Induksi, Elektromagnetik, dan, Latihan, Soal

Induksi Elektromagnetik dan Latihan Soal ~ Plassa (Panet Studi Sains).
a. Induksi Elektromagnetik

Induksi elektromagnetik adalah terjadinya perubahan jumlah garis gaya magnet atau perubahan kekuatan medan magnet dalam kumparan. Perubahan medan magnet dalam kumparan menimbulkan GGL pada ujung-ujung kumparan. GGL hasil induksi elektromagnet disebut GGL induksi.

Induksi elektromagnet dapat terjadi jika:

1. Kutub magnet bergerak masuk-keluar (mendekat-menjauh) terhadap kumparan, jumlah garis gaya yang memotong kumparan berubah-ubah. Perubahan jumlah garis gaya magnet menyebabkan beda tegangan pada ujung-ujung kumparan sehingga jarum galvanometer bergerak ke kiri dan ke kanan.Induksi elektromagnet juga dapat terjadi ketika magnet berputar di dekat kumparan atau kumparan berputar di dekat magnet. Contohnya: generator.

2. Arus listrik searah disambung-putus dengan cepat pada kumparan primer didekat kumparan sekunder. Sesaat ketika saklar ditutup, arus listrik menyebabkan timbulnya medan magnet sesaat sehingga perubahan medan magnet yang sesaat tersebut menyebabkan terjadinya GGL pada kumparan sekunder. Namun ketika arus listrik mengalir, medan magnet sudah stabil (tetap) sehingga pada kumparan sekunder tidak timbul GGL dan jarum kembali ke nol dan diam. Sesaat ketika saklar dibuka terjadi perubahan medan magnet pada kumparan primer yang menyebabkan timbulnya GGL pada kumparan primer, dan menyebabkan jarum galvanometer menyimpang sesaat, tetapi arahnya berlawanan dengan simpangan jarum ketika saklar ditutup. Contoh alat yang bekerja dengan sistem ini adalah induktor Rumkorff. Alat ini digunakan pada alat pengapian mobil atau sepeda motor. Pada induktor Rumkorff, arus listrik disambung-putus dengan sangat cepat.

3. Arus listrik bolak-balik dialirkan pada kumparan primer sehingga pada kumparan primer terjadi perubahan medan magnet secara terus-menerus. Kumparan sekunder yang dililitkan pada inti yang sama dengan kumparan primer mengalami perubahan medan magnet atau garis gaya magnet, sehingga pada ujung-ujung kumparan sekunder timbul GGL. Contoh alat yang bekerja dengan sistem ini adalah transformator (trafo).

GGL induksi dipengaruhi oleh beberapa faktor, antara lain:

1. Jumlah lilitan kawat. Makin banyak jumlah lilitan kawat, makin besar GGL induksi pada ujung-ujung kumparan.

2. Kecepatan gerak magnet (kecepatan putaran magnet). Makin cepat gerak magnet atau putaran magnet, makin besar GGL indukgi pada ujung-ujung kumparan kawat. Ini Sama artinya dengan selang waktu pembahan garis gaya magnet makin singkat.

3. Kekuatan medan magnet. Makin kuat medan magnet (gaya tarik magnet), makin besar GGL yang timbul pada ujung-ujung kumparan kawat.

b. Transformator

Transformator (trafo) adalah alat yang berfungsi untuk mengubah tegangan dan arus listrik bolak-balik. Trafo terdiri dari dua kumparan yang dililitkan pada inti besi. Kumparan yang dihubungkan dengan sumber tegangan dinamakan kumparan primer dan kumparan yang menghasilkan GGL baru dinamakan kumparan sekunder. Tegangan yang diberikan pada kumparan primer disebut tegangan primer dan tegangan yang dihasilkan kumparan sekunder disebut tegangan sekunder. Arus listrik yang mengalir pada kumparan primer disebut arus primer dan arus yang mengalir pada kumparan sekunder disebut arus sekunder.

Trafo yang digunakan untuk menaikkan tegangan dinamakan step up transformator (trafo step up) dan trafo yang digunakan untuk menurunkan tegangan dinamakan step down transformator (trafo step down). Prinsip trafo pada trafo berlaku ketentuan dalam bentuk persamaan seperi berikut.

C. Efisiensi Transformator
Efisiensi trafo menunjukkan kemampuan trafo untuk menghasilkan daya keluar yang sama dengan daya masuk. Dirumuskan, sebagai berikut:

Keterangan:
Ps = daya sekunder (daya output) (watt)
Pp = daya primer (daya input) (watt)
ή = efisiensi trafo (%)
V = tegangn trafo (volt)
i = kuat arus pada trafo (ampere)

Beberapa cara yang dapat dilakukan untuk mengurangi panas pada trafo sehingga membuat efisiensinya mendekati 100%, yaitu:
1. Mengalirkan udara dingin pada trafo.
2. Melapisi trafo dengan bahan pendingin.
3. Inti besi dibuat berbentuk lempengan.

D. Latihan Soal
1. Jika dinamo sepeda berputar makin cepat, maka lampu sepeda menyala . . .
A. terang karena medan magnet pada dinamo makin kuat, sehingga arus pada lampu makin besar
B. terang karena perubahan medan magnet dinamo makin cepat, sehingga GGL makin besar
C. redup karena kumparan sulit memotong garis gaya magnet, sehingga GGL pada makin kecil

D. terang, karena perubahan medan magnet  pada dinamo makin cepat, sehingga  hambatan dinamo makin kecil      

2. Perhatikan gambar kumparan kawat dan pernyataan berikut:
1. Ketika saklar ditutup, jarum galvanometer menyimpang sesaat kemudian kembali ke nol.

2. Saat saklar ditutup, jarum galvanometer menyimpang ke kanan dan menunjuk angka tertentu hingga saklar dibuka.

3. Saat saklar dibuka, jarum galvanometer menyimpang sesaat kemudian kembali ke nol.

4. Ketika arus listrik mengalir pada kumparan P, jarum galvanometer menyimpang ke kanan ke kiri hingga saklar dibuka.

pernyataan yang benar adalah . . . .
A. 1 dan 2  C. 2 dan 4
B. 1 dan 3  D. 3 dan 4

3. GGL pada ujung-ujung kumparan terjadi jika pada kumparan . . . .
A. terdapat medan magnet yang kuat
B. terdapat sejumlah garis gaya magnet yang tetap
C. berada di sekitar medan magnet yang kuat
D. terjadi perubahan jumlah garis gaya magnet

4. Kumparan primer trafo terdiri dari 1.000 lilitan dan kumparan sekundernya terdiri 180 lilitan. Jika tegangan pada kumparan primer terukur 220 V, maka tegangan ujung-ujung kumparan sekunder adalah...

A. 1.222,2 V
B. 818,2 V
C. 120 V
D. 39,6 V

5. Perhatikan diagram trafo berikut:

Jumlah lilitan sekunder trafo tersebut?
A. 550 lilitan
B. 1.000 lilitan
C. 2.000 lilitan
D. 10.000 lilitan

6. Perhatikan tabel tentang trafo:

Yang termasuk jenis trafo step up adalah ...
A.     1dan2
B.     1dan3
C.     2dan4
D.     3dan4

7. GGL pada ujung-ujung kumparan terjadi jika pada kumparan . . .
A. terdapat medan magnet yang kua
B. terdapat sejumlah garis gaya magnet yang tetap
C. berada di sekitar medan magnet yang kuat
D. terjadi perubahan jumlah garis gaya magnet

8. Kumparan primer trafo terdiri dari 1.000 lilitan dan kumparan sekundernya terdiri 180 lilitan. Jika tegangan pada kumparan primer terukur 220 V, maka tegangan ujung-ujung kumparan sekunder adalah
A. 1.222,2 V
B. 818,2 V
C. 120 V
D. 39,6 V

9. Perhatikan skema trafo berikut:

Kuat arus sekunder pada trafo tersebut adalah . .
A.    22 A
B.     7,5 A
C.     5,5 A
D.    0,88 A