Materi IPA Kelas 9 SMP MTs Kurikulum 2013 Induksi Elektromagnetik

Materi IPA Kelas 9 SMP MTs Kurikulum 2013 Induksi Elektromagnetik

Amongguru.com. Induksi elektromagnetik merupakan peristiwa timbulnya arus listrik akibat perubahan fluks magnetik.

Fluk magnetik dapat diartikan sebagai banyaknya garis gaya magnet yang menembus suatu bidang.

Induksi elektromagnetik pertama kali diselidiki oleh seorang Ilmuwan dari Jerman bernama Michale Faraday.

Pada tahun 1821 Michael Faraday berhasil membuktikan bahwa perubahan medan  magnet dapat menimbulkan arus listrik.

Di dalam percobaannya, Faraday menggunakan galvanometer, yaitu alat yang digunakan untuk mendeteksi adanya arus listrik kecil.

Gaya gerak listrik yang timbul akibat adanya perubahan jumlah garis gaya magnet dinamakan GGL Induksi, Sedangkan arus yang mengalir disebut arus Induksi dan peristiwanya disebut Induksi Elektromagnetik.

Beberapa faktor yang memengaruhi besarnya GGL Induksi sebagai berikut.

  1. Kecepatan perubahan medan magnet; semakin cepat perubahan medan magnet, GGL induksi yang timbul semakin besar.
  2. Jumlah lilitan; semakin banyak jumlah lilitannya, GGL induksi yang timbul semakin besar.
  3. Kekuatan magnet; semakin kuat gejala kemagnetannya, maka GGL induksi yang timbul Juga semakin besar.

Alat-alat Yang Menggunakan Prinsip Kerja Induksi Elektromagnetik

1. Generator

Generator adalah alat yang digunakan untuk merubah 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).

(a) Generator AC, (b) Generator DC

Generator AC atau alternator dapat menghasilkan arus listrik bolak-balik dengan cara menggunakan cincin ganda, sedangkan generator DC dapat menghasilkan arus listrik searah dengan cara menggunakan komutator (cincin belah).

2. Dinamo AC-DC

Dinamo adalah generator yang relatif kecil seperti yang digunakan pada sepeda. Mengapa lampu sepeda kayuh dapat menyala meskipun tidak diberi baterai? Mengapa nyala lampu akan semakin terang apabila kita mengayuh pedal sepeda dengan lebih cepat?

Ternyata pada sepeda terdapat dinamo yang berfungsi sebagai sumber energi listrik untuk menyalakan lampu.

Dinamo adalah alat yang berfungsi untuk merubah energi gerak menjadi listrik. 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.

Dinamo AC/DC

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.

Dinamo sepeda

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.

3. Transformator

Transformator

Salah satu cara menaikkan atau menurunkan tegangan listrik adalah dengan menggunakan 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.

(a) Transformator Step Down, (b) Transformator Step Up

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

Lilitan primer yang mendapat tegangan AC akan menginduksi inti besi hingga menjadi magnet. Perubahan arah arus AC membuat medan magnet yang terbentuk berubah-ubah, sehingga menghasilkan tegangan AC pada ujung-ujung kumparan sekunder.

Besar kecilnya tegangan keluaran yang dihasilkan transformator sangat dipengaruhi oleh jumlah lilitan pada kumparan primer dan sekunder.

Jika jumlah lilitan primernya lebih banyak daripada jumlah lilitan sekunder, maka tegangan pada kumparan sekunder juga akan lebih kecil daripada tegangan pada kumparan sekunder, dan transformator tersebut disebut transformator step down.

Akan tetapi, jika jumlah lilitan primernya lebih sedikit daripada jumlah lilitan sekunder, maka tegangan pada kumparan sekunder akan lebih besar daripada tegangan pada kumparan primer, dan transformator tersebut disebut transformator step up.

Pada transformator ideal, energi listrik yang masuk ke dalam kumparan primer akan dipindahkan seluruhnya ke dalam kumparan 100% atau secara matematis dituliskan sebagai berikut.

Pada kenyataannya, tidak pernah dapat dibuat tranformator dengan efisiensi mencapai 100% (ideal), karena biasanya sebagian besar energi listrik . yang masuk ke dalam kumparan primer akan diubah menjadi kalor.

Perubahan energi listrik menjadi kalor ini salah satunya disebabkan oleh adanya arus Eddy pada inti besinya

Perhitungan efisiensi trafo (η) yang tidak ideal tersebut dapat dilakukan dengan menggunakan rumus berikut.

Keterangan:

Pout = daya listrik pada kumparan sekunder.
Pin = daya listrik pada kumparan primer.

Contoh Soal :

Sebuah transformator memiliki 300 lilitan primer dan 30 lilitan sekunder. Jika tegangan pada lilitan primer adalah 220 volt, tentukan:

  • tegangan pada lilitan sekunder;
  • arus listrik yang mengalir pada lilitan sekunder, kika arus listrik yang mengalir pada lilitan primer sebesar 0,5 mA;
  • efisiensi trafo; dan
  • jenis transformator.

Diketahui:

Np = 300 lilitan

Ns = 30 lilitan

Vp = 220 volt

Ip = 0,5 mA

Ditanya:

  • Tegangan sekunder (Vs)
  • Arus sekunder (Is)
  • Efisiensi trafo (η)
  • Jenis transformator

Jawab :

  • Tegangan sekunder (Vs)

  • Arus sekunder (Is)

  • Efisiensi trafo (η)

  • Jenis trafo

Karena Vp > Vs dan Np > Ns, maka transformator tersebut adalah transformator step down

Baca juga :

Demikian ulasan materi IPA Kelas 9 SMP MTs Kurikulum 2013 Induksi Elektromagnetik. Semoga bermanfaat.

Tinggalkan Balasan