Penerapan Induksi Elektromagnetik

Penerapan Induksi Elektromagnetik

Sesudah >

GENERATOR

Suatu sistem yang merubah energi mekanik menjadi energi listrik dengan prinsip kerja berdasarkan peristiwa induksi (hukum Faraday). Besarnya GGL induksi yang timbul di dalam kumparan adalah:

e = -N dF/dt dengan F = Fo cos wt ; dF/dt = wFo sin wt ; sehingga:

e = e _maks sin wt

e _maks = N w Fo = N w A B

TRANSFORMATOR

Alat untuk mengubah tegangan listrik bolak-balik. Prinsip kerjanya bedasarkan pemindahan daya/energi listrik dari kumparan primer ke kumparan sekunder dengan cara induksi.

Trafo umum V₂/N₂ = V₁/N₁

Trafo:

• Step up : V₂ > V₁

• Step down: V₁ > V₂

Transforrnator ideal:

P_in = P_out atau V₁I₁ = V₂I₂

V₁/V₂ = I₂/I₁

Transfomator tak ideal:

P_in ¹ P_out ; P_out = h P_in

h = P_out/P_in x 100%

h = efisiensi transformator

ARUS PUSAR

Arus yang timbul dalam suatu logam/penghantar yang bergerak di dalam medan magnet.Umumnya merugikan karena dapat menimbulkan kalor (kerugian energi), dapat dikurangi dengan memecah-mecah penghantar tersebut.

Pemanfaatan arus pusar:

1. Alat pemanas induksi

2. Redaman elektromagnetik/rem magnetik

Contoh:

1. Kawat PQ yang panjangnya l digeser mendatar dengan kecepatan v pada rangkaian ABCD dengan hambatan R. Geseran kawat PQ memotong tegak lurus medan magnet homogen B. Jika potensial dititik P lebih besar daripada potensial di titik Q. hitunglah besar dan arah gaya F yang timbul akibat gerak kawat PQ tersebut !

Jawab:

Karena potensial di titik P lebih besar dari titik Q maka arah arus (elektron) mengalir dari Q ke P. sehingga berdasarkan kaidah Lorentz maka arah gaya F harus ke kiri. Besar gaya F adalah: F= l I B sin q ® (sin q= 1) ................(1)  I = e/R = l v B/R ............................(2) gabungkan persamaan (1) dan (2), maka: F = (l² V B²)/R

2. Sebatang kawat panjang 20 cm diputar pada satu ujungnya dengan frekuensi 2 put/detik di dalam medan magnet ^ bidang putar. Hitung GGL imbas yang terjadi jika B = 0,3 tesla !

Jawab:

Fawal = B . Aawal = 0,3 x 0 = 0 f = 2 Hz ® T= 1/f = ½ detik Jadi dalam waktu , ½ detik luasan yang dilingkungi fluks magnetik adalah: Aakhir = p R² ®  R = jari-jari/panjang kawat = 0,2 m Fakhir = B . Aakhir = 0,3 . (0,2)² . p  Fakhir = 12 x 10-3 p Wb.

Jadi e = - N dF/dt =- N (Fakhir - Fawal)/dt = -1.12 x 10^-3 p volt

3. Sebuah solenoida memiliki jumlah lilitan sebanyak 100 buah. Panjang dan luas penampang solenoida berturut-turut 75 cm dan 25 cm².

Hitunglah:

(a) Induktansi diri solenoida

(b) Energi yang dihasilkan oleh peristiwa Induksi diri, bila arus listrik yang mengalir 10 A.

(c) Besar GGL induksi diri yang terjadi, bila dalam waktu 5 detik kuat arus berubah menjadi 2,5 A.

Jawab:

(a) Induksi diri dari solenoida adalah:

L = mo N² A/l = [4p .10^-7(100)².25.10^-4]/[75.10^-2] = 3/4p.10^-5

(b) Energi yang dihasilkan, bila I = 10 A adalah:

W = 1/2 LI² = 1/4 . 4/3p10^-5(10)² = 1/3p.10^-3 joule

(c) Besar GGL induksi diri bila kuat arus berubah menjadi 2,5 A adalah:

E = - L dI/dt = - 4/3p10^-5 (10^-2,5/5)

E = -4/3p .10^-5 . 3/2 = -2 p 10^-5 volt

4. Kumparan sekunder suatu transformator step-down terdiri 2 bagian yang terpisah masing-masing 150 volt den 30 volt. Kumparan primer terdiri 1100 lilitan dan dihubungkan dengan tegangan 220 volt. Jika arus pada kumparan primer 0,2 A, hitung arus dan lilitan masing-masing kumparan sekunder !

Jawab:

Efisiensi trafo tidak diketahui ® dianggap h = 100%

V_S1 . I_S1 = V_P . I_P ® I_S1 =220 x 0,2/150 = 44/150 A

V_P / V_S1 = N_P / N_S1 ® N_S1 = 150/200 x 1100 = 750 lilitan

V_S2 . V_S2 = V_P . I_P ® I_S2 = 220 x 0,2/30 = 44/30 A

V_P / V_S2 = N_P / N_S2 ® N_S2 30 / 220 x 1100 = 150 lilitan