V. GAYA GERAK LISTRIK INDUKSI Hukum Faraday

Hukum Lenz

GGL Induksi oleh Konduktor Begerak dalam Medan Magnet

Induksi Timbal Balik & Tenaga Magnet dalam Induktor

GGL Induksi oleh Arus yang berubah terhadap waktu GGL Induksi / Nurrisma P

1

G

Jika arus listrik dapat menimbulkan medan magnet, apakah medan magnet juga dapat

menimbulkan arus listrik?

GGL Induksi / Nurrisma P 2

Cara menimbulkan GGL Induksi

Menggerakkan magnet masuk keluar kumparan

Memutar magnet di depan kumparan

G

GGL Induksi / Nurrisma P 3

Memutus mutus arus pada kumparan primer yang didekatnya terdapat kumparan sekunder

G dc

GGL Induksi / Nurrisma P 4

AC

Mengalirkan arus listrik bolak balik pada kumparan primer yang di dekatnya terdapat kumparan sekunder.

G

GGL Induksi / Nurrisma P 5

Hukum Faraday

Galvanometer

Pada saat magnet digerakkan ( keluar- masuk )dalam kumparan, jarum pada galvanometer menyimpang.

Penyimpangan jarum galvanometer menunjukkan bahwa di dalam kumparan mengalir arus listrik yang disebut arus induksi.

Arus listrik timbul karena adanya beda potensial pada ujung-ujung kumparan. Beda potensial ini disebut gaya gerak listrik induksi (ggl induksi)

Hukum Faraday : ggl induksi yang dihasilkan dalam rangkaian sebanding dengan kecepatan perubahan flux magnet di dalam rangkaian tersebut tiap detik

GGL Induksi / Nurrisma P 6

Faktor yang mempengaruhi besar GGL induksi

1. GGL Induksi sebanding dengan jumlah lilitan

G

G

N

GGL Induksi / Nurrisma P 7

Faktor yang mempengaruhi besar GGL induksi

2. GGL Induksi sebanding dengan kecepatan perubahan

flug magnet. G

G

t

GGL Induksi / Nurrisma P 8

Besar GGL Induksi : 1. Sebanding dengan jumlah lilitan 2. Sebanding dengan kecepatan perubahan jumlah garis gaya magnet yang memotong kumparan

(volt) induksi ggl

lilitanjumlah N

(Weber/s)magnet gaya garisjumlah perubahan kecepatan

apenyebabnymelawan selalu yang Earah

nmenunjukkauntuk diberikan negatif tanda -

= -

= -A

= -

= - N

:Keterangan

GGL Induksi / Nurrisma P 9

Hukum Lenz Pada Hukum Faraday tanda aljabar negatif . Arti fisisnya tanda - dijelaskan dgn Heinrich Lenz. Hukum Lenz : arah GGL terinduksi adalah sedemikan hingga sebab yang menimbulkannya ditentang. arus induksi yang dihasilkan pada loop haruslah menghasilkan medan magnetik yg berlawanan dengan perubahan flux magnetik yg dicakup oleh loop tersebut Ketika batang digerakan ke kanan, flux magnetik bertambah sehingga medan magnetik yang dihasilkan harus mengurangi. Dan sebaliknya Arah arus induksi yang dihasilkan sedemikian rupa menimbulkan medan magnetik induksi yang menentang perubahan medan magnet yang artinya arus induksi berusaha mempertahankan fluks magnetik totalnya konstan.

Apabila suatu sistem yang berada dalam keseimbangan diganggu, maka sistem itu akan

mengubah keadaannya ke arah yang meniadakan gangguan tersebut.

GGL Induksi / Nurrisma P 10

GGL Induksi oleh Konduktor Begerak di dalam Medan Magnet

Ggl gerak : dihasilkan oleh konduktor yg digerakkan dalam medan magnetik serbasama

Muatan akan mengalami gaya magnet sebesar qvB

Terjadi polarisasi muatan sehingga terdapat medan listrik internal dalam konduktor dan muatan mengalami gaya listrik qE

GGL Induksi / Nurrisma P 11

12 GGL Induksi / Nurrisma P

13 GGL Induksi / Nurrisma P

GGL Induksi / Nurrisma P 14

Kumparan yg berputar dalam medan magnet

=

Dinamo Faraday

Alat-alat yang menggunakan prinsip induksi elektromagnetik

GGL Induksi / Nurrisma P 15

1. Dinamo AC

MagnetCincin luncur

Sikat karbon

Kumparan

V

t

Bentuk gelombang AC

GGL Induksi / Nurrisma P 16

2. Dinamo dc

Magnet

KomutatorCincin belah

Sikat karbon

Kumparan

Bentukgelombang dc V

t GGL Induksi / Nurrisma P 17

3. Dinamo Sepeda

Roda dinamo

Sumbu dinamo

Magnet

Inti besi

kumparan

GGL Induksi / Nurrisma P 18

Transformator

Bagian utama Transformator

Kumparan primer

Kumparan sekunder

Inti besi

Kumparan primer

Kumparan sekunder

Inti besi

Sumber Tegangan AC

GGL Induksi / Nurrisma P 19

Jenis Transformator

1. Transformator step up

Ciri ciri

Penaik Tegangan

Ns > Np

Vs > Vp

Is < Ip

2. Transformator step down

Ciri ciri

Penurun Tegangan

Ns < Np

Vs < Vp

Is > Ip

Np Ns Vp Vs

Np Ns Vp Vs

GGL Induksi / Nurrisma P 20

Persamaan Transformator Pada transformator jumlah lilitan transformator sebanding

dengan tegangannya.

Vs

Vp

Ns

Np

Np = Jumlah lilitan primer

Ns = Jumlah lilitan sekunder

Vp = Tegangan primer

Vs = Tegangan sekunder

Transformator ideal jika energi yang masuk pada transformator sama

dengan energi yang keluar dari transformator Wp = Ws

Vp. Ip . t = Vs . Is . t

Ip

Is

Vs

Vp

Is = kuat arus sekunder

Ip = kuat arus primer GGL Induksi / Nurrisma P 21

Np Ns Vp Vs

Primer

Masukan

In Put

Dicatu

Dihubungkan pada sumbertegangan

Sekunder

Keluar

Out Put

Hasil

Dihubungkan pada lampu

Lampu

GGL Induksi / Nurrisma P 22

Contoh 1 Sebuah transformator memiliki

jumlah lilitan primer dan sekunder adalah 6000 lilitan dan 200 lilitan jika kumparan primer transfomator diberi

tegangan 240 volt maka tegangan yang dihasilkan

transformator adalah

6000 Vs = 240 V. 200

Jawab Vp

Vs =

Np

Ns

240 V

Vs =

6000

200

240 V. 200

6000 = Vs

8 volt = Vs

GGL Induksi / Nurrisma P 23

Efisiensi Transformator

Efisiensi Transformator adalah perbandingan energi yang keluar dari transformator dengan energi yang masuk pada transformator

x100%Wp

Ws

x100%Pp

Ps

x100%Ip Vp

Is Vs

= Efisiensi transformator Ws = energi sekunder Wp = energi primer Ps = daya sekunder

Pp = daya primer

Keterangan :

GGL Induksi / Nurrisma P 24

GGL Induksi / Nurrisma P 25

Induktansi (induktor/ solenoida)

Induktansi Diri

=

=

Koefisien Induktansi Diri

Induktansi Saling

=

GGL induksi yg timbul pada kumparan 2 akibat fluks dari kumparan 1

=

Energi yg tersimpan dlm Induktor

Rapat Energi

=

=

=

Sebuah kawat konduktor berbentuk lingkaran mempunyai tahanan 3 ohm melingkupi fluks magnetik yang berubah terhadap waktu yang dapat dinyatakan secara matematis dengan persamaan = 63 182. Tentukan :

a) Besar GGL Induksi

b) Besar Arus listrik pada t = 1 s

GGL Induksi / Nurrisma P 26

Contoh 2

Sebuah tongkat tembaga yang bergerak di atas sel penghantar dengan kecepatan v = 5 m/s yang sejajar dengan kawat lurus tak berhingga panjang yang mengalirkan arus listrik I = 100 A. Tentukan :

a) Induksi magnet di titik P yang berjarak y dari kawat lurus tak berhingga panjang

b) GGL induksi yang terjadi

c) Arus listrik pada resistor R

GGL Induksi / Nurrisma P 27

Contoh 3