Induksi Elektromagnetik - Teknik Listrik Semester 2 ~ Noval-ELKIN

MATERI INDUKSI ELEKTROMAGNETIK

FLUKS MAGNETIK

Adalah medan magnet yang menembus suatu permukaan.

Φ = B . A . cos θ

Keterangan:
Φ = fluks magnet (Wb)
B = induksi magnetik (T)
A = luas permukaan (m2)
θ = sudut antara induksi magnetik dengan garis normal.

HUKUM FARADAY

Bunyi Hukum Faraday

Konsep gaya gerak listrik pertama kali dikemukakan oleh Michael Faraday, yang melakukan penelitian untuk menentukan faktor yang memengaruhi besarnya ggl yang diinduksi. Dia menemukan bahwa induksi sangat bergantung pada waktu, yaitu semakin cepat terjadinya perubahan medan magnetik, ggl yang diinduksi semakin besar. Di sisi lain, ggl tidak sebanding dengan laju perubahan medan magnetik B, tetapi sebanding dengan laju perubahan fluks magnetik, Φ_B, yang bergerak melintasi loop seluas A, yang secara matematis fluks magnetik tersebut dinyatakan sebagai berikut:

Φ = B.A cos θ

Hukum Induksi Faraday, berbunyi:

“gaya gerak listrik (ggl) induksi yang timbul antara ujung-ujung suatu loop penghantar berbanding lurus dengan laju perubahan fluks magnetik yang dilingkupi oleh loop penghantar tersebut”.

Keterangan:
ɛ = ggl induksi (Volt).
N = banyak lilitan.
Δt = selang waktu.
ΔΦ = Φ2 – Φ1 = perubahan fluks magnet.

GGL INDUKSI KAWAT LURUS DALAM MEDAN MAGNET

ɛ = B . L . v sin θ

Dengan L = panjang kawat, v = kecepatan kawat, dan θ = sudut antara B dengan v.

GGL INDUKSI GENERATOR

ɛ = N . B . A . ω sin ωt

Dengan A = luas penampang kumparan dan ω = frekuensi sudut putaran.

TRANSFORMATOR

Trasformator adalah alat untuk menaikkan atau menurunkan tegangan listrik

Keterangan:
VP = tegangan primer
VS = tegangan sekunder
NP = banyak lilitan primer
NS = banyak lilitan sekunder
iS = arus sekunder
iP = arus primer

RANGKAIAN ARUS BOLAK BALIK

ARUS EFEKTIF DAN TEGANGAN EFEKTIF

Keterangan:
ief = arus efektif (A)
im = arus maksimum (A)
Vef = tegangan efektif (Volt)
Vm = tegangan maksimum.

RANGKAIAN SERI R, L, C

Keterangan:
Vm = tegangan maksimum (Volt)
Z = impedensi (Ω)
R = hambatan (Ω)
XL = ω . L = reaktansi induktif (Ω)

f = frekuensi resonansi
L = induktansi diri (Henry)
C = kapasitas kapasitor (F)

Energi Potensial Pada Kumparan

Besarnya energi yang tersimpan pada sebuah kumparan dapat dihitung dengan menggunakan rumus sbb:

W = Besarnya energi atau usaha .............. (Joule)
L = Induktansi Induktor .......................... (Henry)
I = Kuat Arus Listrik ............................. (ampere)

CONTOH SOAL DAN PEMBAHASAN INDUKSI ELEKTROMAGNETIK

Contoh soal hukum Faraday dan pembahasan

Nomor 1

Sebuah magnet batang digerakkan menjauhi kumparan yang terdiri atas 600 lilitan. Fluks magnetik yang memotong berkurang dari 9.10-5 weber menjadi 4.10-5 weber dalam selang waktu 0,015 sekon. Besar GGL induksi yang terjadi antara kedua ujung kumparan adalah....

A.2 volt

B.3 volt

C.4 volt

D.5 volt

E.6 volt

Nomor 2
Sebuah kumparan menembus medan magnet homogen secara tegak lurus sehingga terjadi GGL induksi. Jika kumparan diganti dengan kumparan lain yang mempunyai lilitan 2 kali jumlah lilitan kumparan semula dan laju perubahan fluksnya tetap, maka perbandingan GGL induksi mula-mula dan akhir adalah...
A.1 : 1
B.1 : 2
C.2 : 1
D.3 : 1
E.3 : 2

Nomor 3
sepotong kawat menembus medan magnet homogen secara tegak lurus dengan laju perubahan fluks 3 Wb. Jika laju perubahan fluks diperbesar menjadi 6 Wb, maka perbandingan GGL induksi sebelum dan sesudah laju perubahan fluksnya adalah...
A.1 : 2
B.1 : 4
C.2 : 1
D.3 : 4
E.4 : 1

Nomor 4
Kawat PQ panjang 50 cm digerakkan tegak lurus sepanjang kawat AB memotong medan magnetik serba sama 0,02 Tesla seperti pada gambar.

Besar dan arah arus induksi pada kawat PQ adalah....
A.1 ampere dari P ke Q
B.1 ampere dari Q ke P
C.4 ampere dari P ke Q
D.4 ampere dari Q ke P
E.4,8 ampere dari P ke Q

Pembahasan:
Diketahui:
L = 50 cm = 0,5 m
B = 0,02 T
v = 2 m/s
R = 0,02 Ω

θ = 90o

(tegak lurus)
Ditanya: i = ...
Jawab:
a.Terlebih dahulu hitung GGL induksi.
ɛ = B . L . v sin θ

ɛ = 0,02 T . 0,5 m . 2 m/s sin 90o

ɛ = 0,02 Volt
b.Menghitung i (gunakan hukum Ohm).
I = V / R = 0,02 V / 0,02 Ω = 1 Ampere
Untuk menentukan arah arus gunakan kaidah tangan kanan.

Arus listrik dari P ke Q
Jawaban: A

Contoh soal trafo dan pembahasan

Perhatikan tabel pengukuran tegangan dan arus dari sebuah transformator ideal berikut.

VP IP NP VS IS NS
200 V 3 mA P Q 75 mA 40

Berdasarkan data tabel di atas, nilai P dan Q adalah...
A.P = 1000 lilitan dan Q = 8 volt
B.P = 75 lilitan dan Q = 8 volt
C.P = 600 lilitan dan Q = 200 volt
D.P = 1000 dan Q = 25 volt
E.P = 8 lilitan dan Q = 600 volt

Contoh soal ggl induksi generator dan pembahasan

Data spesifik dua buah generator tertera dalam tabel dibawah ini.

Generator    Jumlah lilitan          Induksi magnetik
A                1.200              0,05 T
B                         6.000                    0,03 T

Jika generator berputar dengan frekuensi sama, maka perbandingan ggl maksimum generator A dan B adalah...
A.5 : 3
B.5 : 1
C.1 : 2
D.1 : 3
E.1 : 5