medan magnetik dan induksi magnetik

FISIKA

MEDAN MAGNET DAN

INDUKSI ELEKTROMAGNETIK

S

N

MEDAN MAGNETIK

S

N

S

N

Medan magnet biasanya dinyatakan dengan garis-garis
khayal yang disebut garis medan magnet atau garis gaya
magnet. Garis-garis ini mempunyai arah yang keluar dari
kutub utara magnet dan masuk ke kutub selatan magnet
seperti ditunjukkan gambar di bawah ini.

MEDAN MAGNETIK

Hal.: 3

SILAHKAN KLIK SINI

S

N

Gambar ini menunjukkan bagaimana medan magnet pada magnet
batang mempengarui jarum kompas.

a. Garis - garis medan magnet tidak pernah saling berpotongan (bersilangan).

b. Garis-garis medan magnet selalu keluar dari kutub utara dan masuk ke kutub

selatan serta membentuk kurva tertutup.

c. Jika garis-garis medan magnet pada suatu tempat rapat, maka

medan

magnet pada tempat tersebut kuat, sebaliknya jika garis-garis medan
magnet pada suatu tempat renggang, maka medan magnet pada tempat
tersebut lemah.

Ada tiga aturan garis-garis medan magnet, yaitu :

HUKUM BIOT-SAVART

HUKUM BIOT-SAVART

Keterangan:

N = jumlah lilitan

r = jari-jari kawat (m)

N
r
I
B

o

O

2



r
I
B

o

O

2



Induksi magnet di titik O dapat ditentukan dengan persamaan
berikut:

Jika terdapat N lilitan kawat melingkar,
maka persamaan-nya menjadi.

O

r

HUKUM BIOT- SAVART

INDUKSI MAGNET PADA SOLENOIDA

INDUKSI MAGNET PADA TOROIDA

N
r
I
B

o


2


Induksi magnet pada toroida dapat ditentukan
dengan persamaan sebagai berikut:

Keterangan:

r = jari-jari toroida ( m )

l = arus listrik ( A )

N = jumlah lilitan

Source: http://rocky.digikey.com

r

B

GAYA LORENTZ

N

S

Jika kawat panjang l dialiri
arus listrik I berada dalam
medan

magnet

B,

maka

kawat

tersebut

akan

mengalami

gaya

Lorentz

atau

gaya

magnet

yang

arahnya dapat ditentukan
dengan

aturan

tangan

kanan.

Gaya Lorentz pada kawat lurus berarus listrik

GAYA LORENTZ

Ibu jari menyatakan arah arus listrik,
arah jari-jari menyatakan arah induksi
magnet dan hadap telapak menyatakan
arah gaya Lorentz.

Keterangan:

FL= gaya lorentz (N)

B = induksi magnet (T)

 = sudut antara B dan I

I = arus listrik (A)

l = panjang kawat (m)



sin

IB

FL 

Source :http://ima.dada.net/image/medium/4080766.jpg

GAYA LORENTZ

GAYA LORENTZ

B
Bq

Bq

vm
R







Jika arah v sejajar dengan arah induksi magnet B, maka gaya Lorentz pada
partikel bermuatan adalah nol, sehingga partikel bergerak lurus, tetapi jika
arah v tegak lurus terhadap induksi magnet B maka, maka gaya Lorentz
pada partikel bermuatan adalah FL = Bqv dan mengikuti lintasan lingkaran
berjari-jari R. Jadi besar gaya Lorentz FL sama dengan gaya sentripetal FS.

R
vm
vqB

F

F
S

L

2





Sehingga,

Keterangan:

R = jari-jari lintasan (m)

m = massa partikel (kg)

q = kecepatan sudut partikel
(rad/s)

GAYA LORENTZ

Apabila suatu kawat penghantar berbentuk kumparan dengan luas
penampang

Adialiri

arus

listrik

dalam

medan

magnet,

maka

kumparan tersebut akan mengalami momen gaya Lorentz.

Momen gaya Lorentz





sinA

BI

N



Keterangan:

 = moment gaya (Nm)

I = arus listrik pada kumparan (A)

B = induksi magnet (T)

A = luas kumparan (m2)

 = sudut antara B dengan bidang kumparan

SIFAT KEMAGNETAN BAHAN

•Bahan para magnetik merupakan bahan yang ditarik dengan gaya yang
sangat lemah dalam medan magnet, contohnya adalah alumunium,
magnesium, dll.

•Bahan ferromagnetik merupakan bahan yang ditarik dengan kuat dalam
medan magnet.

•Berdasarkan pada bagaimana bahan bereaksi dengan me-dan magnet,
maka bahan-bahan magnet dibedakan menjadi bahan diamagnetik, bahan
paramagnetik dan bahan ferro magnetik.

•Bahan diamagnetik marupakan bahan yang sedikit ditolak oleh medan
magnet, contohnya adalah emas, tembaga, dll.

INDUKSI

ELEKTROMAGNETIK

G

Induksi elektromagnetik adalah gejala munculnya
arus listrik induksi pada suatu penghantar akibat
perubahan jumlah garis gaya magnet

CARA

MENIMBULKAN

GGL

INDUKSI

•

Menggerakkan

magnet

masuk

keluar

kumparan

•

Memutar

magnet di

depan

kumparan

G

•

Memutus

mutus

arus

pada

kumparan

primer

yang

didekatnya

terdapat

kumparan

sekunder

G

dc

AC

•

Mengalirkan

arus

listrik

bolak

balik

pada

kumparan

primer yang di

dekatnya

terdapat

kumparan

sekunder

.

G

ARAH ARUS LISTRIK INDUKSI

•

Arah

arus

lisrik

induksi

dapat

ditentukan

dengan

hukum

Lents

:

Arah

arus

listrik

induksi

sedemikian

rupa

sehingga

melawan

perubahan

medan

magnet yang

ditimbulkan

.

G

KUTUB

UTARA MAGNET

BERGERAK

MENDEKATI

KUMPARAN

G

Arah arus listrik induksi

Kutub

Utara magnet

bergerak

menjauhi

kumparan

G

Arah arus listrik induksi

FAKTOR YANG MEMPENGARUHI BESAR GGL INDUKSI

1

.GGL

Induksi

sebanding

dengan

kecepatan

perubahan

flug

magnet.

G

G

Δt
ΔΦ
ε 

FAKTORYANG MEMPENGARUHI BESAR GGL INDUKSI

G

G

N

ε 

1.GGL Induksi

sebanding dengan

jumlah lilitan

INDUKSI ELEKTROMAGNETIK



N
B

A





cos

B

A



Keterangan:

 = fluks magnet (Wb)

B = induksi magnet (T)

A = luas permukaan (m2)

 = sudut antara B dengan garis normal bidang

Fluks Magnet

t
N
ind







Keterangan:

ind = gaya gerak listrik induksi (volt)

 = perubahan fluks magnet (Wb)

N = jumlah lilitan

t = selang waktu (s)

INDUKSI ELEKTROMAGNETIK

Source: www.radioelectronicschool.net

Hukum Faraday-Lenz’s

GENERATOR LISTRIK

t

BAN
ind






cos



Keterangan:

N = jumlah lilitan

B = induksi magnet (T)

A = luas bidang kumparan (m2)

 = kecepatan sudut (rad/s)

t = waktu (s)

Source: http://members.shaw.ca/len92/acdc_inside_generator.gif

Alat-alat yang menggunakan prinsip induksi elektromagnetik

GENERATOR LISTRIK

1. cincin
2. kumparan
3. rangkaian luar
4. sikat
5. Rotor luar

Source: http://www.ncert.nic.in/html

1

2

3

4

5

Skema generator AC

GENERATOR LISTRIK

Skema generator DC

1. sikat

2. Pelindung

3. komutator

Skema Dinamo Sepeda

Roda dinamo

Sumbu dinamo

Magnet

Inti
besi
kumparan

t
I
L
i









Keterangan:

ind = gaya gerak listrik insduksi diri (volt)

I = perubahan arus listrik (A)

L = induktansi

t = selang waktu (s)

INDUKTANSI

Nilai gaya gerak listrik induksi diri yang terjadi pada rangkaian
atau kumparan tergantung pada laju perubahan arus.

Transformator

• Bagian utama Transformator

Kumparan primer

Kumparan sekunder

Inti besi

Kumparan primer
Kumparan sekunder

Inti besi

Sumber Tegangan AC

JenisTransformator

1. Transformator step up

Ciri – ciri

PenaikTegangan

Ns > Np

Vs > Vp

Is < Ip

2. Transformator step down

Ciri – ciri

PenurunTegangan

Ns < Np

Vs < Vp

Is > Ip

Np

Ns
Vp
Vs

Np

Ns
Vp

Vs

Keterangan:

Vp = tegangan primer (volt)

Vs = tegangan sekunder (volt)

Np = jumlah lilitan primer

Ns = jumlah lilitan sekunder

Ip = arus listrik primer (A)

Is = arus listrik sekunder (A)

TRANSFORMATOR

TRANSFORMATOR

%

100

2

1 x
P
P




Keterangan :

 = transformator

P1 = daya primer (watt)

P2 = daya sekunder (watt)

Efisiensi transformator

Hal.: 24

PENGGUNAAN TRANSFORMATOR PADA TRANSMISI ENERGI LISTRIK JARAK JAUH

Generator PLTA

30MW
10000 V

Trafo
Step
Up

Trafo
Step
down

20 kV

Trafo
Step
down

220 V