gerakan magnet di dalam kumparan menyebabkan jarum galvanometer menyimpang. Jika kutub utara magnet digerakkan mendekati kumparan, jarum galvanometer menyimpang ke kanan. Jika magnet diam dalam kumparan, jarum galvanometer tidak menyimpang. Jika kutub utara magnet digerakkan menjauhi kumparan, jarum galvanometer menyimpang ke kiri. Penyimpangan jarum galvanometer tersebut menunjukkan bahwa pada kedua ujung kumparan terdapat arus listrik. Peristiwa timbulnya arus listrik seperti itulah yang disebut induksi elektromagnetik. Adapun beda potensial yang timbul pada ujung kumparan disebut gaya gerak listrik (GGL) induksi. Terjadinya GGL induksi dapat dijelaskan seperti berikut. Jika k utub utara magnet didekatkan ke kumparan. Jumlah garis gaya yang masuk kumparan makin banyak. Perubahan jumlah garis gaya itulah yang menyebabkan terjadinya penyimpangan jarum galvanometer. Hal yang sama juga akan terjadi jika magnet digerakkan keluar dari kumparan. Akan tetapi, arah simpangan jarum galvanometer berlawanan dengan penyimpangan semula. Dengan demikian, dapat disimpulkan bahwa penyebab timbulnya GGL induksi adalah perubahan garis gaya magnet yang dilingkupi oleh kumparan. Menurut Faraday, besar GGL induksi pada kedua ujung kumparan sebanding dengan laju perubahan fluks magnetik yang dilingkupi kumparan. Artinya, makin cepat terjadinya perubahan fluks magnetik, makin besar GGL induksi yang timbul. Adapun yang dimaksud fluks nmgnetik adalah banyaknya garis gaya magnet yang menembus suatu bidang.
Generator Generator atau pembangkit listrik yang sederhana dapat ditemukan pada sepeda. Pada sepeda, biasanya dinamo digunakan untuk menyalakan lampu. Caranya ialah bagian atas dinamo (bagian yang dapat berputar) dihubungkan ke roda sepeda. Pada proses itulah terjadi perubalian energi gerak menjadi energi listrik. Generator (dinamo) merupakan alat yang prinsip kerjanya berdasarkan induksi elektromagnetik. Alat ini pertama kali ditemukan oleh Michael Faraday. Berkebalikan dengan motor listrik, generator adalah mesin yang mengubah energi kinetik menjadi energi listrik. Energi kinetik pada generator dapat juga diperoleh dari angin atau air terjun. Berdasarkan arus yang dihasilkan. Generator dapat dibedakan menjadi dua rnacam, yaitu generator AC dan generator DC. Generator AC menghasilkan arus bolak balik (AC) dan generator DC menghasilkan mengh asilkan arus searah (DC). Baik arus bolak-balik maupun searah dapat digunakan untuk penerangan dan alat-alat pemanas. Generator AC
Bagian utama generator AC terdiri atas magnet permanen (tetap), kumparan (solenoida). cincin geser, dan sikat. Pada generator. perubahan garis gaya magnet diperoleh dengan cara memutar kumparan di dalam medan magnet permanen. Karena dihubungkan dengan cincin geser, perputaran kumparan menimbulkan GGL induksi AC. OIeh karena itu, arus induksi yang ditimbulkan berupa arus AC. Adanya arus AC ini ditunjukkan oleh menyalanya lampu pijar yang disusun seri dengan kedua sikat. Sebagaimana percobaan Faraday, GGL induksi yang ditimbulkan oleh generator AC dapat diperbesar dengan cara: • • •
memperbanyak lilitan kumparan, menggunakan magnet permanen yang lebih kuat. mempercepat perputaran kumparan, dan menyisipkan inti besi lunak ke dalam kumparan.
Contoh generator AC yang akan sering kita jumpai dalam kehidupan sehari-hari adalah dinamo sepeda. Bagian utama dinamo sepeda adalah sebuah magnet tetap dan kumparan yang disisipi besi lunak. Jika magnet tetap diputar, perputaran tersebut menimbulkan GGL induksi pada kumparan. Jika sebuah lampu pijar (lampu sepeda) dipasang pada kabel yang menghubungkan kedua ujung kumparan. lampu tersebut akan dilalui arus induksi AC. Akibatnya, lampu tersebut menyala. Nyala lampu akan makin terang jika perputaran magnet tetap makin cepat (laju sepeda makin kencang). Generator DC
Prinsip kerja generator (dinamo) DC sama dengan generator AC. Namun, pada generator DC arah arus induksinya tidak berubah. Hal ini disebabkan cincin yang digunakan pada generator DC berupa cincin belah (komutator).
Transformator
Agar tidak berbahaya tegangan yang tinggi itu harus diturunkan terlebih dahulu sebelum arus listrik disalurkan ke rumah-rumah penduduk. Pada umumnya tegangan listrik yang disalurkan ke rumah-rumah penduduk ada dua macam, yaitu 220 volt dan 1l0 volt. Alat yang digunakan untuk menurunkan tegangan disebut transformator. Bagian utama transformator adalah dua buah kumparan yang keduanya dililitkan pada sebuah inti besi lunak. Kedua kumparan tersebut memiliki jumlah lilitan yang berbeda. Kumparan yang dihubungkan dengan sumber tegangan AC disebut kumparan primer, sedangkan kumparan yang lain disebut kumparan sekunder. Jika kumparan primer dihubungkan dengan sumber tegangan AC (dialiri arus listrik AC), besi lunak akan menjadi elektromagnet. Karena arus yang mengalir tersebut adalah arus AC, garis-garis gaya elektromagnet selalu berubah-ubah. Oleh karena itu, garis-garis gaya yang dilingkupi oleh kumparan sekunder juga berubah-ubah. Perubahan garis gaya itu menimbulkan GGL induksi pada kumparan sekunder. Hal itu menyebabkan pada kumparan sekunder mengalir arus AC (arus induk si).
Berdasarkan rumus di atas kita dapat rnembedakan transformator menjadi dua macam. yaitu transformator step up dan transformator step down. Transformator .step up adalah transformator yang jumlah lilitan primernya lebih kecil dari pada lilitan sekunder. Oleh karena itu, transformator step up dapat digunakun untuk menaikkan tegangan AC. Penemuan Gaya Gerak Listrik Induksi Jika kuat arus listrik dapat menimbulkan medan magnet di sekitarnya, seperti yang telah ditemukan oleh Oersted, maka Arus Michael Faraday berpikir sebaliknya. Menurutnya arus listrik dapat timbul jika magnet batang digerakkan keluar masuk dalam kumparan. Arus listrik yang ditimbulkannya arahnya bolak-balik. Timbulnya arus listrik menunjukkan bahwa antara dua ujung kumparan memiliki beda potensial (ggl = gaya gerak listrik). Gaya gerak listrik yang timbul dengan cara ini disebut gaya gerak listrik induksi. Peristiwa ini disebut induksi elektromagnet, sedangkan arus yang dihasilkan disebut arus induksi. Timbulnya ggl induksi pada ujung-ujung kumparan dapat dijelaskan sebagai berikut :
a. Jika kutub sebuah magnet dimasukkan ke dalam kumparan maka terjadi perubahan jumlah garis gaya magnet yang dilingkupi kumparan, yaitu garis-garis gaya yang masuk ke dalam kumparan bertambah. b. Jika kutub magnet itu dikeluarkan dari kumparan, jumlah garis-garis di dalam kumparan berkurang. c. Jika kutub magnet tidak bergerak, jumlah garis-garis gaya di dalam kumparan tetap. Jadi, timbulnya ggl induksi itu terjadi jika terdapat perubahan jumlah garis gaya magnet yang dilingkuki/menembus kumparan.
a. b. c. d.
Perubahan jumlah garis gaya magnet yang masuk ke dalam kumparan dapat ditimbulkan dengan cara-cara berikut : Menggerakkkan sebuah magnet batang masuk dan keluar kumparan. Memutar sebuah magnet batang di dekat kumparan Menggerakkan kumparan terhadap kutub magnet Memutus-mutus arus primer untuk menginduksi arus sekunder pada kumparan lain. Jika batang magnet yang dimasukkan ke dalam kumparan dilakukan secara berulang-ulang, maka akan kita saksikan bahwa jarum galvanometer bergerak ke kanan (kutub (+) dan ke kiri (-). Dengan demikian, pada saat batang magnet digerakkan keluar masuk kumparan, maka pada kumparan mengalir arus dan terdapat tegangan listrik bolak-balik.
a. b. c. d.
Faktor-faktor yang mempengaruhi ggl induksi pada kumparan sebagai berikut : Kecepatan gerak magnet. Semakin cepat gerakan magnet, ggl iduksi yang timbul semakin besar. Kekuatan magnet, Semakin kuat magnet, ggl induksi yang timbul semakin besar Jumlah lilitan pada kumparan, Semakin banyak jumlah lilitan kumparan, ggl induksi yang timbul semakin besar. Inti kumparan, Jika kumparan diberi inti besi, ggl induksi yang timbul besar daripada kumparan tanpa inti.
Persamaan Gaya Gerak Listrik (GGL) Induksi Besar ggl induksi pada percobaan Faraday dapat dituliskan dalam bentuk rumus sebagai berikut :
ε ε
ind
= - N ∆Φ ∆τ
N ∆Φ
ind
= ggl induksi (volt)
= jumlah lilitan = perubahan
garis
gaya
(weber) ∆τ
= selang waktu (sekon)
Tanda (-) menunjukkan arah arus induksi berlawanan dengan arah penyebabnya. Persamaan bentuk lain untuk menghitung besar ggl induksi adalah :
ε m/sekon
ind
=Bℓv
B
= kuat medan magnet (weber/m2)
ℓ v
= panjang penghantar dalam m = kecepatan gerak penghantar dalam
