Penerapan Induksi Elektromagnetik Dalam kehidupan sehari-hari

    PENERAPAN INDUKSI ELEKTROMAGNETIK

   

Pembelajaran Induksi Elektromagnet merupakan pembelajaran dasar bagi siswa agar dapat mendeskripsikan konsep kemagnetan. Konten ini mencoba menyajikan topik induksi elektromagnet tersebut secara aplikasi dan perhitungan. Sesuai dengan kompetensi guru mata pelajaran fisika, "menerapkan konsep, hukum, dan teori IPA untuk menjelaskan berbagai fenomena alam", diharapkan guru dapat menghitung tegangan, kuat arus listrik, dan jumlah lilitan suatu trafo berdasarkan prinsip induksi elektromagnetik. Dengan demikian siswa dapat menerapkan konsep induksi elektromagnetik dapat diaplikasikan dalam kehidupan sehari-hari, seperti pada motor listrik, mainan anak-anak, dinamo listrik atau generator listrik AC maupun generatoDC,daninduktor.

Generator merupakan alat yang digunakan untuk menghasilkan energi listrik. Generator terbagi menjadi generator arus bolak-balik dan generator arus searah. Secara umum generator terdiri dari magnet, kumparan yang berinti besi, cincin luncur dan sikat karbon. Ketika kumparan berputar terjadi perubahan fluks magnet yang dilingkupi oleh kumparan tersebut, akibatnya pada kumparan akan mengalir arus induksi. GGL induksi dari kumparan dihubungkan dengan cincin sikat karbon ke rangkaian di luar generator. Selanjutnya listrik yang dihasilkan generator bisa ditransmisikan.

Induksi Elektromagnetik

Terjadinya Induksi Elektromagnetik

Ketika kutub utara magnet digerakkan memasuki kumparan, jarum galvanometer menyimpang ke salah satu arah (misalnya ke kanan). Jarum galvanometer segera kembali menunjuk ke nol (tidak menyimpang) ketika magnet tersebut didiamkan sejenak  di dalam kumparan. Ketika magnet batang dikeluarkan, maka jarum galvanometer akan menyimpang dengan arah yang berlawanan (misalnya ke kiri).

Jarum galvanometer menyimpang disebabkan 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).

Ketika magnet batang digerakkan masuk, terjadi penambahan jumlah garis gaya magnetik yang memotong kumparan (galvanometer menyimpang atau ada arus yang mengalir). Ketika batang magnet diam sejenak maka jarum galvanometer kembali ke nol (tidak ada arus yang mengalir). Ketika batang magnet dikeluarkan terjadi pengurangan jumlah garis gaya magnetik yang memtong kumparan (galvanometer menyimpang dengan arah berlawanan).

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.

Faktor-Faktor yang  Menentukan Besar GGL
Besarnya ggl induksi tergantung pada tiga faktor, yaitu ;
1) banyaknya lilitan kumparan
2) kecepatan keluar-masuk magnet dari dan keluar kumparan
3) kuat magnet batang yang digunakan
penerapan gelombang bunyi dalam kehidupan sehari”

1)      Kacamata tunanetra

Kacamata tunanetra dilengkapi dengan pengirim dan penerima ultronik (perhatikan gambar) sehingga tunanetra dapat menduga jarak benda yang ada di dekatnya

2.    Penggunaan dalam Medis

·                         Ultrasonik digunakan untuk mengamati cacat cacat dalam jaringan hidup. Sifat reflektif  jaringan normal dan jaringan abnormal cukup jelas untuk dibedakan secara ultrasonik. Alat diagnosis dengan ultrasonik digunakan untuk menemukan beberapa penyakit berbahaya didada/payudara, hati, otak, dan beberapa organ lainnya. Pengamatan ultrasonik pada seorang wanita hamil dapat memperlihatkan janin di uterus dengan menggunakan USG.

Alat-Alat yang Bekerja Berdasar Prinsip Induksi Elektromagnetik
1. Generator
Generator adalah alat yang digunakan untuk mengubah energi kinetik menjadi energi listrik.
Ada dua jenis generator, yaitu :
a. Generator arus bolak-balik (AC) atau alternator
b. Generator arus searah (DC)
Perbedaan antara generator arus bolak-balik dengan arus searah hanya terletak pada bentuk cincin luncur yang berhubungan dengan kedua ujung kumparan. Pada generator arus bolak-balik terdapat dua buah cincin luncur, sedangkan pada generator arus searah terdapat sebuay cincin yang terbelah di tengahnya (cincin belah atau komutator).

Ggl  atau arus induksi pada alternator dapat diperbesar dengan empat cara :
1) memakai kumparan dengan lilitan lebih banyak\
2) memakai magnet yang lebih kuat
3) melilit kumparan pada inti besi lunak
4) memutar kumparan lebih cepat

Contoh generator arus bolak-balik :
- dinamo sepeda
- generator AC pembangkit listrik

2. Transformator
Transformator atau trafo adalah alat yang digunakan untuk mengubah tegangan bolak-balik (AC) dari suatu nilai ke nilai tertentu. Trafo terdiri dari pasangan kumparan primer dan sekunder yang terpisah dan dililitkan pada inti besi lunak.
Ada dua jenis trafo, yaitu
1) Trafo step up (penaik tegangan)
2) Trafo step down (penurun tegangan)

Alat-alat  ini sangat berguna dalam menjalani roda kehidupan  . Pelajaran Fisika tentang Induksi Elektromagnetik inilah yang mendasari konsep-konsep dasar , sehingga  berwujud alat-alat dibawah ini, dan untuk mempelajarinya silahkan menyimak……

INDUKSI  ELEKTROMAGNETIK

Induksi elektromagnetik dapat dikatakan sebagai proses perubahan energi mekanik (energi kinetic) menjadi energi listrik. Proses perubahan energi ini, berkaitan dengan konsep fluks magnetic

Kita mulai dengan mempelajari Fluks magnetic dan Huhum Faraday secara kuantitatif.

1. Fluks magnetik

Fluks magnetic didefinisikan sebagai hasil kali antara komponen induksi magnetic dengan luas bidang

Hukum Faraday

Perhatikan gambar berikut !

Hukum Lenz :

“ Arah arus induksi  adalah sedemikian sehingga medan magnetic yang ditimbulkannya berlawanan dengan arah medan magnetic yang menimbulkan arus induksi itu”

4. GGL induksi pada penghantar yang digerakan dalam medan magnetik

Penerapan Konsep Induksi Elektromagnetik

1. Dynamo/Generator AC

2. Generator DC

Generator adalah mesin yang mengubah energi kinetik menjadi energi listrik. Generator yang menghasilkan arus listrik searah dinamakan Generator arus searah (DC) atau dinamo. Generator yang menghasilkan arus bolak-balik disebut generator arus bolak-balik atau alternator.

Prinsip Kerja Generator

Prinsip kerja Generator adalah “menghasilkan arus listrik induksi dengan cara memutar kumparan  diantara kutub utara-selatan magnet, sehingga akan terjadi perubahan fluks magnetik, yang menghasilkan arus induksi.”

GGL Yang dihasilkan dari Generator :

e = e mak sin wt , jika wt = 90^o, maka

e mak = NBA w,  e mak = GGL Maksimum

Transformator

Di rumah mungkin kamu pernah dihadapkan persoalan tegangan listrik, ketika kamu akan menghidupkan radio yang memerlukan tegangan 6 V atau 12 V. Padahal tegangan listrik yang disediakan PLN 220 V. Bahkan generator pembangkit listrik menghasilkan tegangan listrik yang sangat tinggi mencapai hingga puluhan ribu volt. Kenyataannya sampai di rumah tegangan listrik tinggal 220 V. Bagaimanakah cara mengubah tegangan listrik? Alat yang digunakan untuk menaikkan atau menurunkan tegangan AC disebut transformator (trafo). 

Trafo memiliki dua terminal, yaitu terminal input dan terminal output. Terminal input terdapat pada kumparan primer. Terminal output terdapat pada kumparan sekunder. Tegangan listrik yang akan diubah dihubungkan dengan terminal input. Adapun, hasil pengubahan tegangan diperoleh pada terminal output. Prinsip kerja transformator menerapkan peristiwa induksi elektromagnetik. Jika pada kumparan primer dialiri arus AC, inti besi yang dililiti kumparan akan menjadi magnet (elektromagnet). Karena arus AC, pada elektromagnet selalu terjadi perubahan garis gaya magnet. Perubahan garis gaya tersebut akan bergeser ke kumparan sekunder. Dengan demikian, pada kumparan sekunder juga terjadi perubahan garis gaya magnet. Hal itulah yang menimbulkan GGL induksi pada kumparan sekunder. Adapun, arus induksi yang dihasilkan adalah arus AC yang besarnya sesuai dengan jumlah lilitan sekunder. 

Bagian utama transformator ada tiga, yaitu inti besi yang berlapis-lapis, kumparan primer, dan kumparan sekunder. Kumparan primer yang dihubungkan dengan PLN sebagai tegangan masukan (input) yang akan dinaikkan atau diturunkan. Kumparan sekunder dihubungkan dengan beban sebagai tegangan keluaran (output).

Macam-Macam Transformator

Apabila tegangan terminal output lebih besar daripada tegangan yang diubah, trafo yang digunakan berfungsi sebagai penaik tegangan. Sebaliknya apabila tegangan terminal output lebih kecil daripada tegangan yang diubah, trafo yang digunakan berfungsi sebagai penurun tegangan.  Dengan demikian, transformator (trafo) dibedakan menjadi dua, yaitu trafo step up dan trafo step down.

Trafo step up adalah transformator yang berfungsi untuk menaikkan tegangan AC. Ciri-ciri:

1. Jumlah lilitan primer lebih sedikit daripada jumlah lilitan sekunder,
2. Tegangan primer lebih kecil daripada tegangan sekunder,
3. Kuat arus primer lebih besar daripada kuat arus sekunder.

Trafo step down adalah transformator yang berfungsi untuk menurunkan tegangan AC. Ciri-ciri:

1. Jumlah lilitan primer lebih banyak daripada jumlah lilitan sekunder,
2. Tegangan primer lebih besar daripada tegangan sekunder,

Kuat arus primer lebih kecil daripada kuat arus sekunder