PENGENALAN MEDAN ELEKTROMAGNETIK

(1)

Praktikum Mesin-Mesin Listrik

Lab. Mesin-mesin Listrik

(2)

PRAKTIKUM I

PENGENALAN MEDAN ELEKTROMAGNETIK

1. TUJUAN

▪ Mendeteksi bidang magnetik menggunakan kompas.

▪ Mengetahui visualisasi pola medan medan magnetik

▪ Mengetahui medan magnetik yang dihasilkan oleh arus listrik

2. ALAT –ALAT YANG DIGUNAKAN

▪ Power Supply

▪ Avometer

▪ Kompas

▪ Resistor 10 Ω

▪ Bubuk besi

▪ Selenoid

▪ batang besi, diameter 6mm, panjang 40mm 2 buah

▪ Kabel penghubung

▪ Kertas

▪ Penggaris

▪ Pensil

3. DASAR TEORI

Listrik dan magnet adalah dua hal yang tidak dapat dipisahkan, setiap ada listrik tentu ada magnet dan sebaliknya. Misalnya ada gulungan kawat tembaga dan pada gulungan tersebut kita alirkan listrik, maka akan timbul medan magnet, sebaliknya apabila kita menggerakkan magnet dekat gulungan tersebut, akan timbul listrik dalam gulungan itu.

(3)

Pada tahun 1820 seorang ilmuwan Denmark, Oersted, mengatakan bahwa arus listrik yang mengalir dalam sebuah kawat penghantar dapat menggerakkan jarum pada kompas. Dengan kata lain, medan magnet dihasilkan dari arus listrik.

Kompas terdiri dari jarum magnet yang diikat dengan gesekan yang dapat diabaikan ke poros. Salah satu ujung jarum kompas selalu mengarah ke bagian tertentu dari magnet penghasil medan, yang secara konvensional diidentifikasi sebagai kutub utara. Pada saat yang sama ujung lain dari jarum kompas terus-menerus ditarik oleh bagian lain dari benda magnetis yang sama yang diidentifikasi sebagai kutub selatan.

Magnet alami adalah sepotong bahan yang memiliki sifat khusus untuk menghasilkan medan gaya di ruang sekitarnya yang disebut medan magnetik. Salah satu sifat magnet adalah memiliki gaya tarik. Artinya apabila magnet diletakkan berdekatan dengan jenis-jenis logam tertentu akan menarik dan mempertahankan logam tersebut untuk tetap menempel padanya. Benda-benda logam apa saja yang ditarik oleh magnet disebut bahan magnetik, sedangkan benda yang tidak dapat ditarik oleh magnet disebut bahan non magnetik

Sifat benda yang dapat ditarik oleh magnet terdapat tiga macam yaitu feromagnetik, paramagnetik, dan diamagnetik.

a. Feromagnetik adalah benda-benda yang dapat ditarik dengan kuat oleh magnet.

Contohnya adalah baja, besi, kobalt, dan nikel. Semua bahan paramagnetik memiliki sifat tetap termagnetisasi pada gilirannya ketika terkena medan magnet yang kuat dalam waktu yang cukup lama. Fenomena ini disebut Magnetisasi.

Magnetisasi dapat bersifat permanen atau sementara tergantung pada jenis bahan, bentuk dan ukuran potongan, dll. Magnetisasi, bahkan pada magnet permanen, dapat dibatalkan apabila magnet bersuhu tinggi.

b. Paramagnetik adalah benda-benda yang lemah ditarik oleh magnet. Jadi kalau ditarik tidak menempel dengan kuat alias mudah dipisahkan dari magnet. Contoh benda paramagnetik adalah alumunium, seng, dan platina.

c. Diamagnetik adalah benda-benda yang tidak dapat ditarik oleh magnet. Contoh benda diamagnetik adalah kayu, kertas, air, dan plastik.

(4)

Medan magnet memiliki sifat menarik potongan bahan tertentu dengan kekuatan variabel tergantung pada jenis bahan. Contohnya adalah Besi, Baja, Kobalt, Nikel, Kromium, dll. Bahan lain ditolak oleh medan magnet contohnya adalah Bismut.

Medan magnet pada umumnya mengitari bagian-bagian kutub magnet. Medan magnet terdiri dari garis-garis fluks imajiner yang berasal dari partikel bermuatan listrik yang bergerak atau berputar

Secara garis besar ada dua jenis magnet berdasarkan bagaimana medan magnetnya tercipta, yaitu:

a. Magnet Permanen

Sifat kemagnetan pada magnet permanen adalah mampu menarik benda lain disekitarnya. Magnet terbagi menjadi dua macam yaitu yang pertama magnet permanen yang mampu mempertahankan kekuatan gaya magnet dalam waktu lama. Kedua adalah magnet sementara dimana gaya magnet akan timbul apabila diletakkan didalam medan magnet.

b. Elektromagnet

Elektromagnet adalah magnet yang medan magnetnya tercipta karena adnya arus listrik yang mengalir. Semakin besar arus yang diberikan, maka semakin besar pula medan magnet yang dihasilkan.

Bagian-Bagian Magnet 1. Kutub Magnet

Kutub magnet adalah bagian magnet yang mempunyai gaya tarik menarik terbesar yang banyak dilekati serbuk besi. Kutub magnet terbagi menjadi dua kutub, yaitu: utara (N) dan selatan (S).

2. Sumbu Magnet

Sumbu magnet yaitu garis yang menghubungkan antara kedua kutub magnet.

3. Magnet Elementer

Magnet elementer adalah magnet yang paling kecil yang berupa atom.

Suatu benda akan bersifat magnet jika magnet-magnet elementernya mempunyai

(5)

arah yang cenderung sama/ beraturan dan benda yang tidak mempunyai sifat magnet jika magnet-magnet elementernya mempunyai arah acak (sembarang).

Pada benda bukan magnet, magnet-magnet elementernya tersusun dengan arah yang berlainan atau arah yang acak sehingga tidak menimbulkan kutub magnet. Karena arahnya acak, gaya tarik-menarik dan tolak-menolak antar magnet elementer saling meniadakan. Itulah sebabnya pada besi bukan magnet tidak terdapat gaya magnet (sifat magnet).

Bentuk-Bentuk Medan Magnet 1. Medan Magnet Pada Kawat Lurus

Bentuk garis medan magnet pada kawat panjang yang dialiri arus listrik berbentuk lingkaran konsentris mengelilingi kawat tersebut. Arah dari medan magnetnya tegak lurus terhadap kawat dan searah dengan jari-jari pada tangan kanan yang ditekuk, dan arah arusnya sesuai dengan arah ibu jari.

Gambar 1.3.1 Garis Medan Magnet Pada Kawat Lurus 2. Medan Magnet Pada Kawat Berbentuk Loop

Arus listrik yang mengalir pada kawat berbentuk loop menghasilkan medan magnet lebih terpusat pada bagian tengah dibandingkan pada bagian luar loop.

Gambar 1.3.2 Medan magnet pada kawat loop

(6)

3. Medan Magnet Pada Magnet Batang

Gambar 1.3.3 Medan magnet pada magnet batang 4. Medan magnet pada solenoid

Solenoid adalah kawat berarus listrik berbentuk loop yang biasanya dililitkan pada inti dari besi sehingga menghasilkan medan magnet. Medan magnet yang seragam dihasilkan pada pusat solenoid, sedangkan medan magnet yang terbentuk diluar solenoid lebih lemah.

Gambar 1.3.4 Medan magnet pada solenoid Medan Magnet Pada Selenoid

Solenoid adalah kawat berarus listrik berbentuk loop yang biasanya dililitkan pada inti dari besi sehingga menghasilkan medan magnet. Medan magnet yang seragam dihasilkan pada pusat solenoid, sedangkan medan magnet yang terbentuk diluar solenoid lebih lemah. Besar dari medan magnet yang dihasilkan sangat bergantung pada jumlah lilitan dan juga panjang dari solenoid.

Besar medan magnet di pusat solenoid:

(7)

Besar medan magnet di ujung solenoid:

Medan magnet yang dihasilkan oleh sebuah solenoida memiliki pola yang sama dengan medan magnet yang dihasilkan oleh sebuah batang dari bahan magnet yang memiliki panjang dan diameter yang sama. Adapun intensitas medan di dalam solenoida dirumuskan

Keterangan : N = Jumlah lilitan I = Arus

L = Panjang Selenoid

Persamaan Maxwell diterbitkan oleh ilmuwan “James Clerk Maxwell” di tahun 1860. Persamaan ini menceritakan bagaimana atom atau elemen dikenakan memberikan kekuatan listrik serta gaya magnet untuk setiap satuan muatan. Energi untuk setiap satuan muatan disebut sebagai medan.

Persamaan Maxwell adalah kumpulan dari empat persamaan, di mana setiap persamaan menjelaskan satu fakta Sejalan. Semua persamaan ini tidak ditemukan oleh Maxwell; Namun, ia menggabungkan empat persamaan yang dibuat oleh Faraday, Gauss, dan Ampere.

a. Hukum pertama adalah hukum Gauss yang ditujukan untuk medan listrik statis, mendefinisikan bahwa fluks listrik dari permukaan yang tertutup akan sebanding dengan seluruh muatan yang tertutup di permukaan.

b. Hukum kedua adalag hukum Gauss yang ditujukan untuk medan magnet statis, mendefinisikan bahwa derifasi medan magnet sama dengan nol. Hukum ini berlaku untuk fluks magnet melalui permukaan tertutup.

(8)

c. Hukum ketiga adalah hukum Faraday yang memberi tahu perubahan medan magnet akan menghasilkan medan listrik, mendefinisikan n bahwa bagaimana waktu mengubah medan magnet akan menciptakan medan listrik.

d. Hukum keempat adalah hukum Ampere Maxwell mengenai perubahan medan listrik akan menghasilkan medan magnet, yang mendefiniskan pembangkitan medan magnet dapat dilakukan dalam dua metode yaitu dengan arus listrik serta dengan mengubah medan listrik.

(9)

PENGENALAN MEDAN ELEKTROMAGNETIK Medan Elektromagnetik

Dulu, pada tahun 1819 seorang ahli fisika berkebangsaan Denmark bernama Hns Christian Oersted menemukan bahwa medan magnet tidak hanya bisa timbul dari sumber magnet asli tetapi juga bisa timbul di sekitar penghantar yang dialiri arus listrik. Penemuan ini di dasarkan atas percobaan dengan menempatkan kompas di sekitar kawat berarus listrik. Ilmuwan yang wafat di Kopenhagen pada usia 73 tahun ini menemukan fakta menarik, ketika sebuah jarum kompas diletakkan disekitar kawat yang dialiri arus listrik jarum tersebut tidak lagi mengarah ke arah utara atau selatan melainkan ke arah menyimpang. Dari percobaan tersebut dapat ditarik kesimpulan : 1. Di sekitar penghantar yang dialiri arus listrik terdapat medan magnet yang mempengaruhi arah jarum kompas.

2. Arah gaya magnet yang menyimpangkan jarum kompas bergantung kepada arah arus listrik yang mengalir pada penghantar.

Dari percobaan di atas sobat dapat mengatakan bahwa yang dimaksud elektromagnet adalah sifat kemagnetan yang timbul pada suatu penghantar saat dialiri arus listrik[7].

Medan elektromagnetik adalah fenomena adanya medan magnet yang terjadi pada suatu benda akibat pergerakan arus listrik yang dibeikan terhadapnya. Arus listrik statis hanya akan menghasilkan medan listrik. Apabila arus listrik tersebut bergerak akan dihasilkan pula medan magnet. Medan listrik juga dapat terbentuk akibat perubahan medan magnet. Medan magnet yang bergerak dapat menginduksi arus listrik bolak-balik dan sebaliknya arus listrik ini juga dapat menghasilkan medan magnet. Interaksi antara medan listrik dan medan magnet tersebut menghasilkan medan elektromagnet. Jadi, medan elektromagnetik dihasilkan oleh medan magnet dan medan listrik. Jadi, medan elektromagnetik dihasilkan oleh medan magnet dan medan listrik. Medan elektromagnet dapat berasal dari arus bolak balik (AC). Medan listrik dihasilkan oleh muatan listrik yang muncul ketika potensial listrik muncul dan dapat menginduksi arus listrik. Panjang gelombang Medan magnet (elektromagnetik) adalah terkait dengan frekuensi. Jika frekuensi F dari gelombang elektromahnetik ditentukan dalam megahertz, dan W panjang gelombang ditentukan dalam meter (m)[8].

(10)

Kuat Medan Magnet pada Kawat Lurus

Besarnya medan elektromagnet atau induksi magnet yang dialami oleh sebuah titik yang berjarak r dari kawat lurus dengan panjangnya dl dan mengalir arus listrik sebesar I dapat sobat hitung menggunakan rumus[1]:

𝑑𝐵 = 𝜋₀𝐼 𝑑𝑙 𝑠𝑖𝑛𝜃 𝑟²

𝑑𝐵 = elemen kuat medan magnet di suatu titik (Tesla = Weber/m²) 𝜋₀ = permeabilitas vakum ( 4 𝜋 . 10⁻⁷Wb/Am)

r = jarak titik ke elemen kawat (m) l = panjang elemen kawat

𝜃 = sudut yang dibentuk antara garis singgung medan magnet pada elemen kawat berarus dengan titik tertentu

Gambar 1.3.5 Kuat Medan Magnet pada Kawat Lurus.

Besarnya kuat medan elektromagnet di suatu titik yang berjarak a dari kawat berarus listrik dengan panjang kawat tak terhingga (l = ~) ditentukan dengan rumus :

𝐵 = 𝜋₀𝑙 2𝜋𝑎 a = jarak tegak lurus titik ke kawat berarus listrik (m)

Gambar 1.3.6 Kuat Medan Magnet pada Kawat Lurus Tak Terhingga.

(11)

Kuat Medan Elektromagnet di Sekitar Kawat Melingkar

Gambar 1.3.7 Kuat Medan Elektromagnet di Sekitar Kawat Melingkar.

a. Pada Sumbu Lingkaran

Besar kuat medan elektromagnet (induksi magnet) di titik sepanjang sumbu lingkaran ditentukan dengan rumus :

atau N = banyak lilitan

a = jari-jari lingkaran kawat beraruss listrik x = panjang sumbu lingkaran

b Pada Pusat Lingkaran

Besar induksi magnet di pusat lingkaran kawat ditentukan dengan rumus :

Kuat Medan Elektromagnet pada Solenoida

Gambar 1.3.8 Kuat Medan Elektromagnet pada Solenoida.

Selenoida adalah kawat pajang yang dililitkan pada inti yang berbentuk silinder. Besarnya induksi magnet di ujung solenoida dapat ditentukan dengan rumus[9]:

(12)

Lab. Mesin-mesin Listrik l = Panjang selenoida (m)

Besarnya induksi magnet di pusat (tengah) solenoida dapat ditentukan dengan rumus[3]:

Fluks juga identic dengan kekuatan magnet itu sendiri. Kumparan dan aliran listrik selanjutnya , elektromagnetik terjadi pada kumparan yang diberika arus listrik. Satu sisi dan lainnya saling berdekatan sehingga menimbulkan gaya Tarik menarik. Prinsip dua listrik. Gaya ini mirip seperti magnet bahkan memiliki karakter yang sama.

Perubahan fluks dan arah. Induksi elektromagnetik adalah perubahan fluks pada kumparan tersebut karena adanya magnet batang yang digerakkan keluar masuk. Fluks berubah arah, satuan, dan komposisi mengikuti pergerakan tersebut. Perubahan inilah yang akhirnya menyebabkan gerak lalu menjadi energi yang nanti disalurkan Kembali sebagai listrik

Kuat Medan Elektromagnet pada Toroida

Gambar 1.3.9 Toroida.

Toroida adalah kawat yang dililitkan pada inti yang berbentuk lingkaran. Pada prinsipnya, toroida merupakan solenoida yang intinya dibengkokkan sehingga berbentukk lingkaran. Besarnya induksi magnet pada toroida hanya ada di dalam toroida (sumbu toroida) dan besarnya ditentukan dengan rumus :

a = jari-jari efektif trioda

(13)

Lab. Mesin-mesin Listrik Jenis-jenis Bahan Magnet

Magnet berasal dari nama daerah di Asia, yaitu Magnesia. Di daerah tersebut, bangsa Yunani menemukan bebatuan yang memiliki sifat magnetik yang mampu menarik biji besi. Diantara banyaknya jenis jenis biji besi yang terdapat pada daerah tersebut magnet dikelempokan menjadi beberapa jenis. Jenis-jenis bahan magnet terbagi menjadi dua, yaitu [8]:

1. Bahan Magnetik (Feromagnetik)

Bahan magnetik atau feromagnetik merupakan benda yang dapat ditarik dengan kuat oleh magnet. Jika berada di dekat magnet maka magnet akan menarik benda tersebut. Magnet dapat tercipta dari benda yang termasuk bahan feromagnetik.

Misalnya besi, baja, kobalt, dan nikel.

2. Bahan Nonmagnetik.

Bahan nonmagnetik dibagi menjadi dua, yaitu:

a. Diamagnetik, merupakan benda yang menolak magnet sehingga benda tersebut enggak dapat ditarik magnet meski berada sangat dekat dengan magnet yang kuat.

Contoh diamagnetik ialah seng, merkuri, emas, dan lainnya.

b. Paramagnetik, merupakan benda yang dapat ditarik dengan lemah oleh magnet kuat.

Contohnya adalah aluminium, platina, tembaga, aluminium, dan lain-lain.

Macam-macam Medan Magnet berdasarkan Frekuensinya.

Medan elektromagnet dapat dibedakan berdasarkan frekuensinya menjadi : 1. Statik EMF (0 Hz). Sumbernya antara lain medan elektromagnet alam, MRI, elektrolisis industrial.

2. Extremely low-frequency (ELF) EMF (0-300 Hz). Gelombang elektromagnetik ini dihasilkan tidak hanya ketika aliran listrik dihantarkan melalui kabel listrik, tetapi juga ketika digunakan dalam alat elektronik. Frekuensi gelombang ini ketika dihasilkan oleh alat elektronik adalah sekitar 50-60 Hz.

3. Intermediate frequency EMF (300 Hz – 100kHz). Sumbernya antara lain detektor metal, hands free.

4. Radio frequency EMF (100 kHz – 300 GHz). Sumbernya antara lain gelombang TV, radio, microwave oven.

(14)

Medan elektromagnetik terdapat di lingkungan sekitar baik alamiah ataupun buatan manusia. Medan elektromagnetik yang dibuat oleh manusia secara umum memiliki intensitas yang lebih tinggi dibanding yang murni berasal dari alam.

Kekuatan medan elektromagnetik akan semakin berkurang dengan semakin jauh jarak medan dari sumbernya[10].

Karakteristik medan listrik dan medan magnet

Tabel 1.3.1 Perbedaan Medan Listrik dan Medan Magnet[9]

Medan Listrik Medan Magnet

Medan Listrik berasal dari tegangan listrik. Medan listrik tetap dapat dihasilkan walau tidak ada arus listrik mengalir. Sehingga medan listrik tetap ada walau alat listrik dalam keadaan mati

Kekuatannya diukur berdasarkan satuan ampere per meter. Namun umumnya, juga dipakai satuan densitas flux yaitu mikrotesla (μT) atau militesla (mT).

Kekuatan medan listrik diukur berdasarkan satuan volt per meter

Medan magnet berasal dari arus listrik

Kekuatan medan listrik semakin lemah bila semakin jauh darisumbernya

Medan magnet terjadi segera setelah suatu alat listrik dinyalakan

Kebanyakan material bangunan dapat menahan medan listrik dalamkekuatan tertentu.

Kekuatan medan magnet semakin lemah bila semakin jauh dari sumbernya

Kebanyakan material tidak memperlemah medan magnet

Kutub Magnet

Kutub-kutub magnet adalah bagian ujung magnet yang memiliki kekuatan paling kuat untuk menarik partikel besi dibandingkan bagian magnet yang lainnya.

Setiap magnet memiliki dua buah kutub, yaitu kutub selatan dan kutub utara. Garis lurus yang menghubungkan kedua kutub magnet ini disebut sebagai sumbu magnet.

Kutub-kutub magnet memiliki sifat yang unik, yaitu : jika dua kutub magnet yang

(15)

sejenis saling didekatkan, maka akan saling tolak-menolak atau menjauh. Kutub magnet selatan dan kutub magnet utara jika didekatkan akan saling tarik-menarik dan mendekat[8].

Namun jika kedua kutub magnet yang berlawanan jenis didekatkan akan saling tarik-menarik. Ketika kutub selatan didekatkan dengan kutub magnet selatan, maka akan saling menjauh[8].

Gambar 1.3.10 Kutub Berlawanan dan Kutub Sejenis.

Sifat Kemagnetan

Berdasarkan sifat kemagnetannya, magnet buatan dikelompokkan menjadi dua, yakni magnet tetap yang dapat bertahan lama (permanen) dan magnet sementara.

Berdasarkan bahan yang digunakannya itu, magnet dapat dibedakan menjadi empat tipe[11]:

1. Tipe Magnet Permanen Campuran

Berdasarkan bahan campurannya, magnet permanen campuran dibagi menjadi:

a. Magnet alcomax, dibuat dari campuran besi dan alumunium b. Magnet alnico, dibuat dari campuran besi dan nikel

c. Magnet triconal, dibuat dari campuran besi dan kobal 2. Tipe Magnet Keramik

Tipe magnet ini disebut juga magnadur, terbuat dari serbuk ferit dan bersifat keras serta memiliki gaya tarik kuat.

3. Tipe magnet Besi Lunak

Tipe magnet besi lunak juga disebut dengan stalloy, terbuat dari 96% besi dan 4% silikon. Sifat kemagnetannya tidak keras atau sementara.

4. Tipe Magnet Pelindung

Tipe magnet ini disebut juga mumetal, terbuat dari 74% nikel, 20% besi, 5% tembaga dan 1% mangan. Magnet ini tidak keras atau sementara[11].

(16)

Lab. Mesin-mesin Listrik 4. PROSEDUR PERCOBAAN

Percobaan I

1. Ambil selembar kertas kosong. Gambar garis sejajar horizontal dan vertikal dengan jarak 20mm.

2. Tempatkan kertas pada permukaan horizontal datar (atas meja) dengan batang di tengahnya, dengan sumbu sejajar dengan sumbu utama lembaran.

3. Tempatkan kompas secara berurutan pada setiap persilangan dari garis yang ditarik dan catat dengan panah arah yang ditunjukkan oleh kompas.

Percobaan II

1. Pertahankan kotak secara horizontal.

2. Ketuk dengan lembut sisi kotak dengan pensil untuk mendapatkan distribusi serbuk besi yang halus.

3. Tempatkan batang magnet pada kotak dan ketuk kembali sisi kotak hingga serbuk besi terdistribusi sedemikian rupa untuk menampilkan garis gaya medan magnet.

Percobaan III

1. Siapkan sistem pengujian seperti yang ditunjukkan pada Gambar 1.4.1.

Pastikan inti besi dari solenoid (diameter silinder 6mm, panjang 40mm) berada di tempatnya.

Gambar 1.4.1

2. Periksa apakah kenop Penyesuaian Tegangan pada catu daya minimal, lalu hidupkan dan angkat kenop selama kira-kira 1A.

(17)

3. Dengan bantuan kompas, periksa pola medan magnet. Amati letak kutub utara dan selatan solenoida.

4. Putar kenop tegangan ke nol. Alihkan kabel output ke catu daya solenoida dengan arus negatif. Naikkan arus ini ke 1A. Dengan kompas menemukan kutub solenoida lagi.

Percobaan IV

1. Gunakan satu solenoid saja Gambar 1.4.2. Catu daya satu belitan hanya pada 0,5A DC. Lihat bagaimana batang besi ditarik ke arah bagian dalam solenoida.

Situasi yang berbeda terjadi dengan menggunakan inti aluminium dan kuningan. Naikkan arus magnetisasi menjadi 1A untuk melihat peningkatan gaya tarik pada inti besi.

Gambar 1.4.2

2. Hubungkan dua belitan solenoida secara seri Gambar 1.4.3 dan catu daya pada 1A DC.

Gambar 1.4.3

3. Dalam pengaturan kasus sebelumnya, balikkan koneksi salah satu dari dua belitan (Gbr. 7C). Efek magnetisasi dari dua belitan cenderung saling meniadakan.

(18)

Gambar 1.4.4

4. Catu daya belitan tunggal dari dua solenoida secara seri (Gbr. 7D). Lihat seberapa kuat inti besi tertarik menuju posisi tengah antara dua solenoida.

Gambar 1.4.5

5. Balikkan catu daya ke salah satu dari dua solenoida Gambar 1.4.6. Sekarang batang besi memiliki dua posisi stabil hanya di dekat ujung bebas masing- masing solenoida. Di bagian tengah, inti bagian tengah kedua selsnoid kosong karna adanya tindakan dari selenoid dan umumnya akan keluar ke salah satu dari dua ujung yang berlawanan.

Gambar 1.4.6

(19)

Lab. Mesin-mesin Listrik 5. TUGAS DAN JAWABAN

1. Buatlah contoh elektromagnetik sederhana (dengan gambar)!

2. Jelaskan keunggulan elektromagnetik dibanding magnet permanen!

3. Sebutkan 5 alat yang menggunakan prinsip elektromagnetik!

4. Jelaskan bagaimana cara memperkuat medan elektromagnetik!

5. Gambar denah dari rumah sampai ke unsri 6. Foto di

Jawaban :

1. Elektromagnetik sederhana dengan menggunakan baterai, kawat tembaga, paku, selotip dan paper clips.

2. Keunggulan dari elektromagnetik dibandingkan dengan magnet permanaet adalah sebagai berikut:

a. Kemagnetannya dapat diubah-ubah dengan cara mengubah arus listrik, jumlah lilitan, atau ukuran inti besi.

b. Sifat kemagnetannya mudah ditimbulkan dan dihilangkan dengan cara memutus dan menghubngkan arus listrik.

c. Bentuk dan ukuran dapat disesuaikan dengan kebutuhan.

d. Letak kutubnya dapat berubah-ubah dengan mengubah arah arus listrik.

3. Contoh penggunaan prinsip elektromganetik dapat ditemukan pada:

a. Kompas b. Microfon c. Speaker

d. Dinamo sepeda

(20)

Lab. Mesin-mesin Listrik e. Alat pengangkat besi

4. Cara memperkuat medan magnet pada elektromagnet ada 3 macam yaitu : a. Memperkuat medan magnet dengan membuat inti besi pada kumparan

Cara ini dilakukan dengan jalan meletakkan sepotong besi di dalam kumparan yang dialiri listrik. Besi tersebut akan menjadi magnet tidak tetap (buatan atau remanen). Karena inti besi menjadi magnet, maka inti besi itu akan menghasilkan medan magnet. Di lain pihak kumparan juga akan menghasilkan medan magnet pada arah yang sama pada inti besi. Hal ini akan menyebabkan terjadinya penguatan medan magnet. Penguatan medan magnet diperoleh dari penjumlahan medan magnet yang dihasilkan oleh besi dengan medan magnet yang dihasilkan oleh kumparan.

b. Memperkuat medan magnet dengan menambah jumlah kumparan

Tiap-tiap kumparan elektromagnet menghasilkan medan magnet. Dengan penambahan jumlah kumparan sudah tentu akan memperkuat medan magnet secara keseluruhan. Kuatnya medan elektromagnet merupakan jumlah dari medan magnet yang dihasilkan oleh masing-masing lilitan.

c. Memperkuat medan magnet dengan memperbesar arus yang mengalir pada kumparan.

Besarnya arus yang dialirkan pada kumparan berbanding lurus dengan besarnya medan magnet. Setiap elektron yang mengalir pada penghantar menghasilkan medan magnet. Dengan demikian medan total tergantung dari banyaknya elektron yang mengalir setiap detik atau kuat medan total ditentukan oleh besarnya arus yang mengalir pada kumparan.

5. Denah dari rumah sampai ke unsri

(21)

Lab. Mesin-mesin Listrik 6. Foto di tugu Fmipa

(22)

6. ANALISA HASIL PERCOBAAN

Pada praktikum kali ini membahas mengenai pengenalan medan elektromagnetik. Alat-alat yang digunakan dalam praktikum kali ini yaitu power supply, avometer, kompas, resistor 10Ω, bubuk besi, selenoid, batang besi, kabel penghubung, kertas, penggaris, dan pensil. Pada percobaan pertama, kami melakukan percobaan dengan tujuan memvisualisasikan medan elektromagnetik yang dilakukan dengan cara menggambar terlebih dahulu garis sejajar horizontal dan vertikal dengan jarak 2cm. Lalu diletakkan batang magnet tepat di tengah-tengah dan mendekatkannya dengan kompas yang selanjutnya menentukan kutub utara dan selatan pada magnet tersebut. Lalu kami menggeser kompas dengan jarak 1 kotak secara berurutan serta memberi tanda sesuai dengan arah jarum yang ditunjukkan pada kompas dan dihasilkan bentuk medan magnetnya. Pada percobaan kedua, dilakukan percobaan dengan cara meletakkan batang magnet diatas kotak yang berisi serbuk besi, kemudian kotak di ketuk-ketuk sisinya secara perlahan agar serbuk besi dapat membentuk garis gaya medan magnet. Akhirnya dihasilkan bentuk arah garis gaya magnet yang sesuai dengan visual yang terdapat dalam modul. Pada percobaan ketiga, menggunakan solenoida dan inti besi yang terhubung dengan sebuah power supply serta multimeter untuk mengetahui tegangan yang dialirkan. Arus listrik yang dialirkan ke power supply akan mengalir ke rangkaian solenoida sehingga akan terbentuk sebuah medan electromagnet pada solenoida, terbukti bahwa jarum pada kompas mengalami perubahan atau mulai bergerak saat tegangan semakin ditingkatkan, perubahan pada jarum kompas dapat terlihat dengan gerak jarum yang bergerak lebih jauh. Ketika sebuah solenoida dialiri arus listrik maka garis-garis medan magnetik yang dihasilkan akan mirip seperti magnet batang, dimana garis gaya magnet akan keluar dari ujung ibu jari (kutub utara) dan masuk ke pangkal ibu jari (kutub selatan). Pada percobaan keempat, ketika A1 dan A2 dihubungkan dengan power supply dan arus magneitasasi mula-mula dinaikkan ke 0,5 A, solenoida tidak dapat melakukan Tarik menarik pada inti besi. Diperlukan arus sebesar 1 A untuk menarik inti besi pada solenoida.

Kemudian saat 2 belitan solenoida dihubungkan secara seri yaitu A1-A2 dan B1-B2, hanya dibutuhkan arus sebesar 0,5 A untuk menggerakan inti besi. Hal tersebut dapat terjadi karena jumlah belitan akan mempengaruhi besar gaya medan magnet.

(23)

Lab. Mesin-mesin Listrik 7. KESIMPULAN

1. Tiap batang magnet memiliki pola medan magnet yang mengililing area magnet tersebut

2. Setiap magnet memiliki batasan dan area jangkauan medan magnet. Semakin jauh jarak magnet dan kompas maka jangkauan medan magnet akan semakin kecil.

3. Semakin banyak jumlah lilitan pada kumparan, akan semakin besar gaya medan magnetnya.

4. Semakin besar arus input maka semakin besar juga medan magnet yang diciptakan.

(24)

DAFTAR PUSTAKA

[7] Noname, “Medan Elektromagnetik,” Rumus Hitung, 2015. [Online] Available https://rumushitung.com/2015/01/24/medan-elektromagnet/ (accessed Oct. 02, 2023).

[8] W. H.Hayt, J. A.Buck, and M. J. Akhtar, Engineering Electromagnetics, 9th ed.

Asia Higher Education, 2020.

[9] A. Ardiansyah et al., “Medan magnet,” vol. 1, pp. 1–6, 2001.

[10] J. R. Reltz, F. J. Milford, and R. W. Christy, Foundations Of Electromagnetic Theory, 4th ed. Addison Wesley, 2008.

[11] S. N. Choiroh, “Sifat Material Magnet,” 2017. [Online] Available https://www.scribd.com/document/375262230/Sifat-Magnet-Material

(accessed Oct. 02, 2023).

(25)

LAMPIRAN 1.1 Lampiran Alat

Magnet permanen Avometer digital

Amperemeter Power Suplay

Batang besi Modul B1103-F

(26)

Kabel Jumper Kompas

Resistor 10 ohm Selenoid

(27)

1.2 Lampiran Hasil Percobaan (next halaman)

1.2.1 Percobaan 1 Bidang Magnetik Kompas dengan Kertas

1.2.2 Percobaan 2 Visualisasi Pola Medan Magnetik

1.2.3 Percobaan 3 percobaan Kompas dan Selenoid

1.2.3.1 Percobaan Kompas Bergerak Awal pada tegangan 1,54 V

1.2.3.2 Percobaan Kompas Begerak Cepat pada tegangan

(28)

1.2.4 Percobaan 4 Belitan Selenoid 1.2.4.1 ½ solenoid

1.2.4.2 1 selenoid

(29)

1.2.4.3 1 selenoid yang diseri