kemagnetan 2 9B

kemagnetan 2

 Induksi Magnet dan Gaya Lorentz

a. Induksi Magnet

Hans Christian Oersted (1820) yang menunjukkan bahwa arus listrik dapat menimbulkan medan magnet. Caranya adalah dengan mengamati pergerakan jarum kompas saat diletakkan di dekat kabel yang dialiri arus listrik. Percobaan ini kemudian dikenal dengan Percobaan Oersted. Arah medan magnet dan arah arus dapat di tunjukkan dengan menggunakan kaidah tangan kanan. Arus listrik ditunjukkan dengan huruf I dan medan magnet ditunjukkan

dengan huruf B.

b. Konsep Gaya Lorentz

kawat berarus yang berada dalam medan magnet akan mengalami gaya yang disebut dengan gaya Lorentz. Semakin besar arus

listrik, gaya Lorentz yang dihasilkan semakin besar. Semakin besar medan magnet, gaya Lorentz yang dihasilkan semakin besar. Begitu pula dengan panjang kawat berarus, semakin panjang kawat berarus yang ada dalam medan magnet, gaya Lorentz yang dihasilkan juga semakin besar.

Untuk arah arus (I) dan arah medan magnet (B) saling tegak lurus, secara

matematis, besarnya gaya Lorentz dituliskan sebagai berikut.

F = B ∙ I ∙ L

dengan: 

F = gaya Lorentz (newton)

B = medan magnet (tesla)

I = kuat arus listrik (ampere)

L = panjang kawat berarus yang masuk ke dalam medan magnet

   (meter)

1. Sebuah kawat tembaga sepanjang 10 m dialiri arus listrik

sebesar 5 mA. Jika kawat tembaga tersebut tegak lurus berada

dalam medan magnet sebesar 8 tesla, berapakah gaya Lorentz

yang timbul?

Diketahui:

L = 10 m 

I  = 5 mA = 0,005 A 

B = 8 tesla

Ditanya: Gaya Lorentz (F)?

Jawab:

F = B∙I∙L = 8 tesla. 0,005 A . 10 m = 0,4 N

Jadi, gaya Lorentz yang timbul sebesar 0,4 newton.

c. Penerapan Gaya Lorentz pada Motor Listrik

Motor listrik memiliki beberapa komponen, diantaranya magnet

tetap dan kumparan. Jika ada arus listrik yang mengalir pada kumparan  yang terletak dalam medan magnet, maka kumparan tersebut akan  mengalami gaya Lorentz sehingga kumparan akan berputar.

 Induksi Elektromagnetik

Menurut Faraday, listrik dapat dihasilkan dengan cara menggerakkan magnet batang keluar masuk kumparan. Temuan ini diterapkan pada generator listrik yang mengubah energi gerak

menjadi energi listrik.

a. Generator    

Generator adalah alat yang digunakan untuk mengubah energi gerak (kinetik) menjadi energi listrik. Energi gerak yang dimiliki generator dapat diperoleh dari berbagai sumber energi alternatif, misalnya dari energi angin, energi air, dan sebagainya. Generator dibedakan menjadi generator AC (Alternating Current) dan generator DC (Direct Current). Generator AC atau alternator dapat menghasilkan arus listrik bolakbalik dengan cara menggunakan Cincin ganda, sedangkan

generator DC dapat menghasilkan arus listrik searah dengan cara menggunakan komutator (cincin belah).

b. Dinamo AC-DC

Cara kerja dinamo dan generator hampir sama, termasuk penggunaan satu cincin yang dibelah menjadi dua (komutator) pada dinamo DC dan cincin ganda pada dinamo AC. Perbedaan

dinamo dengan generator terletak pada dua komponen utama dinamo, yaitu rotor (bagian yang bergerak) dan stator (bagian yang diam).

Saat sepeda dikayuh dengan cepat, kumparan pada dinamo akan bergerak cepat sehingga gaya gerak listrik (GGL)

induksi yang dihasilkan menjadi lebih kuat dan energi listrik yang

dihasilkan menjadi lebih banyak. Selain dengan mempercepat putaran kumparan, penggunaan magnet yang kuat, memperbanyak jumlah lilitan, dan penggunaan inti besi lunak dalam dinamo juga dapat mengakibatkan GGL induksi yang dihasilkan menjadi lebih kuat

c. Transformator 

Berdasarkan penggunaannya, transformator dibagi menjadi dua

jenis, yaitu transformator step-down dan transformator step-up.

Transformator step-down berfungsi untuk menurunkan tegangan

listrik, sedangkan transformator step-up berfungsi untuk menaikkan

tegangan listrik.

Transformator pada dasarnya terdiri atas lilitan primer dan lilitan sekunder yang dihubungkan dengan menggunakan inti besi.

Lilitan primer yang mendapat tegangan AC akan menginduksi lilitan

sekunder. Perubahan arah arus AC membuat medan magnet yang

terbentuk berubah-ubah, sehingga menghasilkan tegangan AC pada

ujung-ujung kumparan sekunder. Inti besi digunakan dengan tujuan

untuk memperkuat medan magnet yang dihasilkan.

Kemagnetan dalam Produk Teknologi

•  MRI (Magnetic Resonance Imaging)

•  Kereta Maglev

• Pemanfaatan Magnet dalam PLTN

Multiple Choice

Sebuah kawat panjangnya 10 m berada tegak lurus dalam medan magnet sebesar 60 tesla. Jika kuat arus listrik yang mengalir pada kawat 2 A, maka besarnya gaya Lorentz yang terjadi adalah....

• 1200 N

• 120 N

• 12 N

Multiple Choice

Kawat berarus listrik berada dalam medan magnet 60 tesla mengalami gaya Lorentz 12 N. Jika kawat itu berada dalam medan magnet 15 tesla, besar gaya Lorentz yang dialami kawat adalah....

• 4,8 N

• 48 N

• 0,3 N

• 3 N

Multiple Choice

Jumlah lilitan primer trafo 5 kali jumlah lilitan sekunder. Trafo dihubungkan dengan tegangan PLN 220 V dan menghasilkan arus keluaran 2 A. Tegangan sekunder dan arus primer trafo tersebut adalah….

• Vs = 1100 volt dan Ip = 10 A

• Vs = 1100 volt dan Ip = 0,4 A

• Vs = 44 volt dan Ip = 0,4 A

• Vs = 44 volt dan Ip = 10 A

Multiple Choice

Jika transformator bersifat ideal, besar arus sekunder dan tegangan primer secara berturut-turut adalah….

• Is = 0,67 A dan Vp = 3 volt

• Is = 0,67 A dan Vp = 4 volt

• Is = 0,067 A dan Vp = 4 volt

• Is = 0,067 A dan Vp = 3 volt

Multiple Choice

Jenis transformator no 1, 2, 3 dan 4 adalah....

• step up, step up, step down, step down

• step down, step up, step down, step up

• step down, step down, step up, step up

• step up, step down, step down, step up