Induksi Elektromagnetik

Induksi Elektromagnetik merupakan peristiwa timbulnya arus listrik akibat perubahan fluks magnetik.

Fluks magnetik adalah banyaknya garis gaya magnet yang menembus suatu bidang.

Menurut Faraday, listrik dapat dihasilkan dengan cara menggerakkan magnet batang keluar masuk kumparan. Temuan ini diterapkan pada generator listrik yang mengubah energi gerak

 menjadi energi 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.

Faktor-faktor yang mempengaruhi besar gaya gerak listrik (GGL) induksi:

1. Kecepatan putaran kumparan

Semakin cepat putaran kumparan, GGL induksi yang timbul semakin besar.

2. Jumlah lilitan

Semakin banyak jumlah lilitannya, GGL induksi yang timbul semakin besar.

3. Kekuatan magnet

Semakin kuat kemagnetannya, GGL induksi yang timbul semakin besar.

Alat-alat yang menggunakan prinsip kerja induksi elektromagnetik 

a. Generator

Generator adalah alat yang digunakan untuk mengubah 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). 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).

Gambar  (a) Generator AC, (b) Generator DC

b. Dinamo AC-DC

Gambar  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 mengubah energi gerak menjadi listrik.

Gambar Dinamo Sepeda

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. Perbedaan dinamo dengan generator terletak ada 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.

c. 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.

Gambar (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 lilitan sekunder. Perubahan arah arus AC membuat medan magnet yang terbentuk berubah-ubah, sehingga menghasilkan tegangan AC pada ujung-ujung kumparan sekunder. Inti besi digunakan dengan tujuan untuk memperkuat medan magnet yang dihasilkan.

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 primer, dan transformator tersebut disebut transformator stepdown.

Namun, 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 sekunder. Hal ini mengakibatkan besar efisiensi transformator menjadi 100% atau secara matematis dituliskan sebagai berikut.

dengan:

Pout = daya listrik pada kumparan sekunder (W)

Pin = daya listrik pada kumparan primer (W)

Contoh Soal Transformator

Sebuah transformator memiliki 300 lilitan primer dan 30 lilitan

sekunder. Diketahui tegangan pada lilitan primer adalah 220 volt.

a. Tentukan besar tegangan pada lilitan sekunder.

b. Jika arus listrik yang mengalir pada lilitan primer sebesar 0,5 mA, berapakah arus listrik yang mengalir pada lilitan sekunder?

c. Tentukan efisiensi transformator.

d. Tentukan jenis transformator.

Diketahui:

Np = 300 lilitan

Ns = 30 lilitan

Vp = 220 volt

Ip = 0,5 mA

Ditanya:

a. Tegangan sekunder (Vs)

b. Arus sekunder (Is)

c. Efisiensi transformator (η)

d. Jenis transformator

Jawab :

Latihan Soal :

1. Sebutkan Faktor-faktor yang mempengaruhi besar gaya gerak listrik (GGL) induksi !
2. Sebutkan alat-alat yang menggunakan prinsip kerja induksi elektromagnetik!

3. Apa yang kalian ketahui tentang :

    a. Transformator Step-Down

    b. Transformator Step-Up

4. Sebuah transformator memiliki 1.500 lilitan primer dan 300 lilitan sekunder. Bila tegangan sekunder transformator tersebu 3 volt dan arus primernya 4 mA, berapakah tegangan primer dan arus sekundernya?

5. Sebutkan kemagnetan dalam produk teknologi!

Baca Juga : 

Kemagnetan dalam Produk Teknologi

Referensi : 

• Buku Guru Kelas 9 Ilmu Pengetahuan Alam Kementerian Pendidikan dan Kebudayaan 2018
• Buku Guru Siswa 9 Ilmu Pengetahuan Alam Kementerian Pendidikan dan Kebudayaan 2018