Sesi 5

Sesi 5KemagnetanMagnetFerromagneticMaterial yang mempunyai daya hantar magnet yang kuatParamagneticMaterial yang mempunyai daya hantar magnet yang kurang baikDiamagneticMaterial yang mempunyai daya hantar magnet yang lemah di bawah paramagneticMagnet Permanent Magnet yang dapat mempertahankan sifat kemagnetannyaElektromagnet Magnet yang timbul efek kemagnetannya hanya pada saat dialiri listrik. Kutub Magnet Bagian ujung dari batang magnet yang mempunyai sifat kemagnetan paling kuat.Sifat Kemagnetan

Gaya tarik-menarikGaya tolak-menolak

Logam termagnetisasiLogam tidak termagnetisasi

Sifat kutub-kutub magnet Elementary magnetBeda Logam biasa dan magnet3 | 18Pola Garis Medan Magnet (1)Magnet Batang

Magnet Tapal Kuda

Pola Garis Medan Magnet (2)Elektromagnet Penghantar Lurus

Penghantar belitan kawat

5 | 18Pola Garis Medan Magnet (3)Bifiliar Winding

Digunakan untuk pada aplikasi yang mengharapkan tidak adanya medan magnet yang timbul di sekitar belitan kawatMedan magnet yang terbentuk saling berlawanan sehingga dapat menetralkan satu sama lain.

Magnetic Flux Density, Magnetic Flux, Magneto-motive Force dan Magnetic Field StrengthMagnetic flux density menunjukkan seberapa besar pengaruh medan magnet

Magnetic Flux menunjukkan jumlah pengaruh medan magnet dalam suatu luasan tertentu

Magnetic Potential (Magneto-motive Force) menunjukkan besarnya magnetic flux pada belitan kawat (coil)

Magnetic Field Strength menunjukkan pengaruh kuat medan magnet pada suatu lilitan ditinjau dari hubungan antara magneto-motive Force dan panjang lintasan lilitan.

Hubungan antara Magnetic Flux Density dan Magnetic Field StrengthHubungan antara Magnetic Flux Density dan Magnetic Field Strength adalah bersifat proporsional dan konstan. Hubungannya bergantung pada sebuah konstanta yang disebut permeabilitas.Pada media vakum nilai permebilitas diketahui adalah

PermeabilitasPermeabilitas menunjukkan kemampuan suatu material dalam menghantarkan magnet.Tabel nilai permeabilitas material

Kurva MagnetisasiKurva magnetisasi menunjukkan Hubungan antara Magnetic Flux Density dan Magnetic Field Strength.

Kurva magnetisasi pada media vakumKurva magnetisasi pada beberapa materialKurva Histeresis (1)Ketika arus listrik dinaikkan maka nilai H akan naik diikuti kenaikan nilai B sampai inti besi mencapai titik saturasi (0 - 1)Ketika arus listrik diturunkan maka nilai H akan turun sampai titik 0 A/m. Nilai B juga turun tetapi tidak mencapai nilai 0 T. Sifat kemagnetan masih tersisa pada inti besi, yang disebut dengan remanence Br. Berikutnya terjadi proses demagnetisasi dengan membalikkan polaritas arus. Dan untuk menghilangkan remanance maka diperlukan field strength, yang dikenal sebagai coercive field strength.

Kurva Histeresis (2)Kemudian terjadi penguatan nilai H dan nilai B dengan arah yang berkebalikan hingga mencapai titik saturasi.Ketika nilai H turun maka nilai B juga turun. Kembali terjadi remanance pada inti besi pada saat nilai H adalah 0 A/m. Dilakukan penambahan arus hingga B mencapai nilai 0 T yaitu pada saat nilai H sebesar Hc. Kenaikan nilai H diimbangi dengan nilai B sampai terjadi saturasi pada inti besi

Gaya yang bekerja pada penghantar dalam lingkup Medan Magnet (1)Batang Penghantar Lurus Arah Gaya yang bekerja pada kawat penghantar lurus ditentukan oleh :Arah Arus pada penghantar Arah medan magnet Medan magnet yang terbentuk antar kutub magnet permanen membentuk garis medan magnet dari kutub utara ke kutub selatan.Batang penghantar yang dialiri arus membentuk medan magnet (dengan prinsip elektromagnet)Interaksi kedua medan magnet menimbulkan Gaya, dikarenakan dua sisi penghantar yang berlawanan mengalami proses pelemahan dan penguatan medan magnet. Sehingga batang penghantar bergerak ke arah sisi medan magnet yang dilemahkan.Gaya yang bekerja pada penghantar dalam lingkup Medan Magnet (2)Arah Gaya dapat ditentukan dari arah medan magnet dan arah arus pada penghantar dengan menggunakan aturan tangan kiri berikut :

Medan magnet yang dilemahkanMedan magnet yang dikuatkan

Gaya yang bekerja pada penghantar dalam lingkup Medan Magnet (3)Besarnya Gaya yang bekerja pada penghantar dipengaruhi oleh Kuat arus mengalir pada penghantar (I)Panjang efektif penghantar (l)Magnetic flux density (B)Pada multiple penghantar, jumlah penghantar (z) juga mempengaruhi besarnya Gaya yang bekerja.

Gaya yang bekerja pada penghantar dalam lingkup Medan Magnet (4)Belitan kawat penghantar (coil)Besarnya Gaya yang bekerja dipengaruhi oleh kerapatan fluk magnet (B), besar arus mengalir (I)panjang kawat kumparan (l)

Interaksi antar medan magnet bentukan magnet permanen dan elektromagnetGaya yang bekerja pada belitan kawat penghantarGaya yang bekerja pada penghantar dalam lingkup Medan Magnet (5)Batang Penghantar Paralel

Gaya yang bekerja pada penghantar 1 terhadap penghantar 2:

Gaya tarik-menarik antar dua penghantar listrik dengan arah arus yang sama

Gaya tolak-menolak antar dua penghantar listrik dengan arah arus yang berlawanan

Prinsip Kerja Generator (1)Prinsip kerja generator secara sederhana dapat dijelaskan sebagai berikut :Magnet tapal kuda menghasil medan magnet Penghantar digerak memutar sehingga memotong medan magnet yang terbentuk Interaksi ini menimbulkan tegangan induksi.

Penghantar digerakkan memutar mengakibatkan elektron bergerak dan menghasilkan medan magnet.Ketika penghantar dilewatkan pada medan magnet permanen mengakibatkan timbul gaya pada elektron dan memicu pemisahan muatan sehingga membangkitkan beda potensialPrinsip Kerja Generator (2)Arah tegangan induksi dipengaruhi oleh arah gerakan penghantar dan arah medan magnet.

Hukum Lenz, menyatakan penghantar yang dialiri arus maka sekitar penghantar akan timbul medan elektromagnet.Besarnya tegangan induksi (U) dipengaruhi olehKecepatan menggerakkan kawat penghantar (v), Jumlah penghantar (n), kerapatan medan magnet permanen (B).

Induksi Statis (1)Dua buah belitan diletakkan berdekatan. Belitan pertama dihubungkan sumber listrik DC, variable resistor R dan saklar. Belitan ke-2, kedua ujungnya dipasangkan pengukur tegangan Voltmeter.Ketika saklar di-ON-kan maka mengalir arus I1 dan menghasilkan medan magnet dengan arah kutub utara di kanan. Medan magnet dari belitan pertama ini menginduksi belitan kedua, sehingga di belitan kedua timbul tegangan induksi U2 yang terukur oleh Voltmeter kemudian tegangan hilang.Saklar di-OFF-kan memutuskan arus listrik I1 ke belitan pertama, terjadi perubahan dari ada medan magnet menjadi tidak ada. Perubahan medan magnet belitan pertama diinduksikan ke belitan kedua, timbul tegangan induksi sesaat di belitan kedua terukur oleh Voltmeter dan kemudian hilang.

Induksi Statis (2)Besarnya tegangan induksi dipengaruhi oleh :Jumlah lilitan (N)Perubahan fluk magnet ()Perubahan waktu (t)

Arus Pusar (Eddy Current)Perubahan flux magnetik menimbulkan tegangan induksi pada kumparan. Hal ini disebabkan oleh perpindahan muatan pada penghantar. Perpindahan uatan juga terjadi pada inti besi. Dikarenakan resistansi inti besi yang rendah, tegangan induksi mengakibatakan arus hubung singkat. Karena perpindahan muatan dan arus hubung-singkat tidak mempunyai arah yang tetap, maka disebut arus pusar (eddy current)Inti besi berfungsi untuk mempermudah jalan fluksi, yang ditimbulkan oleh arus listrik yang melalui kumparan. Dibuat dari lempengan-lempengan besi tipis yang berisolasi, untuk mengurangi panas (sebagai rugi-rugi besi) yang ditimbulkan oleh arus pusar atau eddy current.Induksi DiriTegangan induksi terjadi karena adanya perubahan flux magnetik pada sisi primer trafo. Berdasarkan hukum induksi, tegangan induksi juga menginduksi dirinya sendiri. Inilah yang disebut tegangan induksi diri. Tegangan induksi diri terjadi ketika arus mengalir saat saklar ON, diteruskan dengan arah berlawanan dengan tegangan yang diberikan. Sehingga menghambat medan yang terbentuk. Arus maksimal yang dapat mengalir adalah saat medan terbentuk.Tegangan induksi diri terbentuk ketika arus dimatikan sehingga arus diteruskan dan mengalir ke kumparan dengan arah yang sama.