)uatan untuk 1 mol eletron 0 %,24 . 124 1,% . 1 /1! 0 !%." 3oulomb 0 1 faraday.
Hukum Faraday I Bunyi Bunyi hukum hukum 'arada 'araday y 1 yaitu yaitu 5)ass 5)assa a zat yang yang terben terbentuk tuk pada pada masing masing/ma /masin sing g elektr elektroda oda seban sebandin ding g denga dengan n kuat kuat arus arus listrik listrik yang yang mengal mengalir ir pada pada elektr elektroli olisis sis tersebut5
m = e . i . t / !."## $=i.t Dimana: m = massa zat yang dihasilkan gram! e = berat ekivalen = Ar #alensi #alensi = Mr#alensi Mr#alensi i = kuat arus listrik amper! t = waktu detik! $ = muatan listrik coulomb!
Hukum Faraday II Bunyi Bunyi hukum hukum 'araday 'araday 2 yaitu 5)assa 5)assa dari ma&am/ma& ma&am/ma&am am zat yang diendapkan diendapkan pada masing/masing masing/masing elektroda oleh sejumlah sejumlah arus listrik yang sama banyakny banyaknya a akan sebanding dengan berat ekialen masing/masing zat tersebut.5
m1 % m2 = e1 % e2 Dimana: m = massa zat gram! e = beret ekivalen = Ar#alensi = Mr#alensi
Selasa, 8 Maret 2000
ayo... belaja
Hukum Faraday 6imia 6elas 2 7 8eaksi 8edoks Dan 9lektrokimia
: Sebelum
222
Sesudah 7
Bio 'is 6im )at
1 1 1 1
tryout &r
tips u PRINSIP PERHITUNGAN ELEKTROLISIS
katanya sih gigi lebih sa pada nggak
)uatan untuk 1 mol eletron 0 %,24 . 124 1,% . 1 /1! 0 !%." 3oulomb 0 1 faraday.
Hukum Faraday I Bunyi Bunyi hukum hukum 'arada 'araday y 1 yaitu yaitu 5)ass 5)assa a zat yang yang terben terbentuk tuk pada pada masing masing/ma /masin sing g elektr elektroda oda seban sebandin ding g denga dengan n kuat kuat arus arus listrik listrik yang yang mengal mengalir ir pada pada elektr elektroli olisis sis tersebut5
m = e . i . t / !."## $=i.t Dimana: m = massa zat yang dihasilkan gram! e = berat ekivalen = Ar #alensi #alensi = Mr#alensi Mr#alensi i = kuat arus listrik amper! t = waktu detik! $ = muatan listrik coulomb!
Hukum Faraday II Bunyi Bunyi hukum hukum 'araday 'araday 2 yaitu 5)assa 5)assa dari ma&am/ma& ma&am/ma&am am zat yang diendapkan diendapkan pada masing/masing masing/masing elektroda oleh sejumlah sejumlah arus listrik yang sama banyakny banyaknya a akan sebanding dengan berat ekialen masing/masing zat tersebut.5
m1 % m2 = e1 % e2 Dimana: m = massa zat gram! e = beret ekivalen = Ar#alensi = Mr#alensi
Selasa, 8 Maret 2000
ayo... belaja
Hukum Faraday 6imia 6elas 2 7 8eaksi 8edoks Dan 9lektrokimia
: Sebelum
222
Sesudah 7
Bio 'is 6im )at
1 1 1 1
tryout &r
tips u PRINSIP PERHITUNGAN ELEKTROLISIS
katanya sih gigi lebih sa pada nggak
. Hu"um #ara$ay I "Massa zat yang terbentuk pada masing-masing elektroda elektroda sebanding dengan kuat arus/arus listrik yang mengalir pada elektrolisis tersebut". Rumus:
di pergurua neger selanjut
Downlo Macrom Shockw
m = e . i . t / !.00 supaya bis Modul Multi
#=i.t m = massa zat yang dihasilkan $gram% e = berat eki&alen = 'r/ (alens i= Mr/(alensi i = kuat arus listrik $amper% t = )aktu $detik% # = muatan listrik $*oulomb%
%. Hu"um #ara$ay II "Massa dari ma*am-ma*am zat yang diendapkan pada masingmasing elektroda $terbentuk pada masing-masing elektroda% oleh se+umlah arus listrik yang sama banyaknya akan sebanding dengan berat eki&alen masing-masing zat tersebut." Rumus: m m2 = e e2 m = massa zat $garam% e = beret eki&alen = 'r/(alensi = Mr/(alensi
Contoh: ada elektrolisis larutan uS1 dengan elektroda inert, dialirkan listrik 0 amper selama ! detik. itunglah massa tembaga yang diendapkan pada katoda dan &olume gas oksigen yang terbentuk di anoda pada $3, atm%, $'r u = !4. 5 = !%. Jawab: uS1 $a#%
u26$a#% 6 S12-$a#%
7atoda elektroda - reduksi9 u 26$a#% 6 2e 'noda elektroda 6 oksidasi9 2 2$l%
u$s%
2$g% 6 1 6$a#% 6 1 e -
a. massa tembaga m = e . i . t/!.00 = $'r/(alensi% : $0.!/!.00% = !4./2 : .!0/!.00 = 4.2 : 0, = 4,2 gram
b. m m2 = e e2 mu m2 = eu e 2 4,2 m 2 = !.42/2 42/1 4,2 m 2 = 4,2 8 m2 = $4.2 : 8%/4.2 = 0.8 gram mol 2 = 0.8/42 = 8/420 = /1 mol &olume 2 $03, atm% = /10 : 22.1 = 0.! liter
: Sebelum
Sesudah 7
&opyright; praweda internet solution diision <=.
Dec 19
HUKUM FARADAY Hukum Faraday
Faraday menemukan hubungan antara massa yang dibebaskan atau diendapkan dengan arus listrik. Hubungan ini dikenal dengan Hukum Faraday. 1 mol elektron = 1 Faraday = 96500 Coulomb
Hukum Faraday I “Jumlah massa zat yang dihasilkan pada lektroda (katoda atau anoda) berbanding lurus dengan jumlah listrik yang digunakan selama elektrolisis”
m = e . i . t / !."## $=i.t Dimana:
m = massa zat yang dihasilkan gram! e = berat ekivalen = Ar #alensi = Mr#alensi i = kuat arus listrik amper! t = waktu detik! $ = muatan listrik coulomb!
pabila arus listrik sebesar 1 Faraday ! 1 F " dialirkan ke dalam sel maka akan dihasilkan #
1 eki$alen %at yang disebut massa eki$alen !e"
1 mol elektron ! e& "
Cara menghitung massa ekivalen e! "
e = r 'nsur ( )umlah muatan ionnya
Contoh )ika 1 F dialirkan ke reaksi elektrolisis # Cu*+ + *e& , Cu maka massa eki$alen ! e " logam Cu !r Cu = 6-5" = e Cu = 6-5(* = -1/5 )ika arus listrik diperbesar men)adi * kalinya massa Cu yang diendapkan )uga dikali *. )ika mol elektron = 1 mol maka # Cu*+
+
*e& , Cu
1(* mol 1 mol
1(* mol
Hubun&an Muatan i'trik den&an *ru' i'trik C = I.t 6eterangan * 3 0 muatan listrik 3oloumb I 0 arus listrik #mpere t 0 waktu sekon -
sedangkan hubungan antara 'araday dan muatan listrik 3 - *
3ontoh soal* Dalam elektrolisis 'eS> ? digunakan listrik sebesar ,? '. (itung massa 'e #r 'e 0 "% - yang dihasilkan di katoda@ reaksi penguraiannya *
2
'eS>? A 'e
/
S>?
reaksi pada katoda *
'e2
2e/ A 'e
+adi muatan 'e n 'e - 0 2 massa ekialen 'e e 'e - 0 "%C2 0 2$
m Fe = e.F 0 2$.,? 0 11,2 gram cara lain.... bisa juga dihitung dengan prinsip 'araday 0 mol elektron, maka perbandingan mol dari
persamaan reaksi di atas *
2
'e
/
2e A 'e
,2 mol ,? mol ,2 mol
m 'e 0 mol 'e . #r 'e 0 ,2 mol . "% 0 11,2 gram
Hubun&an Hukum Faraday den&an +lektroli'i' +ika arus listrik 1 # dialirkan ke dalam 1 ml larutan perak nitrat #g> 4 melalui elektroda
elektrolisis larutan #g> 4 dengan elektroda
6atoda - * #gaE- e/ A #gs #noda /-
* 2(2>aE-
A ?(aE- >2g- ?e/
reaksi pada anoda terlihat dihasilkan ion ( maka larutan tersebut bersifat asam. mula2 kita &ari dahulu muatan yang lewat dalam larutan *
karena
2(2>aE-
F = mol elektron maka mol e/ A ?(aE- >2g- ?e/ ,2 mol
,2 mol
konsentrasi ( dalam larutan *
0 ,2 mol
#$al Hukum Faraday 1
1. Pada elektrolisis leburan garam CaCl* dengan elektrode karbon digunakan muatan listrik sebanyak 0,02 F. Hitung volume gas klorin yang dihasilkan di anode, jika diukur pada tekanan dan suhu di mana 1 liter gas * (Mr * 2!" massanya 1,# gram$ Penyelesaian% &lektrolisis leburan CaCl* 'atode % Ca*+!a" + * e2 , Ca!s" node % * Cl2!a" , Cl *!g" + * e2 Mol elektron arus listrik 0,02 mol Mol Cl* 0,01 mol (lihat koe)isien" Menghitung volume gas Cl*, dengan membandingkan gas * pada suhu dan tekanan tertentu.
Hukum Faraday II
"Massa dari macam-macam zat yang diendapkan pada masing-masing elektroda oleh sejumlah arus listrik yang sama banyaknya akan sebanding dengan berat ekuivalen masing-masing zat tersebut"
pabila * sel atau lebih dialiri arus listrik dalam )umlah yang sama !disusun seri" maka perbandingan massa %at&%at yang dihasilkan sebanding dengan massa eki$alen !e" %at&%at tersebut.
m1 % m2 = e1 % e2
Dimana:
m = massa zat gram! e = beret ekivalen = Ar#alensi = Mr#alensi
Contoh:
3ada elektrolisis larutan Cu4 dengan elektroda inert dialirkan listrik 10 amper selama 965 detik. Hitunglah massa tembaga yang diendapkan pada katoda dan $olume gas oksigen yang terbentuk di anoda pada !7C 1 atm" !r# Cu = 6-.5 8 = 16". Jawab:
Cu4 !a" Cu *+!a" + 4*&!a" :atoda ;elektroda & # reduksi< # Cu *+!a" + *e& Cu!s" noda ;elektroda + # oksidasi<# * H *!l" *!g" + H +!a" + e & a. massa tembaga# m = e . i . t(96.500 = !r(alensi" > !10.965(96.500" = 6-.5(* > 9.650(96.500 = -1.*5 > 01 = -1*5 gram b. m1 # m* = e1 # e* mCu # m* = eCu # e* -1*5 # m* = 6.-*(* # -*( -1*5 # m* = -1*5 # ? m* = !-.1*5 > ?"(-1.*5 = 0.? gram mol * = 0.?(-* = ?(-*0 = 1( mol $olume * !07C 1 atm" = 1(0 > **. = 0.56 liter
Media Bela%ar &nline @log 3endidikan @agi :ita 4emua
Halaman Utama
Arkel Pendidikan
Materi Pelajaran
Lahan Soal
Downloads
masukkan
Home Aateri 4A Hukum Faraday
Hukum Faraday Post under Kimia SMA, Materi Pelajaran, Materi SMA
Pembahasan dalam arkel ini merupakan kelanjutan dari sel elektrolisis, jadi tentang sel elektrolisis harus kalian ahami terlebih dahulu! "ila dalam sel elektrolisis dibahas penulisan reaksi di katoda dan anoda maka pada pembahasan kali ini adalah perhingan matemasn#a!
Hukum Faraday I
$umlah massa %at #ang dihasilkan pada katoda atau anoda berbanding lurus dengan jumlah listrik #ang digunakan selama elektrolisis!
Apabila arus listrik sebesar & 'arada# ( & ' ) dialirkan ke dalam sel maka akan dihasilkan *
& eki+alen %at #ang disebut massa eki+alen (e)
& mol elektron ( e )
"sebelum melanjutkan materi.... yang perlu diperhakan adalah lambang massa ekivelen mirip dengan lambang elektron, pada penulisan lambang elektron ada yang menuliskan e dan ada juga yang menyertakan muatannya e -. Untuk membedakan dengan lambang massa ekivalen maka muatan pada elektron saya cantumkan."
Cara menghitung massa ekivalen (e) :
e - Ar Unsur . jumlah muatan ionn#a
sebagai /ontoh jika & ' dialirkan ke reaksi elektrolisis * 0u12 2 1e 3 0u maka massa eki+alen ( e ) logam 0u (Ar 0u - 45,6) - e 0u - 45,6.1 - 5&,76 jika arus listrik diperbesar menjadi 1 kalin#a massa 0u #ang diendapkan juga dikali 1! Dalam penulisan perbandingan mol suatu reaksi #ang dijadikan patokan adalah mol dari elekrton!!!!!
1 F = 1 mol e ( penng banget.... *) )
jika mol elektron - & mol maka * 0u12 2 1e 3 0u &.1 mol & mol
&.1 mol
Hubungan Muatan Listrik dengan Arus Listrik
Keterangan * 0 - muatan listrik ( 0oloumb ) 8 - arus listrik ( Ampere ) t - waktu ( sekon ) sedangkan hubungan antara 'arada# dan muatan listrik ( 0 ) *
maka rumus
dan massa
Faraday *
logam #ang diendapkan *
0ontoh soal* Dalam elektrolisis 'eS9: digunakan listrik sebesar ;,: '! Hitung massa 'e (Ar 'e - 64 ) #ang dihasilkan di katoda< reaksi penguraiann#a * 'eS9: 3 'e12 2 S9: (ingat!!! muatan S9: itu haalan!!!!!)
klo lupa klik tombol ini....
Lanjut!!! reaksi pada katoda * 'e12 2 1e 3 'e $adi muatan 'e ( n 'e ) - 1 massa eki+alen 'e ( e 'e ) - 64.1 - 1=
m Fe = e.F - 1=!;,: - &&,1 gram cara lain.... bisa juga dihitung dengan prinsip 'arada# - mol elektron, maka perbandingan mol dari
persamaan reaksi di atas * 'e12 2 1e 3 'e ;,1 mol ;,: mol ;,1 mol m 'e - mol 'e ! Ar 'e - ;,1 mol ! 64 - &&,1 gram antara 1 /ara di atas ada kelebihann#a masingmasing!!!!! untuk /ara pertama sebenarn#a jika tahu muatan 'e - 21 maka sebenarn#a massa 'e dapat di/ari langsung dengan rumus tanpa menuliskan persamaan reaksin#a!!!!
sedangkan
0ara #ang terakhir itu lebih umum!!! dapat men#elesaikan berbagai soal dalam bab ini!!!!!
misaln#a ada pertan#aan lanjutan * "erapa +olume gas oksigen #ang dihasilkan pada anoda dalam keadaan S>P<
S9: adalah sisa asam #ang mengandung oksigen berar #ang bereaksi pada anoda adalah air * 1H19(a?) 3 :H2(a?) 2 91(g) 2 :e ;,& mol ;,: mol
ingat perbandingan mol = koefsien reaksi jika :e - ;,: mol maka satu 9 1 - ;,& mol
setelah mol oksigenn#a tahu!!!! nggal di/ari +olumen#a dengan rumus stokiometri * @olume 91 - mol 91 ! 11,: liter - ;,& ! 11,: liter - 1,1: liter
Hubungan Hukum Faraday dengan Elektrolisis $ika arus listrik & A dialirkan ke dalam &;; ml larutan perak nitrat Ag95 melalui elektroda Pt selama &B5; dek maka hitunglah Ph n#a<
elektrolisis larutan Ag95 dengan elektroda Pt
Katoda (2) * Ag2(a?) 2 e 3 Ag(s) Anoda
()
*
1H19(a?)
:H2(a?)
3
2
91(g)
2
:e
reaksi pada anoda terlihat dihasilkan ion H2 maka larutan tersebut bersiat asam! mula1 kita /ari dahulu muatan #ang lewat dalam larutan *
karena F
1H19(a?)
= mol elektron maka mol e
3 :H2(a?) 2 91(g) 2 :e ;,;1 mol
;,;1 mol
konsentrasi H dalam larutan *
- ;,;1 mol
Ph n#a * & log 1 (masih ingat /aran#a kan!!!)
Hukum Faraday II Apabila 1 sel atau lebih dialiri arus listrik dalam jumlah #ang sama (disusun seri) maka perbandingan massa %at%at #ang dihasilkan sebanding dengan massa eki+alen (e) %at%at tersebut!
Keterangan :
m - massa %at dalam gram e - massa eki+alen %at Ar - massa molekul rela n - muatan ion posi %at.kaon Contoh :
$ika arus listrik dialirkan melalui larutan Ag9 5 dan i (9 5)1 #ang disusun seri maka akan terjadi endapan perak seban#ak 17 gram! Hitung massa endapan nikel #ang terjadi< (Ar Ag - &;= dan Ar i 6B) n Ag - & dan n i - 1 m Ag * m i - Ar Ag.n Ag * Ar i.n i 17 * m i - &;=.& * 6B.1 m i - 7,576 gram
ow >rending*
>C98 ASAM "ASA AHC8U!!!
"AHA "AKA '9S8L
0atal#/ 0on+erter, Ka!!!
A9 >CK9L9E8* KC>8KA P!!!
Kimia
H9MC
K8M8A SMA F
K8M8A SMA F8
K8M8A SMA F88
'AK>A K8M8A
Menu
HUKUM FARADAY" HUKUM FARADAY 1 dan HUKUM FARADAY 2 hasannudin G o+ember :, 1;&6 G eaksi edoks dan Clektrokimia G o 0omments
Faraday mengemukakan teori mengenai aspek kuantitatiB elektrolisis yang dikenal dengan Hukum Faraday 1 dan Hukum Faraday *. 4imak pen)elasannya berikut ini
HUKUM FARADAY Aichael Faraday adalah ahli kimia dan Bisika yang mempela)ari aspek kuantitatiB dan kualitatiB dari elektrolisis. a menemukan hubungan antara massa %at yang dihasilkan di elektrode dengan )umlah listrik yang digunakan. Hubungan tersebut dinyatakan dengan dua hukum Faraday. 'ntuk memahami hukum tersebut akan digunakan istilah mol elektron dan satu Baraday. alu apa itu mol elektron dan satu BaradayE Di dalam reaksi reduksi dan oksidasi pada elektrolisis ter)adi transBer elektron. 4ebagai contoh pada reaksi reduksi Cu *+ ion Cu*+ dalam lelehan menerima arus listrik !elektron" dari luar untuk membentuk Cu!s". Cu*+!a" + *e !arus dari luar" ,
Cu!s"
Dikatakan#
Untuk menghasilkan & mol logam 0u, diperlukan 1 mol elektron!
Untuk menghasilkan 1 mol logam 0u, diperlukan : mol elektron!
Untuk menghasilkan 5 mol logam 0u, diperlukan 4 mol elektron, dan seterusn#a!
Gika kita mengetahui )umlah mol elektron yang dibutuhkan lalu bagaimana menghitung )umlah listrik yang diperlukanE 4ecara eksperimen telah diperoleh baha 1 mol elektron mengandung muatan listrik sebesar 96.500 coulomb. 'ntuk menghormati Aichael Faraday 1 mol elektron disebut )uga sebagai satu Baraday !1F". 1 mol elektron = 1 Baraday 1 mol elektron atau 1 Baraday menganddung muatan listrik 96.500 coulomb. Dengan demikian untuk reaksi di atas dapat disimpulkan#
Untuk menghasilkan & mol logam 0u, diperlukan muatan listrik 1 B4!6;; /oulomb!
Untuk menghasilkan 1 mol logam 0u, diperlukan muatan listrik : B4!6;; /oulomb!
Untuk menghasilkan 5 mol logam 0u, diperlukan muatan listrik 4 B4!6;; /oulomb!
Gadi muatan listrik !I" yang dibutuhkan berbanding lurus dengan mol elektron dan dirumuskan sebagai berikut# '(nF
Dengan n = )umlah mol elektron !mol" F = muatan listrik per 1 mol elektron !coulomb (mol". Dari pen)elasan di atas kita sekarang dapat mengaitkan hubungan antara massa %at yang terbentuk pada elektrode dengan )umlah listrik yang digunakan. nilah yang disebut dengan Hukum Faraday 1.
Hukum Faraday 1 Aassa %at yang dihasilkan pada suatu elektrode selama proses elektrolisis berbanding lurus dengan muatan listrik yang digunakan. :ita sudah mengetahui baha massa %at !" yang dihasilkan pada elektrode berbanding lurus dengan )umlah molelektron. 4ementara )umlah mol elektron berbanding lurus dengan muatan listrik !I" dalam elektron. Gadi dapat disimpulkan# Aassa %at J muatan listrik dalam elektron )*'
Dengan I menun)ukan besarnya muatan listrik di suatu titik di kaat )ika arus listrik ampere meleatinya selama t detik. 4ecara matematis# '(I+t
dengan = arus listrik !ampere" dan t = aktu !detik". 4ehingga persamaan di atas dapat ditulis men)adi# )*I+t
Hukum Faraday 2 Aassa %at yang dihasilkan pada elektrode berbanding lurus dengan massa eki$alen %at. Di dalam hukum Faraday * dinyatakan baha massa yang dihasilkan pada elektrode berbanding lurus dengan massa eki$alen %at. massa %at J massa eki$alen %at ) * M,
Aassa eki$alen %at adalah massa atom relatiB !r" dibagi dengan perubahan bilangan oksidasinya atau muatan ionnya.
AK = r(biloks atau muatan ion C$nt$h #$al Hukum Faraday
Lembaga !Cu" mempunyai r =6-5. @erapakah massa eki$alen untuk reaksi berikutE Cu*+!a" + *e , Cu!s" -a)a."
3ada reaksi di atas perubahan bilangan oksidasinya adalah +*. Gadi massa eki$alen Cu adalah# AK = r(biloks = 6-5(* = -1/5
4elan)utnya )ika )umlah listrik sama dialirkan ke dalam dua atau lebih sel elektrolisis dengan elektrolit yang berbeda maka perbandingan massa %at yang dibebaskan sama dengan perbandingan massa eki$alen %at. 3erhatikan gambar di atas terlihat baha )ika )umlah listrik yang sama meleati ketiga coulometer maka massa %at H * Cu dan g yang dihasilkan akan berbanding lurus dengan massa eki$alennya.
4ecara umum )ika terdapat dua macam %at dan @ maka
C$nt$h s$al Hukum Faraday
Gika pada rangkaian di atas terbenttuk endapan Cu sebesar 5 gram berapakah massa g yang mengendap pada elekrodeE !Cu = 6-58 g = 10?" -a)a."
'ntuk menghitung massa g g gunakan rumus#
Diketahui massa Cu Cu = 5 gram Hitung AKCu dan AKg dengan menulis reaksi reduksi Cu dan g.
Aari kita lihat kembali Hukum Faraday 1 dan Hukum Faraday *# Hukum Faraday 1 # ) * I + t Hukum Faraday * # ) * M, Gika digabungkan kita peroleh ) * I + t + M, 3erbandingan ini men)adi persamaan dengan penambahan Baktor 1(96.500 sehingga diperoleh rumus hukum /araday # ) ( 103455 + I + t + M,
dengan
= massa %at yang dihasilkan !gram" = arus listrik !ampere" t = aktu !detik" AK = massa eki$alen %at
C$nt$h s$al Hukum Faraday
rus listrik 0* ampere dileatkan selama 50 menit ke dalam sel elektrolisis yang mengandung larutan CuCl *. Hitunglah endapan Cu yang terbentuk pada katode. !r Cu=6-5"
-a)a."
Hitung endapan Cu Cu menggunakan rumus# Cu = !1(96.500" > > t > AKCu = dimana AK = r(biloks Diketahui# rus = 0* 8 Maktu t = 50 menit = 50 > 60 detik = -.000 detik Cari nilai AKCu dengan menuliskan reaksi reduksi Cu# Cu*+!a" + *e , Cu!s" 8 AKCu = r(biloks = 6-5(* = -1/5 Gadi diperoleh# MCu = !1(96.500" > 0* > -.000 detik > -1/5 = 019/ g. Demikian ulasan mengenai Hukum Faraday# Hukum Faraday 1 dan Hukum Faraday *. Gika ada masukan saran ataupun pertanyaan silahkan berkomentar ya. 4emoga bermanBaatN..
4umber# Gohari G.A.C O Pachmaati A.!*00?". :A -8 4A dan A untuk :elas Q. Ksis# Gakarta
6rinsi7 Ker%a 8enerat$r Arus B$lak Balik AC! Prinsip Kerja Generator Arus Bolak Balik (AC) Listrik sudah menjadi bagian yang penting bagi kehidupan manusia saat ini. Arus listrik dimanfaatkan sebagai sumber energi untuk menghidupkan berbagai macam alat-alat lisrik. Arus listrik didapatkan dari proses konversi sumber energi lainya ( energi panas, energi gerak, dll) menjadi energi listrik. Generator merupakan sebuah alat yang mampu menghasilkan arus listrik. salah satu jenis generator adalah generator arus bolak balik yang akan dibahas saat ini. Generator arus bolakbalik berfungsi mengubah tenaga mekanis menjadi tenaga listrik arus bolak-balik. Generator Arus Bolak-balik sering disebut juga sebagai alternator atau generator AC (alternating current) atau juga generator singkron. Alat ini sering dimanfaatkan di industri untuk mengerakkan beberapa mesin yang menggunakan arus listrik sebagai sumber penggerak.
Generator arus bolak-balik dibagi menjadi dua jenis, yaitu: a. Generator arus bolak-balik 1 fasa b. Generator arus bolak-balik 3 fasa
Prinsip Kerja Generator Prinsip dasar generator arus bolak-balik menggunakan hukum Faraday yang menyatakan jika sebatang penghantar berada pada medan magnet yang berubah-ubah, maka pada penghantar tersebut akan terbentuk gaya gerak listrik. Besar tegangan generator bergantung pada : 1. Kecepatan putaran (N) 2. Jumlah kawat pada kumparan yang memotong fluk (Z) 3. Banyaknya fluk magnet yang dibangkitkan oleh medan magnet (f) 3. Konstruksi Generator Generator arus bolak-balik ini terdiri dari dua bagian utama, yaitu 1. Stator, merupakan bagian diam dari generator yang mengeluarkan tegangan bolakbalik 2. rotor, merupakan bagian bergerak yang menghasilkan medan magnit yang menginduksikan ke stator.
Stator terdiri dari badan generator yang terbuat dari baja yang berfungsi melindungi bagian dalam generator, kotak terminal dan name plate pada generator. Inti Stator yang terbuat dari bahan ferromagnetik yang berlapis-lapis dan terdapat alur-alur tempat meletakkan lilitan stator. Lilitan stator yang merupakan tempat untuk menghasilkan tegangan. Sedangkan, rotor berbentuk kutub sepatu (salient) atau kutub dengan celah udara sama rata (rotor silinder). Konstruksi dari generator sinkron dapat dilihat pada gambar berikut ini. Jumlah Kutub pada Generator Jumlah kutub generator arus bolak-balik tergantung dari kecepatan rotor dan frekuensi dari ggl yang dibangkitkan. Hubungan tersebut dapat ditentukan dengan persamaan berikut ini. Keterangan: f = frekuensi tegangan (Hz) p = jumlah kutub pada rotor n = kecepatan rotor (rpm)
Prinsip Kerja Generator Arus Bolak Balik (AC) Di ambil dari berbagai sumber referensi termasuk di perkuliahan oleh Sudarmono Sasmono, MT
Induktansi Dari Mikipedia bahasa ndonesia ensiklopedia bebas Induktansi adalah siBat dari rangkaian elektronika yang menyebabkan timbulnya potensial
listrik secara proporsional terhadap arus yang mengalir pada rangkaian tersebut siBat ini disebut sebagai induktansi sendiri9 sedangkan apabila potensial listrik dalam suatu rangkaian ditimbulkan oleh perubahan arus dari rangkaian lain disebut sebagai induktansi .ersama. DeBinisi kuantitatiB dari induktansi sendiri !simbol# L" adalah #
di mana v adalah RR
yang ditimbulkan dalam $olt dan i adalah arus listrik dalam ampere. @entuk paling sederhana dari rumus tersebut ter)adi ketika arus konstan sehingga tidak ada RR yang dihasilkan atau ketika arus berubah secara konstan !linier" sehingga RR yang dihasilkan konstan !tidak berubah&ubah". stilah SinduktansiS sendiri pertama kali digunakan oleh li$er Hea$side pada Februari 1??6. ;1< 4edang penggunaan simbol L kemungkinan ditu)ukan sebagai penghormatan kepada Heinrich en% seorang Bisikaan ternama.;*<;-< 4atuan induktansi dalam 4atuan nternasional adalah eber per ampere atau dikenal pula sebagai henry !H" untuk menghormati Goseph Henry seorang peneliti yang berkontribusi besar terhadap ilmu tentang magnetisme. 1 H = 1 Mb(. nduktansi muncul karena adanya medan magnet yang ditimbulkan oleh arus listrik !di)elaskan oleh Hukum mpere". 4upaya suatu rangkaian elektronika mempunyai nilai induktansi sebuah komponen bernama induktor digunakan di dalam rangkaian tersebut induktor umumnya berupa kumparan kabel(tembaga untuk memusatkan medan magnet dan memanBaatkan RR yang dihasilkannya. @entuk umum dari K buah rangkaian dengan arus im dan tegangan vm adalah
:oeBisien yang digunakan pada rumus di atas merupakan matriks simetris rumus tersebut berlaku selama tidak menggunakan bahan yang bisa men)adi magnet )ika tidak maka besaran merupakan Bungsi dari besaran arus ! induktansi non&linier ".
6enera7an 6ersamaan Ma+)ell untuk induktansi Pumus umum di atas merupakan penerapan dari 3ersamaan Aa>ell )ika rangkaian tersebut menggunakan kabel tipis. Aisal suatu rangkaian yang terdiri dari K buah kumparan kabel masing&masing terdiri dari satu atau beberapa lilitan. Fluks magnetik yang timbul akan terangkai sebesar
Di mana N m merupakan )umlah lilitan dalam kumparan m Tm adalah Bluks magnetik yang melalui kumparan dan Lm,n adalah konstanta. 3ersamaan ini diturunkan dari Hukum mpere Umedan magnet dan Bluks magnetik merupakan Bungsi linier dari arus listrik. Dengan menggunakan Hukum Faraday dapat diperoleh
di mana vm merupakan RR yang terinduksi dalam rangkaian m. Pumus tersebut sesuai dengan deBinisi di atas baha koeBisien Lm,n dapat diidentiBikasi sebagai koeBisien induktansi. :arena seluruh arus N nin berperan menimbulkan Bluks T m dapat pula dimengerti baha Lm,n sebanding dengan perkalian )umlah lilitan N m N n.
Induktansi dan ,nergi Medan Magnet Dengan mengalikan persamaan vm di atas dengan imdt dan men)umlahkan untuk semua m maka kita dapatkan energi yang di transBer sistem ini dalam satu satuan aktu dt
Hal ini harus tetap sesuai dengan perubahan energi medan magnet W yang ditimbulkan oleh arus listrik.;< ntegritas
mengharuskan Lm,n=Ln,m. 4ehingga Lm,n harus merupakan matriks simetris. ntegral dari energi yang ditransBer adalah energi medan magnet sebagai Bungsi dari arus
3ersamaan ini )uga merupakan konsekuensi dari linearitas 3ersamaan Aa>ell. 4upaya mudah mengingat perlu diperhatikan baha perubahan arus listrik berhubungan langsung dengan perubahan energi medan magnet. Knergi ini memerlukan sumber tegangan !)ika negatiB energi diambil" atau menghasilkan tegangan !)ika energi positiB disalurkan". naloginya dalam energi mekanis untuk K = 1 dengan energi medan magnetik !1(*" Li* adalah sebuah benda dengan masa M dengan la)u u dan energi kinetiknya !1(*" Mu*. Knergi dari perubahan la)u !dalam hal elektronika arus listrik" dikalikan masa benda !induktansi" diperoleh dari gaya !)ika energi kinetik bertambah" atau menghasilkan gaya !)ika energi kinetik berkurang".
Indukt$r yang Ber7asangan K$7ling Indukt$r!
Diagram rangkaian yang menggambarkan dua buah induktor di pasangkan. Dua garis $ertikal di antara induktor menun)ukkan inti padat yang mana pada inti ini kaat lilitan induktor dililitkan. Vn#mV menun)ukkan perbandingan )umlah lilitan antara induktor sebelah kiri dengan yang sebelah kanan. Rambar ini )uga menun)ukkan kon$ensi titik .<< nduktansi bersama muncul ketika perubahan arus dalam satu induktor menginduksi !mempengaruhi" timbulnya RR di induktor lain yang ada di dekatnya. Aekanisme ini merupakan dasar yang sangat penting dalam cara ker)a transBormer namun kadang kala induksi bersama yang bisa ter)adi antara konduktor yang berdekatan malah men)adi hal yang harus dihindari dalam suatu rangkaian. nduktansi bersama M )uga merupakan ukuran saling induksi antara dua buah induktor. nduktansi bersama oleh rangkaian i kepada rangkaian j dihitung menggunakan integral ganda Rumus Neumann. nduktansi bersama memiliki hubungan persamaan#
di mana adalah nilai induktansi bersama dan tanda *1 menun)ukkan keterkaitan RR yang terinduksi dalam kumparan * disebabkan oleh perubahan arus dalam kumparan 1. N 1 adalah )umlah lilitan pada kumparan 1 N * adalah )umlah lilitan pada kumparan * P *1 adalah permeansi ruang di mana Bluks magnetik berada. nduktansi bersama )uga memiliki keterkaitan dengan koeBisien kopling. :oeBisien kopling bernilai antara 1 dan 0 koeBisien kopling digunakan sebagai indikator keterkaitan antara induktor yang dipasangkan !dikopling".
di mana
k adalah koefisien kopin! dan 0 W k W 1 L1 adalah nilai induktansi kumparan pertama dan L* adalah nilai induktansi kumparan kedua.
Gika nilai induktansi bersama M sudah diketahui maka nilai ini dapat digunakan untuk memprediksi siBat dari suatu rangkaian#
di mana " 1 adalah tegangan dalam induktor yang dihitung L1 adalah induktansi dalam induktor yang dihitung d # 1(dt adalah arus !diturunkan atas aktu" yang mengalir dalam induktor yang
dihitung d # *(dt adalah arus !diturunkan atas aktu" yang mengalir dalam induktor yang dikopling !diinduksi oleh induktor pertama" dan M adalah nilai induktansi bersama. Landa minus muncul karena menurut kon$ensi titik kedua arus yang mengalir pada masing& masing induktor saling berlaanan arah. ;5< Gika suatu induktor dipasangkan secara berdekatan dengan induktor lain dengan menggunakan prinsip induktansi bersama seperti dalam transBormer maka tegangan arus dan )umlah lilitan dapat dihubungkan sebagai berikut#
di mana " s adalah tegangan pada induktor sekunder " p adalah tegangan pada induktor primer !yaitu yang terhubung dengan sumber
listrik" N s adalah )umlah lilitan pada induktor sekunder dan N p adalah )umlah lilitan pada induktor primer. @egitu pula untuk arus#
di mana # s adalah arus yang mengalir dalam induktor sekunder # p adalah arus yang mengalir dalam induktor sekunder !yaitu yang terhubung dengan
sumber listrik" N s adalah )umlah lilitan pada induktor sekunder dan N p adalah )umlah lilitan pada induktor primer.
3erlu diperhatikan baha daya dari kedua induktor tersebut adalah sama. Guga persamaan di atas tidak berlaku )ika kedua induktor memiliki sumber energi sendiri&sendiri !keduanya induktor primer". Gika kedua sisi transBormer merupakan rangkaian C yang mana Brekuensi tegangan men)adi penting nilai induktansi bersama antara dua lilitan ini menentukan bentuk dari kur$a renspon Brekuensi. Malaupun batas&batas nilai indutansi bersama ini tidak dideBinisikan namun sering disebut sebagai oose$%oupin! %&iti%a$%oupin! dan ove&$%oupin! . Gika rangkaian tersebut melalui transBormer yang oose$%oupin! bandwidth&nya akan sempit. :etika nilai induktansi bersama ditingkatkan bandwidth&nya ikut naik pula. :etika nilai induktansi bersama telah melampaui titik kritis respon bandwidth akan mulai menurun Brekuensi&Brekuensi tengah akan teratuentasi lebih dibanding Brekuensi&Brekuensi samping. :ondisi ini disebut ove&$ %oupin! .
Rumus 6erhitungan 'mumnya induktansi dapat dihitung menggunakan persamaan Aa>ell. 3ada banyak skenario perhitungan dapat disederhanakan dari persamaan Aa>ell. Gika menginginkan induksi dengan arus berBrekuensi tinggi dengan eBek kulit arus listrik dan medan magnet pada permukaan konduktor dapat dihitung dengan menggunakan persamaan aplace. Malaupun konduktor yang digunakan adalah kaat tipis induktansi sendiri masih bergantung pada )ari&)ari penampang kaat dan distribusi arus dalam kaat tersebut. Distribusi arus ini rata&rata konstan !pada permukaan atau badan kaat" untuk kaat tipis.
Induktansi .ersama nduktansi bersama dalam rangkaian kumparan i kepada rangkaian j dinyatakan dalam integral ganda Rumus Neumann
4imbol X0 menun)ukkankonstanta magnetik !YZ10[/ H(m" SCi dan C j adaah panjan! kawat, '+i$+ j' adaah ja&ak anta&a dua indukto&(
Induktansi sendiri 3ada dasarnya induktansi sendiri dari kumparan kaat dapat dinyatakan pula dengan persamaan di atas dengan menganggap i= j. Aasalahnya )(\ & ! \ men)adi tidak terdeBinisi sehingga perlu menyatakan penampang a sebagai penampang kaat dan memperhatikan pula distribusi arus pada kaat tersebut. 4ehingga ada integral untuk semua titik di mana \ & ! \ ] a(*
Disini a dan menun)ukkan )ari&)ari penampang kaat dan pan)ang kaat dan * adalah konstanta yang tergantung pada distribusi arus dalam kaat# * = + ketika arus mengalir pada permukaan kaat !eBek kulit" * = )- ketika arus tersebar rata dalam kaat. ilai&nilai ini hanya perkiraan namun cukup akurat )ika kaat yang dipergunakan tipis dan pan)ang.
Hu.ungan induktansi dan ka7asitansi nduktansi per satuan pan)ang S dan kapasitansi per satuan pan)ang CS saling berhubungan dalam beberapa kasus )alur transmisi yang terdiri dari dua konduktor sempurna yang saling se)a)ar;6<
Disini ^ dan _ meakili konstanta dielektik dan konstanta permeabilitas magnetik milik konduktor yang digunakan. Dalam hal ini tidak ada arus listrik dan medan magnet di dalam konduktor !eBek kulit murni Brekuensi tinggi". rus mengalir dari satu )alur menu)u )alur yang lain. :ecepatan propagasi sinyal se)alan dengan kecepatan propagasi gelombang elektromagnetik.
:ihat 7ula
rus bolak&balik
nduksi elektromagnetik
nduktor
LransBormator
Re/erensi &!
; Hea$iside . Klectrician. Feb. 1* 1??6 p. */1. 4ee reprint
1!
; Rlenn Klert !199?&*00?". VLhe 3hysics Hyperte>tbook# nductanceV.
5!
; Aichael M. Da$idson !1995&*00?". VAolecular K>pressions# Klectricity and
Aagnetism ntroduction# nductanceV. :!
; Lhe kinetic energy oB the driBting electrons is many orders oB magnitude
smaller than M e>cept Bor nanoires. 6!
4!
; Aahmood ah$i Goseph Kdminister !*00*". .%haum/s outine of theo&0 and p&obems of ee%t&i% %i&%uits. AcRra&Hill 3roBessional. p. --?. 4@ 00/1-9-0/*. ; Gackson G. D. !19/5". Cassi%a 1e%t&od0nami%s. Miley. p. *6*.
B, <&< MA8<,=IK
4alah satu siBat magnet adalah memiliki gaya tarik. rtinya apabila magnet di letakkan berdekatan dengan )enis&)enis logam tertentu akan menarik dan mempertahankan logam tersebut untuk tetap menempel padanya. 2enda$benda o!am apa saja 0an! dita&ik oeh ma!net dan benda$benda apa saja tidak dapat di ta&ik oeh ma!net3 . @ahan&bahan yang dapat di tarik oleh magnet disebut bahan ma!netik dan yang tidak dapat ditarik oleh magnet disebut bahan non ma!netik . ebih lan)ut bahan ma!netik di klasiBikasikan sebagai berikut.
1. @ahan Berrromagnetik bahan yang ditarik kuat oleh magnet. Contohnya adalah besi ba)a kobalt dan nikel. *. @ahan paramagnetik bahan yang ditarik lemah oleh magnet. Contohnya adalah alumunium dan platina. -. @ahan diamagnetik bahan yang ditolak lemah oleh magnet. Contohnya adalah seng bismuth dan natrium klorida. @erdasarkan asan0a magnet dibagi men)adi dua kelompok yaitu# 1. Aagnet alam yakni magnet yang ditemukan di alam *. Aagnet buatan yakni magnet yang senga)a di buat oleh manusia 4elan)utnya berdasarkan sifat kema!netann0a ma!net buatan dikelompokkan men)adi dua yakni magnet tetap !permanen" dan magnet sementara. Aagnet tetap adalah magnet yang siBat kemagnetannya tetap dan ter)adi dalam aktu relatiB lama. 4ebaliknya magnet sementara adalah magnet yang siBatnya tisdak tetap atau sementara. Aagnet permanen !tetap" umumnya terbuat dari ba)a sedangkan magnet tidak tetap terbuat dari besi lunak. Disesuaikan dengan kegunaannya deasa ini magnet dibuat dari beberapa )enis logam. @erdasarkan bahan 0an! di!unakann0a itu magnet dapat dibedakan men)adi empat tipe# a. Lipe Aagnet 3ermanen Campuran @erdasarkan bahan campurannya magnet permanen campuran dibagi men)adi 1. Aagnet alcoma> dibuat dari campuran besi dan alumunium *. Aagnet alnico dibuat dari campuran besi dan nikel -. Aagnet triconal dibuat dari campuran besi dan kobal b. Lipe Aagnet :eramik Lipe magnet ini disebut )uga ma!nadu& terbuat dari serbuk Berit dan bersiBat keras serta memiliki gaya tarik kuat. c. Lipe magnet @esi unak
Lipe magnet besi lunak )uga disebut dengan stao0 terbuat dari 96` besi dan ` silikon. 4iBat kemagnetannya tidak keras atau sementara. d. Lipe Aagnet 3elindung Lipe magnet ini disebut )uga mumetal terbuat dari /` nikel *0` besi 5` tembaga dan 1` mangan. Aagnet ini tidak keras atau sementara. @erdasarkan pen!!oon!an ma!net buatan di atas se&ta kemampuan bahan men0impan sifat ma!netn0a maka kita dapat menggolongkan bahan&bahan magnetik dalam magnet keras dan magnet lunak. 4ebagai contoh bahan&bahan magnet keras ialah ba)a dan alcoma>. @ahan ini sangan sulit di)adikan magnet. amun demikian setelah bahan tersebut di)adikan magnet maka bahan&bahan magnet keras ini akan menyimpan siBat magnetiknya relatiB sangat lama. :arena pertimbangan atau alasan itulah bahan&bahan magnet keras ini lebih banyak di)adikan untuk membuat magnet tetap !permanen". Contoh pemakaiannya adalah untuk membuat pita kaset atau kompas.
4edangkan bahan&bahan magnet lunak misalnya besi dan mumetal )auh lebih mudah untuk di)adikan magnet. amun demikiansiBat kemagnetannya hanya sementara dan mudah hilang. tulah sebabnya bahan magnet lunak banyak dipakai untuk membuat elektromagnet.
Bahan Magnetik dan Bahan <$nmagnetik 4alah satu siBat magnet adalah memiliki gaya tarik. rtinya apabila magnet didekatkan dengan )enis&)enis logam tertentu maka magnet akan tarik& menarik dan mempertahankan logam tersebut untuk tetap menempel dan tidak lepas. @ahan&bahan yang dapat ditarik oleh magnet disebut bahan magnetik dan bahan yang tidak dapat ditarik magnet disebut bahan nonmagnetik. @ahan magnet dapat diklasiBikasikan sebagai berikut a" @ahan Ferromagnetik # bahan yang ditarik magnet dengan kuat oleh magnet. Contohnya adalah ba)a besi nikel dan kobalt.
b"
@ahan 3aramagnetik # bahan yang ditarik lemah oleh magnet. Contohnya adalah aluminium timah mangan dan platina.
c"
@ahan Diamagnetik # bahan yang sedikit menolak )ika ditarik oleh magnet. Contohnya adalah seng bismut emas dan natrium klorida.
d" @ahan onmagnetik # bahan yang tidak dapat ditarik oleh magnet. Contohnya adalah batu pasir kertas kaca dan kayu. @erdasarkan asalnya magnet dibagi men)adi dua kelompok yaitu magnet alam dan magnet buatan. Aagnet alam adalah magnet yang ditemukan di alam sedangkan magnet buatan adalah magnet yang senga)a dibuat oleh manusia dan dapat di simpulkan dengan menggunakan rumus# 4 = K ( 5M)(M-6 &:irimkan ni leat Kmail
8enerat$r AC Renerator adalah mesin yang dapat mengubah tenaga mekanis men)adi tenaga listrik melalui proses induksi elektromagnetik. Renerator ini memperoleh energi mekanis dari prime mo$er atau penggerak mula. 3rinsip ker)a dari generator sesuai dengan hukum ens yaitu arus listrik yang diberikan pada stator akan menimbulkan momen elektromagnetik yang bersiBat melaan putaran rotor sehingga menimbulkan KAF pada kumparan rotor. Legangan KAF ini akan menghasilkan suatu arus )angkar. Gadi diesel sebagai prime mo$er akan memutar rotor generator kemudian rotor diberi eksitasi agar menimbulkan medan magnit yang berpotongan dengan konduktor pada stator dan menghasilkan tegangan pada stator. :arena terdapat dua kutub yang berbeda yaitu utara dan selatan maka pada 90o pertama akan dihasilkan tegangan maksimum positiB dan pada sudut */0o kedua akan dihasilkan tegangan maksimum negatiB. ni ter)adi secara terus menerus(continue. @entuk tegangan seperti ini lebih dikenal sebagai Bungsi tegangan bolak&balik.
Renerator arus bolak&balik sering disebut sebagai generator sinkron atau alternator. Renerator arus bolak&balik memberikan hubungan yang sangat penting dalam proses perubahan energi dari batu bara minyak gas atau uranium ke dalam bentuk yang bermanBaat untuk digunakan dalam industri atau rumah tangga. Dalam generator arus bolak&balik bertegangan rendah yang kecil medan diletakan pada bagian yang berputar atau rotor dan lilitan )angkar pada bagian yang diam atau stator dari mesin 3rinsip :er)a Renerator C
Rambar # Pangkaian Kki$alen Renerator C
Rambar # 3rinsip :er)a Renerator C Renerator C beker)a berdasarkan atas prinsip dasar induksi elektromagnetik. Legangan bolak&balik akan dibangkitkan oleh putaran medan magnetik dalam kumparan )angkar yang diam. Dalam hal ini kumparan medan terletak pada bagian yang sama dengan rotor dari generator. ilai dari tegangan yang dibangkitkan bergantung pada # 1. Gumlah dari lilitan dalam kumparan. *. :uat medan magnetik makin kuat medan makin besar tegangan yang diinduksikan. -. :ecepatan putar dari generator itu sendiri. 3rinsip generator ini secara sederhana dapat di)elaskan baha tegangan akan diinduksikan pada konduktor apabila konduktor tersebut bergerak pada medan magnet sehingga memotong garis&garis gaya. Hukum tangan kanan berlaku pada generator dimana menyebutkan baha terdapat hubungan antara penghantar bergerak arah medan magnet dan arah resultan dari aliran arus yang terinduksi. pabila ibu )ari menun)ukkan arah gerakan penghantar telun)uk menun)ukkan arah Bluks )ari tengah menun)ukkan arah aliran elektron yang terinduksi. Hukum ini )uga berlaku apabila magnet sebagai pengganti penghantar yang digerakkan. Lerdapat dua )enis konstruksi dari generator ac )enis medan diam atau medan magnet dibuat diam dan medan magnet berputar. Kksitasi Renerator C 4istem eksitasi secara kon$ensional dari sebuah generator arus bolak&balik terdiri atas sumber arus searah yang dihubungkan ke medan generator ac melalui cincin&slip dan sikat&sikat. 4umber dc biasanya diperoleh dari generator arus searah yang digerakkan dengan motor atau penggerak mula yang sama dengan penggerak mula generator bolak&balik. 4etelah datangnya %at padat beberapa sistem eksitasi yang berbeda telah dikembangkan dan digunakan. 4alah satunya adalah daya diambil dari terminal generator ac diubah ke daya dc oleh penyearah %at padat dan kemudian dicatu ke medan generator ac dengan menggunakan cincin&slip kon$ensional dan sikat&sikat. Dalam sistem serupa yang digunakan oleh generator dengan kapasitas daya yang lebih besar daya dicatukan ke penyearah %at padat dari lilitan tiga Base terpisah yang terletak diatas alur stator generator. 4atu&satunya Bungsi dari lilitan ini adalah menyediakan daya eksitasi untuk generator. 4istem pembangkitan lain yang masih digunakan baik dengan generator sinkron tipe kutub&sepatu maupun tipe rotor&silinder adalah sistem tanpa sikat&sikat yang mana generator ac kecil dipasang pada poros yang sama sebagai generator utama yang digunakan untuk pengeksitasi. 3engeksitasi ac mempunyai )angkar yang berputar keluarannya kemudian disearahkan oleh penyearah dioda silikon yang )uga dipasang pada poros utama. :eluaran yang telah disearahkan dari pengeksitasi ac diberikan langsung dengan hubungan yang diisolasi sepan)ang poros ke medan generator sinkron yang berputar. Aedan dari pengeksitasi ac adalah stasioner dan dicatu dari sumber dc terpisah. @erarti tegangan yang dibangkitkan oleh generator sinkron dapat dikendalikan dengan mengubah kekuatan medan
pengeksitasi ac. Gadi sistem pengeksitasi tanpa sikat tidak menggunakan komutator yang akan memperbaiki keandalan dan menyederhanakan pemeliharaan umum. 4istem 4tart da tiga macam )enis start yang dapat dilakukan pada generator yaitu # 1. Dengan 3enggerak Aula 'ntuk sistem start dengan penggerak mula biasanya berupa mesin diesel untuk kapasitas daya yang kecil turbin air atau turbin uap untuk kapasitas daya menengah dan turbin uap untuk kapasitas daya yang sangat besar. *. 3engubah Frekuensi Aotor sinkron mendapat pengisian dari sebuah generator sinkron khusus. 3engisian dilakukan dengan arus tukar berBrekuensi $ariabel dari hampir nol hingga mencapai Brekuensi nominal. Dengan demikian motor sinkron mengalami start mulai putaran hampir nol hingga mencapai putaran nominal. -. 4ebagai Renerator Potor 4angkar(4tart sinkron Dalam hal ini rotor mesin dilengkapi suatu belitan yang beker)a sebagai sangkar asinkron. Dengan demikian selama start mesin beker)a sebagai motor tak serempak. Dengan start asinkron pada kumparan medan dapat dihasilkan gaya&gaya gerak listrik yang tinggi disebabkan )umlah lilitan magnet yang biasanya besar. Raya&gerak listrik yang tinggi ini bukan sa)a dapat merusak mesin melainkan dapat )uga menimbulkan bahaya bagi personil yang melayani mesin sinkron itu. 'ntuk menghindari bahaya ini kumparan magnet selama start dapat dibagi dalam beberapa belitan yang masing&masing dihubungsingkatkan. 4etelah mencapai putaran sinkron hubungan ini dilepaskan. Dalam hal ini sistem start yang digunakan pada generator set R4C 05 adalah dengan penggerak mula. BAB I 6,
A3 :atar Belakang
istrik dalam era industri merupakan keperluan yang sangat $ital. Dengan adanya transBormator keperluan listrik pada tegangan yang sesuai dapat terpenuhi. Dahulu untuk membaa
listrik diperlukan kuda. :uda akan membaa pembangkit listrik untuk
penerangan lapangan ski. 4eandainya transBormator belum ditemukan berapa ekor kuda yang diperlukan untuk penerangan sebuah kota. Fenomena pemindahan listrik akan kamu dibahas dalam induksi elektromagnetik. Gika ada pembangkit listrik dekat rumahmu coba diperhatikan. 3embangkit listrik biasanya terletak )auh dari permukiman penduduk. 'ntuk membaa energy listrik atau lebih dikenal transmisi daya listrik diperlukan kabel yang sangat pan)ang. :abel yang demikian dapat menurunkan tegangan. :arena itu diperlukan alat yang dapat menaikkan kembali tegangan sesuai keperluan. Dan kamu pasti melihat tabung berarna biru yang dipasang pada
tiang listrik. lat tersebut adalah transBormator yang berBungsi untuk menaikkan dan menurunkan tegangan.
B3
Rumusan Masalah
Pumusan masalah yang diangkat dalam penulisan makalah ini adalah sebagai berikut# 1. pa arti nduksi KlekromagetikE *. @agaimana 3enerapan nduksi KlektromagnetikE -. pa yang dimaksud dengan LransBormatorE
C3 =u%uan
Lu)uan dari pembuatan makalah ini adalah sebagai berikut# 1. Aengetahui arti nduksi Klekromagnetik. *. Aengetahui penerapan nduksi Klektromagnetik -. Aengetahui tentang transBormator.
BAB II 6,MBAHA#A<
A3 Induksi ,lektr$magnetik 13 88: Induksi
:elistrikan dapat menghasilkan kemagnetan. Aenurutmu dapatkah kemagnetan menimbulkan kelistrikanE :emagnetan dan kelistrikan merupakan dua ge)ala alam yang prosesnya dapat dibolak&balik. :etika H.C. ersted membuktikan baha disekitar kaat berarus listrik terdapat medan magnet !artinya listrik menimbulkan magnet" para ilmuan mulai berpikir keterkaitan antara kelistrikan dan kemagnetan.
Rambar *1. 3ercobaan Aichael Baraday
Lahun 1?*1 Aichael Faraday membuktikan baha perubahan medan magnet dapat menimbulkan arus listrik !artinya magnet menimbulkan istrik" melalui eksperimen yang sangat sederhana seperti yang ditun)ukkanpada gambar *.1. 4ebuah
magnet
yang
digerakkan masuk dan keluar pada kumparan dapat menghasilkan arus listrik pada kumparan itu. Ral$anometer merupakan alat yang dapat digunakan untuk mengetahui ada tidaknya arus listrik yang mengalir. :etika sebuah magnet yang digerakkan masuk dan keluar pada kumparan )arum gal$anometer menyimpang ke kanan dan ke kiri. @ergeraknya )arum gal$anometer menun)ukkan baha magnet yang digerakkan keluar dan masuk
pada
kumparan menimbulkan arus listrik. rus listrik bisa ter)adi )ika pada u)ung&u)ung kumparan terdapat RR !gaya gerak listrik". RR yang ter)adi di u)ung&u)ung kumparan dinamakan RR induksi. rus listrik hanya timbul pada saat magnet bergerak. Gika magnet diam di dalam kumparan di u)ung kumparan tidak ter)adi arus listrik. 4ehingga ditetapkan hukum Faraday yang berbunyi# a. Gika sebuah penghantar memotong garis&garis gaya dari suatu medan magnetik !Bluks" yang konstan maka pada penghantar tersebut akan timbul tegangan induksi. b. 3erubahan Bluks medan magnetik didalam suatu rangkaian bahan penghantar akan menimbulkan tegangan induksi pada rangkaian tersebut.
3ersamaan 7! induksi 51 ind 6 yang memenuhi hukum Faraday adalah sebagai berikut#
Landa negatiB berati sesuai dengan Hukum en% yaitu 87! #nduksi seau memban!kitkan a&us 0an! medan ma!netikn0a be&awanan den!an sumbe& pe&ubahan fuks ma!netik9( 4uks Ma!netik adalah kerapatan garis&garis gaya dalam medan magnet artinya
Bluks magnetik yang berada pada permukaan yang lebih luas kerapatannya rendah dan kuat medan magnetik !@" lebih lemah sedangkan pada permukaan yang lebih sempit kerapatan Bluks magnet akan kuat dan kuat medan magnetik !@" lebih tinggi. 4atuan internasional dari besaran Bluks magnetik diukur dalam Webe& disingkat Wb dan dideBinisikan dengan .uatu medan ma!net se&ba sama mempun0ai fuks ma!netik sebesa& ) webe& bia sebatan! pen!hanta& memoton! !a&is$!a&is !a0a ma!netik seama satu detik akan menimbukan !a0a !e&ak ist&ik 5!!6 sebesa& satu vot(
13 6enye.a. =er%adinya 88: Induksi
:etika kutub utara magnet batang digerakkan masuk ke dalam kumparan )umlah garis gaya&gaya magnet yang
terdapat di dalam kumparan bertambah banyak.
@ertambahnya )umlah garis& garis gaya ini menimbulkan RR induksi pada u)ung&u)ung kumparan. RR induksi yang ditimbulkan menyebabkan arus listrik mengalir menggerakkan )arum gal$anometer. rah arus induksi dapat ditentukan dengan cara memerhatikan arah medan magnet yang ditimbulkannya. 3ada saat magnet masuk garis gaya dalam kumparan bertambah. kibatnya medan magnet hasil arus induksi bersiBat mengurangi garis gaya itu. Dengan demikian u)ung kumparan itu merupakan kutub utara sehingga arah arus induksi seperti yang ditun)ukkan Rambar *.1. :etika kutub utara magnet batang digerakkan keluar dari dalam kumparan )umlah garis&garis gaya magnet yang terdapat di dalam kumparan berkurang. @erkurangnya )umlah garis&garis gaya ini )uga menimbulkan RR induksi pada u)ung&u)ung kumparan. RR induksi yang ditimbulkan menyebabkan arus listrik mengalir dan menggerakkan )arum gal$anometer. 4ama halnya ketika magnet batang masuk ke kumparan. pada saat magnet keluar garis gaya dalam kumparan berkurang. kibatnya medan magnet hasil arus induksi bersiBat menambah garis gaya itu. Dengan demikian u)ung kumparan itu merupakan kutub selatan. :etika kutub utara magnet batang diam di dalam kumparan )umlah garis&garis gaya magnet di dalam kumparan tidak ter)adi perubahan !tetap". :arena )umlah garis&garis gaya tetap maka pada u)ung&u)ung kumparan tidak ter)adi RR induksi. kibatnya tidak ter)adi arus listrik dan )arum gal$anometer tidak bergerak. Gadi RR induksi dapat ter)adi pada kedua u)ung kumparan )ika di dalam kumparan ter)adi perubahan )umlah garis&garis gaya magnet !Bluks magnetik". RR yang timbul akibat adanya perubahan )umlah garis&garis gaya magnet dalam kumparan disebut RR induksi. rus listrik yang ditimbulkan RR induksi disebut arus induksi. 3eristia timbulnya RR induksi dan arus induksi akibat adanya perubahan )umlah garis&garis gaya magnet disebut induksi elektromagnetik.
23 Fakt$r yang Memengaruhi Besar 88: Induksi
4ebenarnya besar kecil RR induksi dapat dilihat pada besar kecilnya penyimpangan sudut )arum gal$anometer. Gika sudut penyimpangan )arum gal$anometer besar RR induksi dan arus induksi yang dihasilkan besar. Lerdapat beberapa cara memperbesar RR induksi. da tiga Baktor yang memengaruhi RR induksi yaitu #
a. kecepatan gerakan magnet atau kecepatan perubahan )umlah garis&garis gaya magnet !Bluks magnetik" b. )umlah lilitan c. medan magnet . 6enera7an Induksi ,lektr$magnetik 3ada induksi elektromagnetik ter)adi perubahan bentuk energi gerak men)adi energi listrik. nduksi elektromagnetik digunakan pada pembangkit energi listrik. 3embangkit energi listrik yang menerapkan induksi elektromagnetik adalah generator dan dinamo. Di dalam generator dan dinamo terdapat kumparan dan magnet. :umparan atau magnet yang berputar menyebabkan ter)adinya perubahan )umlah garis&garis gaya magnet dalam kumparan. 3erubahan tersebut menyebabkan ter)adinya RR induksi pada kumparan. Knergi mekanik yang diberikan generator dan dinamo diubah ke dalam bentuk energy gerak rotasi. Hal itu menyebabkan RR induksi dihasilkan secara terus&menerus dengan pola yang berulang secara periodic. 13
8enerat$r
Renerator dibedakan men)adi dua yaitu generator arus searah !DC" dan generator arus bolak&balik !C". @aik generator C dan generator DC memutar kumparan di dalam medan magnet tetap. Renerator C sering disebut alternator. rus listrik yang dihasilkan berupa arus bolak&balik. Ciri generator C menggunakan cincin ganda. Renerator arus DC arus yang dihasilkan berupa arus searah. Ciri generator DC menggunakan cincin belah !komutator". Gadigenerator C dapat diubah men)adi generator DC dengan cara mengganti cincin ganda dengan sebuah komutator. 4ebuah generator C kumparan berputar
di antara kutub& kutub yang tak se)enis dari dua magnet yang saling
berhadapan. :edua kutub magnet akan menimbulkan medan magnet. :edua u)ung kumparan dihubungkan dengan sikat karbon yang terdapat pada setiap cincin. :umparan merupakan bagian generator yang berputar !bergerak" disebut rotor. Aagnet tetap merupakan bagian generator yang tidak bergerak disebut stator. @agaimanakah generator beker)aE :etika kumparan se)a)ar dengan arah medan magnet !membentuk sudut 0 dera)at" belum ter)adi arus listrik dan tidak ter)adi RR induksi !perhatikan Rambar *.1. 3ada saat kumparan berputar perlahan&lahan arus dan RR beran)ak naik sampai
kumparan
membentuk sudut 90 dera)at. 4aat itu posisi kumparan tegak lurus dengan arah medan magnet. 3ada kedudukan ini kuat arus dan RR induksi menun)ukkan nilai maksimum. 4elan)utnya putaran kumparan terus berputar arus dan RR makin berkurang. :etika
kumparan mem bentuk sudut 1?0 dera)at kedudukan kumparan se)a)ar dengan arah medan magnet maka RR induksi dan arus induksi men)adi nol. 3utaran kumparan berikutnya arus dan tegangan mulai naik lagi dengan arah yang berlaanan. 3ada saat membentuk sudut */0 dera)at ter)adi lagi kumparan berarus tegak lurus dengan arah medan magnet. 3ada kedudukan kuat arus dan RR induksi menun)ukkan nilai maksimum lagi namun arahnya berbeda. 3utaran kumparan selan)utnya arus dan tegangan turun perlahanlahan hingga mencapai nol dan kumparan kembali ke posisi semula hingga memb entuk sudut -60 dera)at.
13
Dinam$
Dinamo dibedakan men)adi dua yaitu dinamo arus searah !DC" dan dinamo arus bolak&balik !C". 3rinsip ker)a dinamo sama dengan generator yaitu memutar kumparan di dalam medan magnet atau memutar magnet di dalam kumparan. @agian dinamo yang berputar disebut rotor. @agian dinamo yang tidak bergerak disebut stator. 3erbedaan antara dinamo DC dengan dinamo C terletak pada cincin yang digunakan. 3ada dinamo arus searah menggunakan satu cincin yang dibelah men)adi dua yang disebut cincin belah !komutator". Cincin ini memungkinkan arus listrik yang dihasilkan pada rangkaian luar Dinamo berupa arus searah alaupun di dalam dinamo sendiri menghasilkan arus bolak&balik. dapun pada dinamo arus bolak&balik menggunakan cincin ganda !dua cincin". lat pembangkit listrik arus bolak balik yang paling sederhana adalah dinamo sepeda. Lenaga yang digunakan untuk memutar rotor adalah roda sepeda. Gika roda berputar kumparan atau magnet ikut berputar. kibatnya timbul RR induksi pada u)ung& u)ung kumparan dan arus listrik mengalir. Aakin cepat gerakan roda sepeda makin cepat magnet atau kumparan berputar. Aakin besar pula RR induksi dan arus listrik yang dihasilkan. Gika dihubungkan dengan lampu nyala lampu makin terang. RR induksi pada dinamo dapat diperbesar dengan cara putaran roda dipercepat menggunakan magnet yang kuat !besar" )umlah lilitan diperbanyak dan menggunakan inti besi lunak di dalam kumparan.
@. =rans/$rmat$r Di rumah mungkin kamu pernah dihadapkan persoalan tegangan listrik ketika kamu akan menghidupkan radio yang memerlukan tegangan 6 atau 1* . 3adahal tegangan listrik
yang disediakan 3 **0 . @ahkan generator pembangkit listrik menghasilkan tegangan listrik yang sangat tinggi mencapai hingga puluhan ribu $olt. :enyataannya sampai di rumah tegangan listrik tinggal **0 . @agaimanakah cara mengubah tegangan listrikE lat yang digunakan untuk menaikkan atau menurunkan tegangan C disebut transBormator !traBo". LraBo memiliki dua terminal yaitu terminal input dan terminal output. Lerminal input terdapat pada kumparan primer. Lerminal output terdapat pada kumparan sekunder. Legangan listrik yang akan diubah dihubungkan dengan terminal input. dapun hasil pengubahan tegangan diperoleh pada terminal output. 3rinsip ker)a transBormator menerapkan peristia induksi elektromagnetik. Gika pada kumparan primer dialiri arus C inti besi yang dililiti kumparan akan men)adi magnet !elektromagnet". :arena arus C pada elektromagnet selalu ter)adi perubahan garis gaya magnet. 3erubahan garis gaya tersebut akan bergeser ke kumparan sekunder. Dengan demikian pada kumparan sekunder )uga ter)adi perubahan garis gaya magnet. Hal itulah yang menimbulkan RR induksi pada kumparan sekunder. dapun arus induksi yang dihasilkan adalah arus C yang besarnya sesuai dengan )umlah lilitan sekunder. @agian utama transBormator ada tiga yaitu inti besi yang berlapis&lapis kumparan primer dan kumparan sekunder. :umparan primer yang dihubungkan dengan 3 sebagai tegangan masukan !input" yang akan dinaikkan atau diturunkan. :umparan sekunder dihubungkan dengan beban sebagai tegangan keluaran !output". 13
Aacam&Aacam LransBormator pabila tegangan terminal output lebih besar daripada tegangan yang diubah traBo yang digunakan berBungsi sebagai penaik tegangan. 4ebaliknya apabila tegangan terminal output lebih kecil daripada tegangan yang diubah traBo yang digunakan berBungsi sebagai penurun tegangan. Dengan demikian transBormator !traBo" dibedakan men)adi dua yaitu traBo step up dan traBo step don.
a.
LraBo step up adalah transBormator yang berBungsi untuk menaikkan tegangan C. LraBo ini
& & & b.
memiliki ciri&ciri# )umlah lilitan primer lebih sedikit daripada )umlah lilitan sekunder. tegangan primer lebih kecil daripada tegangan sekunder kuat arus primer lebih besar daripada kuat arus sekunder. LraBo step don adalah transBormator yang berBungsi untuk menurunkan tegangan C. LraBo
ini memiliki ciri&ciri# & )umlah lilitan primer lebih banyak daripada )umlah lilitan sekunder & tegangan primer lebih besar daripada tegangan sekunder & kuat arus primer lebih kecil daripada kuat arus sekunder. 23
=rans/$rmat$r Ideal
LransBormer ideal merupakan traBo yang rugi&ruginya hanya berasal dari rugi lilitan input dan lilitan output. 3ada transBormer ideal hubungan antara tegangan input dengan tegangan output arus input dengan arus output lilitan input !primer" dengan lilitan output !sekunder" memiliki hubungan yang di)elaskan melalui persamaan berikut ini. @esar tegangan dan kuat arus pada traBo bergantung banyaknya lilitan. @esar tegangan sebanding dengan )umlah lilitan. Aakin banyak )umlah lilitan tegangan yang dihasilkan makin besar. Hal ini berlaku untuk lilitan primer dan sekunder. Hubungan antara )umlah lilitan primer dan sekunder dengan tegangan primer dan tegangan sekunder dirumuskan LraBo dikatakan ideal )ika tidak ada energi yang hilang men)adi kalor yaitu ketika )umlah energi yang masuk pada kumparan primer sama dengan )umlah energi yang keluar pada kumparan sekunder. Hubungan antara tegangan dengan kuat arus pada kumparan primer dan sekunder dirumuskan Gika kedua ruas dibagi dengan t
?3
,/isiensi =rans/$rmat$r
Di bagian sebelumnya kamu sudah mempela)ari transBormator atau traBo yang ideal. amun pada kenyataannya traBo tidak pernah ideal. Gika traBo digunakan selalu timbul energi kalor. Dengan demikian energi listrik yang masuk pada kumparan primer selalu lebih besar daripada energi yang keluar pada kumparan sekunder. kibatnya daya primer lebih besar daripada daya sekunder. @erkurangnya daya dan energi listrik pada sebuah traBo ditentukan oleh besarnya eBisiensi traBo. 3erbandingan antara daya sekunder dengan daya primer atau hasil bagi antara energi sekunder dengan energi primer yang dinyatakan dengan persen disebut eBisiensi traBo. KBisiensi traBo dinyatakan dengan . @esar eBisiensi traBo dapat dirumuskan sebagai berikut.
@3
6enggunaan =rans/$rmat$r
@anyak peralatan listrik di rumah yang menggunakan transBormator step don. LraBo tersebut berBungsi untuk menurunkan tegangan listrik 3 yang besarnya **0 men)adi tegangan lebih rendah sesuai dengan kebutuhan. 4ebelum masuk rangkaian elektronik pada alat tegangan **0 dari 3 dihubungkan dengan traBo step don terlebih dahulu untuk diturunkan. Aisalnya kebutuhan peralatan listrik *5 . Gika alat itu langsung dihubungkan dengan 3 alat itu akan rusak atau terbakar. amun apabila alat itu dipasang traBo step don yang mampu mengubah tegangan **0 men)adi *5 alat itu akan terhindar dari kerusakan. da beberapa alat yang menggunakan transBormator antara lain catu daya adaptor dan transmisi daya listrik )arak )auh.
a. 3oer supply !catu daya" Catu daya merupakan alat yang digunakan untuk menghasilkan tegangan C yang rendah. Catu daya menggunakan traBo step don yang berBungsi untuk menurunkan tegangan **0 men)adi beberapa tegangan C yang besarnya antara * sampai 1* . b. daptor !penyearah arus" daptor terdiri atas traBo step don dan rangkaian penyearah arus listrik yang berupa diode. daptor merupakan catu daya yang ditambah dengan si penyearah arus adalah mengubah tegangan C men)adi tegangan DC. c. Lransmisi daya listrik )arak )auh 3embangkit listrik biasanya dibangun )auh dari permukiman penduduk. 3roses pengiriman daya listrik kepada pelanggan listrik !konsumen" yang )araknya )auh disebut transmisi daya listrik )arak )auh. 'ntuk menyalurkan energi listrik ke konsumen yang )auh tegangan yang dihasilkan generator pembangkit listrik perlu dinaikkan mencapai ratusan ribu $olt. 'ntuk itu diperlukan traBo step up. Legangan tinggi ditransmisikan melalui kabel )aringan listrik yang pan)ang menu)u konsumen. 4ebelum masuk ke rumah&rumah penduduk tegangan diturunkan menggunakan traBo step don hingga menghasilkan **0 . Lransmisi daya listrik )arak )auh dapat dilakukan dengan menggunakan tegangan besar dan arus yang kecil. Dengan cara itu akan diperoleh beberapa keuntungan yaitu energi yang hilang dalam per)alanan dapat dikurangi dan kaat penghantar yang diperlukan dapat lebih kecil serta harganya lebih murah.
BAB III 6,
A3 Kesim7ulan
@erdasarkan rumusan masalahnya kesmpulan yang dapat ditarik adalah sebagai berikut#
