliskan dalam persamaan diperoleh bentuk: (Halliday:1989)
𝑉 =
... (2) Apabila A merupakan luasan tampang lintang kumparan dan N adalah banyak lilitan suatu kumparan, maka B =Ø/ A sehingga: (Halliday; 1989).
𝑉
↔
𝑉 ... (3) B = ∫ ∫ 𝑉 ... (4)
Persamaan (4) menunjukkan bahwa adanya medan magnet yang berubah terhadap waktu dB/dt akan menghasilkan GGL induksi atau dapat dikatakan GGL induksi muncul karena adanya medan magnet yang berubah- ubah (Buck dan Hayt, 2006).
Ketika kutub utara magnet digerakan memasuki kumparan, jarum galvanometer menyimpang ke salah satu arah (misalnya ke kanan). Jarum galvanometer segera kembali menunjuk ke nol (tidak menyimpang) ketika dikeluarkan, maka jarum galvanometer akan menyimpang dengan arah berlawanan (misalnya ke kiri) (Nurun Nayiroh, 2022 : 67-68).
Jarum galvanometer menyimpang di sebabkan adanya arus yang mengalir dalam kumparan. Arus listrik timbul karena pada ujung-ujung kumparan timbul beda potensial ketika magnet batang digerakkan masuk atau keluar dari kumparan. Beda potensial yang timbul ini disebut gaya gerak listrik induksi (ggl induksi) (Nurun Nayiroh, 2022 : 67-68).
Ketika dua buah kumparan didekatkan, maka akan menimbulkan medan magnet induksi. Atau dapat didefinisikan bahwa ketika terjadi perubahan arus, maka akan terjadi perubahan fluks magnetik di kumparan tersebut, sehingga menyebabkan terjadinya perubahan induksi (tegangan kumparan). Berdasarkan hukum Faraday maka solenoid menghasilkan ggl induksi. Dengan demikian, ketika dialiri arus bolak-balik (AC) maka muncul tegangan antara dua ujung solenoid. Tegangan ini tidak muncul ketika solenoid dialiri arus konstan searah(DC).(Mikrojjudin:2006).
Jadi, akibat perubahan jumlah garis gaya magnetik yang memotong kumparan, maka pada kedua ujung kumparan timbul beda potensial atau ggl induksi. Arus listrik yang disebabkan oleh perubahan jumlah garis gaya magnetik yang memotong kumparan disebut arus induksi. (Nurun Nayiroh, 2022 : 67-68).
Pada percobaan ini, magnet permanen dijatuhkan dengan kecepatan berbeda yang melalui sebuah coil. Perubahan fluks magnetik Ф menghasilkan impuls tegangan induksi. Impuls tegangan induksi Uss direkam dengan menggunakan sistem interface komputer. Impuls tegangan induksi bernilai negatif atau positif, Tergantung pada polaritas dari magnet permanen.
Rumus dari tegangan induksi U adalah:
U = -n dФ/dt di mana
n = jumlah lilitan dalam coil Ф = fluks magnetic
t = waktu
Sedangan bentuk integral dari fluks magnetiknya diberikan: Ф = -1/n ∫ U dt = B.A (Nurun Nayiroh, 2022 : 67-68).
C. METODOLOGI 1. Alat Dan Bahan
Adapun alat dan bahan pada praktikum kali ini yaitu :
1. Cobra3 basic unit 12150.00 1 buah
2. Power supply, 12 V 12151.99 1 buah
3. Kabel data RS232, 9 pole 14602.00 1 buah
4. Software Cobra3 Universal Plotter 14504.61 1 buah
5. Cabang light barrier 11207.20 1 buah
6. Batang support, melingkar, l=600mm 02037.00 1 buah
7. Boss head 02043.00 3 buah
8. Kaki tiga-pass- 02002.55 1 buah
9. Pipa gelas, l=300 mm 45126.01 1 buah
10. Klem universal 37715.00 1 buah
11. Pegangan kumparan 06528.00 1 buah
12. Kumparan, 600 lilitan, pendek 06522.01 1 buah
13. Magnet, d=8 mm, l=60 mm 06317.00 1 buah
14. Kabel penghubung, l=50 cm, merah 07361.01 2 buah 15. Kabel penghubung, l=50 cm, biru 07361.04 2 buah 16. Kabel penghubung, l=50 cm, kuning 07361.02 1 buah
17. PC windows 95, atau lebih tinggi 1 buah
18. Software “Measure 4.0” 1 buah
2. Gambar Percobaan
Gambar 1. Rangkaian percobaan impuls induktansi.
Gambar 2. Diagram rangkaian.
3. Langkah Percobaan
Adapun langkah-langkah percobaan pada praktikum kali ini yaitu : Pengaturan alat:
1. Rangkailah alat seperti pada Gambar 1 dan 2.
2. Atur sensor kecepatan (light barrier) pada tempat yang ditempatkan secara langsung diatas kumparan. Magnet harus menggangu berkas cahaya selama proses jatuhnya.
3. Pipa gelas memberikan magnet jatuh dengan arah yang tepat dan juga memastikan putarannya stabil ketika magnet dijatuhkan dari ketinggian yang lebih besar.
Pengambilan data:
1. Dimulai perekaman nilai yang terukur dengan
menggunakan parameter-parameter menurut Gambar 3.
2. Ditekan button “Start Measurement”.
3. Diletaetakkan magnet di atas pipa gelas, biarkan jatuh, tangkap dengan satu tangan di bawah kumparan dan akhiri prosedur rekaman pengukuran secara manual.
4. Diukurlah periode gangguan sinyal dari canel IN 1 (light barrier) menggunakan icon “Survey”.
5. Juga menggunakan icon ”Survey” untuk mengukur amplitudo total Uss (puncak ke puncak) dari tegangan induksi.
6. Ditandai bagian dari kurva yang tidak diperlukan sebelum dan sesudah pulsa induksi dan potong bagian itu dengan menggunakan icon “Cut”.
7. Ditandai bagian kurva positif (F1) dan negatif (F2) secara terpisah (contoh Gambar 4).
8. Dihitung daerah kurva dengan menggunakan icon “Show Integral”.
Akhirnya tambahkan nilai dari dua bagian daerah tersebut.
( Gambar 3. Parameter-parameter pengukuran.)
1. Buatlah plot Uss versus kecepatan magnet jatuh. Hal itu membuktikan bahwa tegangan induksi setara dengan kecepatan:Uind ≈ dФ/dt
2. Integral dari tegangan terinduksi adalah konstanta yang mana bukan fungsi dari kecepatan pada perubahan medan:Ф = B A.
(Gambar 4. Prinsip perhitungan induksi magnet.)
D. ANALISIS DAN PEMBAHASAN 1. Data Hasil Percobaan
Jenis Δx(s) Δy(V) Φ(V.s) l V
Magnet 1 0,03 0,01 15,716 6 200
0,024 0,02 0,731 6 250
0,093 0,02 0,615 6 64,51
0,01 0,02 0,063 6 600
0,057 0,02 -0,441 6 105,2
Magnet 2 0,045 0,02 -6,990 6 133,3
0,053 0,02 -2,652 6 113,2
0,135 0,02 1,472 6 44,4
0,103 0,02 0,354 6 58,25
0,078 0,02 -1,895 6 76,92
2. Perhitungan Magnet 1 V₁ =
V₁ =
= 200 m/s V₂ =
V₂ =
= 250 m/s V₃ =
V₃=
= 64,51 m/s V₄ =
V₄=
= 600 m/s V₅ =
V₅=
= 105,2 m/s
Magnet 2 V₁ =
V₁ =
= 133,3m/s V₂ =
V₂ =
= 113,2 m/s V₃ =
V₃=
= 44,4 m/s V₄ =
V₄=
= 58,25 m/s V₅ =
V₅=
= 76,92 m/s
3. Grafik
3.1 Hubungan aantara kecepatan (m/s) Dengan Tegangan Induksi (V)
3.2 Hubungan aantara kecepatan (m/s) Dengan Fluks Magnetik (V.s)
3.3 Hubungan antara kecepatan (m/s) Dengan Tegangan Induksi (V)
3.4 Hubungan Antara Kecepatan (m/s) Dengan Fluks Magnetik (V.s)
4. Pembahasan
Praktikum kali ini berjudul “Impuls induksi menggunakan cobra3”.
Adapun tujuan dari praktikum ini yaitu pertama adalah utuk mengukur impuls tegangan terinduksi Uss dan kecepatan dari magnet jatuh. Kedua untuk
mengevaluasi impuls tegangan terinduksi Uss sebagai fungsi kecepatan dari magnet. Dan yang terakhir untuk menghitung fluks magnet yang diinduksi oleh magnet jatuh sebagai fungsi kecepatan dari magnet.
Prinsip kerja dari praktikum ini iyalah dimana apabila magnet dilewatkan atau dijatuhkan melalui pipa kaca, kemudian melewati ligt barrier dan akan di baca oleh ligt barrier yang menjadi sensor kecepatan. Kemudian magnet akan terinduksi oleh kumparan sehingga akan mengalir dan akan menemukan induksi magnetiknya.
Alat dan bahan yang digunakan pada praktikum kali ini meliputi Cobra 3 yang berfungsi sebagai alat pengukur, power supply yang digunakan untuk menghasilkan tegangan, kabel data RS232 yang berfungsi sebagai penghubung antara cobra 3 dengan pc, software cobra 3, cabang light barrier yang
digunakan untuk sensor, batang support yang berfungsi sebagai penopang, boss head yang berfungsi sebagai penjepit pada tabug kaca, kaki tiga yang berfungsi sebagai penyanggga, kumparan 600 lilitan yang digunakan sebagai penghasil ggl induksi pada magnet, kabel penghubung 3 warna yang berfungsi sebagai penguhubung antara light barrier dengan cobra 3, pc windows 95 sebagai pengolahan data, software measure 4.0 yang berfungsi sebagai aplikasi pada praktikum kali ini.
Analisis data yang dihasilkan pada praktikum kali ini yaitu terjadinya perbedaan signifikan yang terjadi pada kedua magnet, dimana magnet kecil dengan 5 percobaannya menghasilkan fluks magnet lebih besar daripada magnet yang lebih besar. Begitupun juga tegangan induksi, yang dimana magnet kecil menghasilkan tegangan yang lebih besar daripada magnet besar.
Fluks magnet dipengaruhi oleh besarnya grafik dari puncak ke lembah, dengan menggunakan integral dari besarnya kemiringan. Induksi magnetic dihasilkan dari Panjang penampang atau lilitan dibagi dengan delta x atau kecepatan magnet saat melalui sensor
Analisis grafik pada praktikum kali ini menunjukan hubungan antara kecepatan (m/s) dengan fluks magnet, serta kecepatan (m/s) dengan Tegangan Induksi (V). berdasarkan grafik yang terlihat dapat disimpulkan bahwa pada setiap percobaan baik di magnet kecil ataupun magnet besar, keduanya menghasilkan data yang berbeda-beda. Untuk grafik induksi magnetic pada magnet kecil, pada setiap percobaannya menghasilkan data yang berbeda.
Sedangakan untuk fluks magnetnya dari percobaan pertama hingga kelima mengalami penurunan. Untuk magnet besar, grafik induksi magnetiknya juga disetiap percobaannya mengalami perbedaan, namun untuk fluks magnet banyak menyentuh angka negatif, hal ini terjadi karena magnet yang lebih besar memerlukan lebih banyak induktansi atau tegangan daripada magnet kecil.
E. PENUTUP 1. Kesimpulan
Kesimpulan yang di dapat dalam mengukur impuls tegangan terinduksi Uss dan kecepatan dari magnet jatuh di dapatkan data hampir 90% dari data yang di dapatkan yaitu bernlai 0,02V. Dan untuk mengevaluasi impuls tegangan terinduksi Uss sebagai fungsi kecepatan dari magnet di dapatkan grafik dan Untuk menghitung fluks magnet yang diinduksi oleh magnet jatuh sebagai fungsi kecepatan dari magnet bahwa impuls tegangan terinduksi Uss berbanding terbalik dengan kecepatan dari magnet jatuh.Impuls tegangan terinduksi Uss sebagai fungsi kecepatan dari magnet. Fluks magnet dimana yang diinduksi oleh magnet sebagai fungsi kecepatan dari magnet.
2. Saran
Sebaiknya dalam melakukan praktikum ini dilakukan dengan teliti agar bisa mendapatkan data yang sesuai.
DAFTAR PUSTAKA
Abdullah, Mikrajuddin. (2006). Diktat Kuliah Fisika Dasar II Tahap Persiapan Bersama ITB. InstitutTeknologi Bandung
Buck, J. A. dan William. 2006. Elektromagnetika Edisi Ketujuh.
Erlangga.Jakarta. H. H
Halliday, D. Resnick, R. 1984 . Fisiska dasar edisi ketiga, jilid 2, Erlangga.
Jakarta pusat. hal 341
Nayiroh,nurun.2021.Buku petunjuk praktikum eksperimen fisika 1. malang : uin malang
Tipler, Paul. A. (1991). Fisika untuk Sains dan Teknik Jilid 2. (edisiketiga).
Jakarta: Erlangga. Hal: 280-283
LAMPIRAN
