Induksi Elektromagnetik (Artikel Materi IPA SMP/MTs Kelas 9) ✓ Konsep listrik & magnet yaitu dua hal yg tak terpisah, keduanya saling berhubungan. Tahukah kamu, bagaimana relasi antara kedua desain tersebut? Jika pada bab sebelumnya ananda sudah memahami bahwa di sekeliling arus listrik terdapat medan magnet, pada bab ini ananda akan mempelajari apakah medan magnet dapat menimbulkan kelistrikan? Berdasarkan desain tersebut, apa saja penerapannya? Untuk mengerti hal-hal tersebut, pelajari bagian ini dgn saksama.
Daftar Isi
1. Pengertian Induksi Elektromagnetik
2. Faktor-Faktor yg Memengaruhi GGL Induksi Elektromagnetik
3. Penerapan Induksi Elektromagnetik
4. Pengertian Listrik Searah & Bolak-Balik
Daftar Isi
Induksi Elektromagnetik (Artikel Materi IPA SMP/MTs Kelas 9)
1. Pengertian Induksi Elektromagnetik
Sesudah adanya penemuan Oersted yg menyatakan bahwa di sekitar penghantar berarus listrik terdapat adanya medan magnet, kemudian para mahir Fisika mulai mencari efek kebalikannya. Jika di sekitar penghantar berarus listrik terdapat adanya medan magnet, apakah medan magnet pula mampu menciptakan arus listrik? Jika bisa, bagaimana caranya? Ahli Fisika yg berkebangsaan Inggris bernama Michael Faraday (1791–1867) sudah melaksanakan serangkaian eksperimen perihal induksi elektromagnetik.
Pada saat kita menggerak-gerakan magnet batang ke dlm & ke luar kumparan, ternyata hal tersebut menciptakan amperemeter menjadi menyimpang.
Hal tersebut menjadikan bukti bahwa pada ujung-ujung kumparan terjadi selisih memiliki potensi yg disebut GGL induksi (gaya gerak listrik induksi). Selanjutnya GGL inilah yg membuat adanya arus listrik di dlm kumparan. Peristiwa terjadinya GGL induksi pada ujung-ujung komponen karena adanya perubahan medan magnet di dlm kumparan disebut induksi elektromagnetik. Untuk besar kecilnya medan agnet yg menembus kumpaan bisa digambarkan dgn banyaknya garis gaya yg masuk ke dlm kumparan tersebut.
Dari gambar di atas tersebut mampu dijelaskan selaku berikut:
- Pada waktu kita menggerakkan magnet batang masuk ke dlm kumparan, ini memiliki arti medan magnet yg menembus kumparan membesar (menguat). Sehingga hal tersebut mengakibatkan GGL & arus listrik pada kumparan.
- Pada waktu kita mendiamkan magnet batang di dlm kumparan, maka GGL & arus listriknya tak timbul walaupun garis gaya yg menembus kumparan banyak sekali.
- Pada waktu kita mengeluarkan magnet dr dlm kumparan, maka GGL & arus listrik pada kumparan timbul kembali, tetapi dlm arah sebaliknya.
Ternyata, GGL & arus listrik dlm kumparan tersebut akan muncul apabila magnet batang selalu bergerak di dlm kumparan. Sehingga apakah yg mengakibatkan terjadinya arus listrik? GGL & arus listrik akan timbul di dlm kumparan jika jumlah medan magnet yg menembus kumparan berganti. Dari hal tersebut mampu kita simpulkan bahwa timbulnya GGL & arus listrik pada suatu penghantar disebabkan oleh karena perubahan banyaknya medan magnet yg melingkupi penghantar tersebut. Arus listrik yg timbul akhir insiden tersebut dinamakan arus induksi elektromagnetik. Sementara itu untuk beda berpeluang di antara ujung-ujung penghantar dinamakan GGL induksi elektromagnetik. Banyaknya medan magnet yg menembus suatu penghantar dinamakan fluks magnetik. Dengan demikian bisa kita dibilang bahwa terjadinya GGL & arus induksi elektromagnetik disebabkan oleh karena pergantian fluks magnetik yg menembus suatu penghantar.
2. Faktor-Faktor yg Memengaruhi GGL Induksi Elektromagnetik
Gaya gerak listrik induksi & arus induksi di suatu kumparan akan terjadi jika ada perubahan medan magnet yg menembus kumparan tersebut. Apakah saja yg memengaruhi besar kecilnya GGL induksi? Gerakan magnet sungguh berpegaruh kepada terjadinya arus induksi pada kumparan. Kecepatan gerakan magnet masuk & keluar kumparan menunjukkan kecepatan pergantian medan magnet. Apabila makin cepat pergeseran medan magnetnya, maka akan makin besar GGL induksi yg terjadi di kumparan. Begitu pula dgn jumlah lilitan. Apabila bertambah banyak jumlah lilitan suatu penghantar, maka akan semakin besar GGL induksi yg terjadi di kumparan. Besar kecilnya kekuatan medan magnet pula sungguh besar lengan berkuasa kepada besarnya GGL induksi yg terjadi pada kumparan. Apabila kian besar GGL induksi, maka arus induksi yg terjadi akan makin besar pula. Sehingga kita mampu menyimpulkan megenai aspek-aspek yg memengaruhi besar kecilnya GGL induksi antara lain
- kecepatan perubahan medan magnet
- banyaknya lilitan
- besarnya medan magnet.
Apabila kita akan membuat alat yg mampu menciptakan GGL induksi yg besar, maka kita mesti menimbang-nimbang faktor-faktor tersebut.
3. Penerapan Induksi Elektromagnetik
a. Transformator
Mengapa cara biar listrik milik PLN yg bertegangan tinggi mampu dipakai untuk menyalakan perlengkapan mirip halnya untuk menyalakan setrika listrik & perlengkapan listrik yg lainnya? Tentunya listrik yg bertegangan tinngi tersebut mesti diturunkan terlebih dulu sampai menjadi 220 volt. Terus bagai mana caranya? Jika kita perhatikan PLN biasanya akan menciptakan gardu listrik, di sinilah kuncinya karena di dlm gardu lisrik tersebut terdapat suatu alat yg disebut transformator. Fungsi transformator ialah untuk menurunkan & memaksimalkan tegangan bolak balik.
Pada hakikatnya transformator sederhana terdiri dr 2 lilitan kawat yg terpisah antara satu sama yg lainnya, yakni 1). lilitan primer (masukan) & 2). lilitan sekunder (keluaran). Dengan mengubah jumlah banyaknya lilitan sekunder transformator bisa menurunkan atau mengoptimalkan tegangan listrik.
Bagaimanakah prinsip kerja transformator itu? Teman – sobat telah mengenali bahwa arus listrik pada kumparan terjadi balasan adanya pergeseran medan magnet yg ada di sekitar kumparan tersebut. Hal tersebut pula terjadi pada transformator. Pada dikala kumparan primer dihubungkan dgn tegangan bolak-balik, besar & arah medan magnet yg ditimbulkan oleh kumparan primer tersebut akan selalu berganti. Kemudian kumparan sekunder berada di erat kumparan primer sehingga pergantian medan magnet yg menembusnya menyebabkan terjadinya GGL induksi pada kumparan sekunder. Besar & kecilnya tegangan yg dihasilkan kumparan sekunder tersebut tergantung pada jumlah banyaknya lilitan. Jika jumlah dr lilitan kumparan sekunder lebih banyak dr pada jumlah lilitan kumparan primer, maka hal tersebut menciptakan transformator akan mengoptimalkan tegangan. Transformator tersebut disebut transformator penaik tegangan (transformator step up). Jika jumlah lilitan kumparan sekunder lebih minim dibandingkan dgn jumlah lilitan kumparan primer, maka transformator akan menurunkan tegangan. Transformator ini dinamakan transformator penurun tegangan (transformator step down). Dari kedua kondisi tersebut maka tegangan listrik akan sepadan dgn jumlah lilitannya. Secara matematisnya mampu dijelaskan selaku berikut:
– Transformator Ideal
Adalah transformator yg pada kumparan sekundernya tak kehilangan energi. Semua energi listrik pada kumparan masukan didistribusikan ke kumparan keluaran oleh karenanya daya listrik pada kumparan primer adalah sama dgn daya listrik pada kumparan sekunder. Apabila daya listrik pada kumparan primer disebut P1 sedangkan untuk daya listrik pada kumparan sekunder disebut P2, dengan-cara matematis bisa kita dituliskan mirip yg berikut ini:
– Efisiensi Transformator
Sebetulnya insan mempunyai impian untuk membuat sebuah transformator yg ideal, yaitu transformator yg tak kehilangan energi antara masukan & keluarannya. Akan tetapi, di dunia ini tak ada yg sempurna, & kesempurnaan itu hanyalah milik Allah. Energi yg hilang pada transformator akan mengalami perubahan energi menjadi energi panas. Kehilangan energi ialah sangat mengusik kerja transformator, hal tersebut disebabkan karena tegangan keluarannya tak sesuai dgn tegangan hasil yg diharapkan. Dengan demikian transformator yg dijual di pasaran menuliskan nilai toleransi yg masih dapat dipakai. Nilai Toleransi tersebut berhubungan dgn efisiensi transformator yaitu perbandingan antara daya sekunder & daya primer. Secara matematis mampu kita dituliskan selaku berikut:
Transformator ideal mempunyai efisiensi 100 % sehingga daya masukan transformator ini ialah sama dgn daya keluarannya.
– Penggunaan Transformator
1) Rangkaian Alat-Alat Elektronik
Pada alat-alat elektronik, transformator banyak dipakai untuk menurunkan tegangan dr jaringan PLN. Hal tersebut disebabkan alat-alat elektronik memakai tegangan rendah, yaitu berkisar antara 3 Volt hingga dgn 12 Volt. Transformator yg digunakan yaitu transformator penurun tegangan atau transformator step down. Pada umumnya, transformator disandingkan dgn rangkaian listrik penyearah sebelum dipakai untuk alat elektronik kita. Rangkaian hasil paduan transformator, rangkaian penyearah, & perata arus ini disebut pula selaku adaptor. Nama lain dr adaptor yg sering dipaaki pada laboratorium yaitu catu daya.
2) Mentransmisikan Daya Listrik
Pada gardu listrik terdapat transformator yg mempunyai fungsi untuk menurunkan atau mengoptimalkan tegangan. Dari sumber pembangkit listriknya, generator listrik bisa menciptakan tegangan sekitar 10.000 volt. Akan tetapi, untuk mencapai kawasan yg jauh, tegangan ini mesti dinaikkan menggunakan transformator hingga mencapai besaran sekitar 150.000 volt. Hal tersebut dikerjakan untuk mengatasi kehilangan energi akibat mentransmisikan listrik melalui kawat penghantar yg mempunyai hambatan sangat besar. Sesudah mencapai kawasan tertentu, biasanya di dlm suatu kota, tegangan tinggi tersebut mesti diturunkan untuk berulang kali lewat beberapa gardu listrik hingga tegangan akhirnya 220 volt. Alat yg dipakai untuk menurunkan tegangan listrik tersebut adalah transformator.
3) Alat Las Listrik
Alat las listrik yaitu alat yg memanfaatkan rancangan pengubahan energi listrik menjadi energi panas. Alat ini dimanfaatkan untuk menyambungkan antara satu logam dgn logam yg yang lain. Las listrik mempergunakan prinsip kerja transformator, yaitu dgn cara mengoptimalkan arus listrik keluaran menjadi beberapa puluh atau beberapa ratus kali arus listrik masukan. Transformator yg digunakan untuk tujuan ini mempunyai lilitan kumparan keluaran yg jauh lebih minim dr lilitan kumparan masukannya. Perbandingan jumlah lilitan masukan & keluaran dapat meraih 100 : 1. Okeh karena itu, dgn mengalirkan arus sebesar 1 ampere saja pada masukan akan dihasilkan kokoh arus listrik sebesar 100 A pada keluarannya.
b. Generator
Cara PLN menghasilkan listrik yaitu dgn merubah energi yg lainnya menjadi energi listrik. Contoh energi lain yg dirubah menjadi energi listrik contohnya energi memiliki peluang air, energi gas, energi angin, & energi materi bakar minyak. Energi-energi tersebut diubah menjadi energi listrik dgn dibantu suatu alat yg disebut generator listrik atau dinamo listrik. Prinsip kerjanya dari generator listrik yakni dgn mengganti besar & arah medan magnet yg menembus suatu penghantar sehingga penghantar akan menghidupkan arus listrik. Komponen yg paling penting dlm suatu generotor yakni kumparan yg jumlah lilitannya banyak & medan magnet yg kekuatannya besar. Untuk mampu mengubah medan magnet mampu kita kerjakan dgn dua cara, yaitu dgn memutar kumparannya atau dgn memutar medan magnet. Dipasaran terdapat dua jenis generator, yakni generator AC & generator DC. Dari kedua jenis generator tersebut apakah perbedaannya?
– Generator Arus Bolak-Balik (Generator AC)
Adalah suatu alat yg bisa menciptakan arus & tegangan listrik bolak-balik. Generator AC sederhana mempunyai sebuah kumparan kawat yg ujungnya dihubungkan ke cincin. Ada dua cincin yg masing-masing menghubungkan ujung-ujung kawat penghantar. Kedua cincin tersebut dihubungkan dgn sikat karbon yg tak ikut berputar pada saat cincin berputar,
Apabila kumparan kawat digerakkan (diputar) searah fengan jarum jam, kumparan akan memangkas garis gaya magnet. Sebagai kesannya, besar & arah medan magnet yg menembus kumparan berganti & menciptakan arus listrik pada kumparan. Sikat karbon akan mengikat cincin A yg akan menghubungkan arus keluar dr kumparan & sikat dr cincin B akan menawan kembali masuk ke dlm kumparan. Pada waktu kumparan dlm keadaan sejajar dgn medan magnet, arus tak diinduksikan untuk sementara dlm waktu yg sungguh singkat sehingga kita tak merasakannya. Pada saat kumparan kawat terus berotasi, kembali arus akan diinduksikan dgn arah bertentangan & arus keluar dr cincin B, selanjutnya masuk ke cincin A. Selama putarannya, generator akan menghasilkan arus listrik yg besar & arahnya selalu berganti sehingga disebut pembangkit listrik bolak-balik.
– Generator Arus Searah
Salah satu acuan generator arus searah yaitu dinamo sepeda. Generator DC mirip – menyerupai dgn generator AC, akan tetapi cincinnya hanya satu saja. Cincin komutator itu dibelah & dipisahkan oleh isolator.
Pada waktu kumparan diputar searah dgn jarum jam, kumparan akan memangkas garis gaya magnet sehingga arus listrik akan diinduksikan keluar dr cincin A & masuk ke cincin B. Saat kumparan kawat sejajar dgn medan magnet, arus listrik tak diinduksikan sehingga arus listrik mati untuk beberapa waktu. Kemudian waktu kumparan diputar kembali, arus listrik pun akan diinduksikan kembali. Arah arus di keluaran akan sama walaupun arahnya di dlm kumparan berubah. Apabila kumparan terus diputar, pada kumparan akan terus terjadi arus induksi yg arahnya terus berganti. Akan tetapi, komutator akan menyebabkan arus & tegangan yg terjadi di keluaran senantiasa searah.
4. Pengertian Listrik Searah & Bolak-Balik
Arus listrik yg besar & arahnya berganti setiap ketika disebut selaku arus listrik bolak-balik atau arus listrik AC (Alternating Current). Arus listrik bolak-balik tersebut terjadi akhir adanya beda memiliki peluang (perbedaan tegangan) di antara ujung penghantar yg berubah-ubah. Beda memiliki potensi ini disebut tegangan bolak-balik (tegangan AC). Arus listrik pada jaringan PLN yakni salah satu contoh arus & tegangan bolak-balik. Apabila suatu baterai dihubungkan ke rangkaian, arus mengalir serah pada suatu arah. Arus tersebut dinamakan arus searah, atau DC (Direct Current). Sama halnya dgn arus searah, tegangan searah pun selalu tetap. Sumber searah disebut pula sumber tegangan searah alasannya adalah arus ditimbulkan oleh sumber tegangan. Contoh perlengkapan listrik yg menggunakan arus searah yaitu kalkulator, remote TV, jam,lampu senter & lain sebagainya.
Selengkapnya tentang materi pelajaran Ilmu Pengetahuan Alam kelas IX dapat di lihat melalui link berikut ini >>> Rangkuman Materi Pelajaran IPA SMP/ MTs Kelas 9
Baca pula : GAYA, GERAK DAN PERPINDAHAN ENERGI dan Kemagnetan