Mengenal Aplikasi Industri Elektromagnetik buat Kamu yang Kelas 12!

Industri elektromagnetik merupakan perubahan jumlah garis gaya magnetik yang terdapat dalam kumparan. Konsep ini lahir dari percobaan Michael Faraday, seorang fisikawan asal Inggris. Hukum Faraday kemudian menjadi landasan penemuan-penemuan alat-alat penghasil energi listrik yang menggunakan elektromagnetik. Penerapan konsep industri elektromagnetik terdapat dalam generator dan transformator.

Halo Quipperian! Kali ini Quipper Blog akan membahas tentang aplikasi konsep industri elektromagnetik di kehidupan sehari-hari buat kamu yang kelas 12. Terdapat banyak sekali peralatan elektronika yang kita pakai sehari-hari menggunakan prinsip dari industri elektromagnetik. Oleh sebab itu, Quipper Blog akan membahas tentang konsep dari industri elektromagnetik, rumus dasar  industri elektromagnetik, Hukum Faraday, prinsip kerja dari transformator dan generator sebagai contoh peralatan yang menggunakan prinsip dari induksi elektromagnetik. Let’s check this out!

Apa Itu Industri Elektromagnetik?


Industri elektromagnetik adalah perubahan jumlah garis gaya magnetik yang berada di dalam sebuah kumparan. Konsep industri elektromagnetik lahir dari percobaan fisikawan Inggris yaitu Michael Faraday (1791-1867). Percobaannya adalah saat ia memasukkan medan magnet ke dalam suatu kumparan dan ternyata dihasilkan suatu arus yang mengalir.
Lewat percobaan ini, Faraday berkesimpulan bahwa “arus yang timbul di kumparan akan berbanding lurus dengan jumlah garis gaya magnetik pada kumparan tersebut. Kesimpulan tersebut kita kenal dengan Hukum Faraday. Hukum Faraday ini menjadi landasan terciptanya alat-alat penghasil energi listrik yang di dalamnya terdapat medan magnet (elektromagnetik).” Contoh televisi, radio, dinamo sepeda.  Secara matematis, rumus Hukum Faraday adalah sebagai berikut:

Di mana arus listrik yang mengalir di kumparan tersebut dapat disebut juga dengan ggl induksi (volt) sedangkan perubahan garis gaya magnet dapat disebut juga fluks magnetik. Apabila ampermeter menujukan angka 0 artinya tidak ada ggl induksi sedangkan apabila jarum pada ampermeter menyimpang ke kanan atau ke kiri menunjukkan adanya ggl induksi yang mengalir.
Penyebab utama timbulnya ggl induksi adalah adalah terjadinya perubahan fluks magnetik yang dilingkupi oleh suatu loop kawat. Fluks magnetik dinyatakan dengan persamaan matematis yaitu:

Dari rumusan diatas dapat dinyatakan terdapat tiga faktor penyebab timbulnya ggl induksi pada suatu kumparan:

  1. Perubahan induksi magnetik (ΔB)
  2. Perubahan luas bidang kumparan (ΔA)
  3. Perubahan orientasi bidang kumparan terhadap arah medan magnetic (Δθ)

Konsep Industri Elektromagnetik

Penerapan konsep industri elektromagnetik adalah pada generator dan transformator. Generator adalah alat yang digunakan untuk menghasilkan energi listrik. Bagian-bagian dari generator adalah magnet, kumparan inti besi, cincin luncur dan sikat karbon. Sedangkan transformator adalah alat yang digunakan untuk merubah tegangan listrik AC. Bagian-bagian dari transformator adalah lilitan primer, lilitan sekunder, dan inti besi.  

1. Generator


Generator listrik bekerja berdasarkan gejala industri elektromagnetik yang ditemukan oleh Faraday. Berdasarkan arus listrik yang dihasilkan, generator dibedakan menjadi dua, yaitu generator arus searah (DC) dan generator arus bolak-balik (AC). Generator arus bolak-balik atau alternator adalah generator yang menghasilkan arus bolak-balik, sedangkan generator arus searah adalah generator yang menghasilkan arus listrik searah. Perbedaan antara kedua generator terletak pada bentuk dan jumlah cincin luncur di mana setiap cincin berhubungan setiap ujung kumparan. Pada generator arus searah hanya terdapat sebuah cincin yang terbelah di tengahnya yang disebut cincin belah dan komutator. Sedangkan pada generator arus bolak-balik terdapat dua cincin.

  • Generator AC

Prinsip kerja dari generator AC adalah saat ujung kumparan yang berada di dalam medan magnetik terhubung pada cincin 1 dan cincin 2 maka terjadi arus induksi pada kumparan. Arus induksi ini mengalir melalui brush sehingga lampu menyala. Saat posisi kumparan tegak lurus terhadap arah medan magnetiknya, arus induksi berhenti mengalir sehingga lampu padam.
Beberapa saat setelah kumparan melanjutkan putarannya, arus listrik induksi mengalir kembali dalam kumparan tetapi dengan arah yang berbeda sehingga lampu menyala kembali. Karena terjadi bolak-baliknya arus listrik yang dihasilkan maka disebut arus bolak-balik. Grafik arus yang dihasilkan dari generator AC adalah berupa grafik sinusoidal (terdapat gunung dan lembah). Alat elektronik yang menggunakan prinsip kerja dari Generator AC adalah kipas angin, kulkas, TV, setrika.

  • Generator DC

Prinsip kerja dari generator DC adalah salah satu belahan pada komutator selalu memiliki kutub magnet lalu medan magnet dihubungkan pada magnet tersebut. Hal ini menyebabkan arah arus listrik induksi yang mengalir dalam satu arah  yang menyebabkan lampu menyala hanya sekali sehingga dinamakan arah arus listrik searah.
Grafik arus yang dihasilkan dari generator DC adalah grafik berpundak-pundak.  Alat elektronika yang menggunakan generator DC biasanya terdapat power supply pada elektronik tersebut contohnya laptop, kipas pendingin pada CPU (Central Processing Unit), dan lainnya.

2. Transformator


Fungsi transformator adalah menyalurkan energi listrik dari tegangan yang sangat tinggi ke tegangan yang lebih rendah. Transformator sering dikenal dengan nama Trafo. Biasanya digunakan pada gardu-gardu listrik yang memiliki tegangan listrik yang sangat tinggi (High Voltage). Nilainya  dapat berjuta-juta Volt.
Dari gardu listrik ini dihubungkan ke Trafo untuk didistribusikan ke rumah-rumah penduduk sehingga tegangan yang didapat rumah-rumah lebih rendah. Quipperian bisa membayangkan apabila tidak ada Trafo, maka tegangan listrik di rumah kita bisa sangat tinggi dan hal itu dapat membahayakan sekali lho untuk kelangsungan hidup manusia. So, let’s say thanks to Faraday!

  • Transformator Step-up dan Step-down

Transformator memiliki 2 jenis yaitu transformator step-up dan transformator step-down. Transformator step-up adalah transformator yang digunakan untuk menaikkan tegangan listrik. Ciri-ciri dari transformator step-up adalah lilitan sekundernya lebih banyak dibandingkan lilitan primer (Ns > Np). Sedangkan Transformator step-down adalah transformator yang digunakan untuk menurunkan tegangan listrik. Ciri-ciri dari transformator step-down adalah lilitan primernya lebih banyak dibandingkan lilitan sekundernya (Np > Ns). Rumusan matematis dari transformator adalah sebagai berikut:

Di mana
Np = lilitan primer
Ns = lilitan sekunder
Vp = tegangan primer (Volt)
VS = tegangan sekunder (Volt)
Is = kuat arus sekunder (A)
Ip = kuat arus primer (A)

  • Komponen Transformator

Salah satu penggunaan komponen transformator juga dapat dipakai pada kendaraan contohnya motor vespa dan mobil. Komponen tersebut adalah Induktor Ruhmkorff. Fungsi induktor Ruhmkorff adalah memberikan tegangan listrik pada mesin sehingga menghasilkan energi mekanik yang sangat tinggi sehingga kendaraan tersebut dapat bergerak.  
Prinsip kerja Induktor Ruhmkorff adalah jumlah lilitan pada kumparan sekundernya berjumlah lebih banyak daripada jumlah lilitan pada kumparan primernya sehingga menghasilkan ggl induksi yang lebih besar yang menyebabkan tegangan yang didapat juga lebih tinggi.
Induktor Ruhmkorff ini sering dikenal dengan nama Koil. Induktor ini “berupa koil dan interuptornya berupa platina” di dalam suatu kendaraan. Tingginya tegangan listrik yang dihasilkan pada bagian sekundernya bisa menimbulkan loncatan bunga api (korona) pada bagian busi kendaraan tersebut. Hal ini terjadi karena adanya aliran gas bakar seperti bensin dari karburator akan terjadi pembakaran pada mesin kendaraan tersebut, sehingga dapat menghasilkan tegangan yang sangat tinggi.
Bagaimana Quipperian sudah mulai memahami aplikasi industri elektromagnetik dalam kehidupan sehari-hari? Masih sangat banyak lho aplikasi teknologi yang menggunakan konsep-konsep Fisika di dalam keseharian kita.  Makanya, ayo langganan Quipper Video karena masih banyak penjelasan mengenai mapel Fisika dari tutor-tutor keren. Lewat Quipper Video, belajar Fisika kamu pasti makin menyenangkan. Buruan daftar, ya!
Sumber:

  • Kanginan, Marthen. 2006. Seribu Pena Fisika untuk SMA Kelas XII. Jakarta : Penerbit Erlangga.
  • Sutrisno, Wita. Penerapan Industri Elektromagnetik. Bandung : Kemdikbud PPPTK IPA
  • https://blogs.itb.ac.id/el2244k0112211029ardinathasanjayaputra/
  • (Generator AC DC, Miscellanous Subject and, & Preparing Equipment Specifications)

Penulis: William Yohanes



DISKON s/d Rp600.000. Kode promo: CERMAT Daftar Sekarang