SENTER KOCOK LAPORAN Disusun untuk memenuhi tugas Research Based Learning (RBL) mata kuliah Fisika Dasar II 2015/2016
Oleh : Adlu Hakam Ramadhan (13115042) Agadi Samridho (13115004) Galih Priambudi (14115048) Isbal Fathurrahman (14115040) M. Farid Hasan (13115012) Minaldi Dayauk I. Manulang (13115034) Novriandi (13115019) Retno Aljum’ah Tarihoran (13115029)
INSTITUT TEKNOLOGI SUMATERA 2016
ABSTRAK Perkembangan teknologi yang pesat selalu diiringi dengan penggunaan energi listrik yang tinggi. Karena permintaan energi listrik yang tinggi dan sumber energi listrik yang terbatas, maka tidak jarang terjadi pemadaman listrik di beberapa wilayah di Indonesia. Apabila pemadaman listrik terjadi secara tiba-tiba pada malam hari maka aktivitas manusia akan terganggu dikarenakan tidak ada cahaya yang menerangi dan apabila pada saat itu masyarakat lupa untuk mencharger lampu emergeny atau tidak memiliki senter dengan sumber tegangan baterai, maka dibutuhkan suatu alat yang dapat mengatasi masalah ini seperti Senter Kocok. Prinsip dasar dari Senter Kocok adalah Fluks Magnetik dan GGL Induksi. Perubahan Fluks Magnetik adalah perubahan garis-garis gaya magnetik yang menembus bidang kumparan. Sedangkan GGL Induksi adalah beda potensial antara ujung-ujung kawat kumparan yang disebabkan oleh perubahan fluks terhadap waktu dan banyaknya lilitan pada kumparan. Alat ini dapat dibuat dengan bahan-bahan sederhana yang terdapat disekitar kita, yaitu pipa paralon (PVC), magnet, kawat tembaga, kapasitor, dioda, saklar dan lampu LED. Bahanbahan tersebut akan dirangkai sedemikian rupa sehingga dapat membentuk Senter Kocok ideal. Sehingga masalah diatas pun dapat teratasi dengan Senter Kocok. Kata kunci : Senter, Induksi, elektromagnetik, GGL
I.
Latar Belakang
Setiap aktivitas manusia ketika dimalam hari tidak terlepas dari bantuan cahaya lampu, baik itu lampu neon, lampu pijar, maupun lampu senter. Cahaya lampu tersebut bermanfaat untuk memberikan penerangan di kala gelap, karena aktivitas di malam hari tidak akan bisa berjalan lancar apabila tidak ada cahaya yang menerangi. Sehingga cahaya lampu akan menjadi kebutuhan yang vital ketika di malam hari. Seiring berjalanya waktu, perkembangan teknologi pun semakin pesat, terutama di negara maju, sehingga pemakaian listrik semakin bertambah. Beberapa dekade ini, sering terjadinya pemadaman listrik di banyak wilayah di Indonesia, baik di siang hari maupun di malam hari. Ketika pemadaman terjadi pada siang hari, mungkin tidak terlalu berpengaruh terhadap aktivitas, namun jika pemadaman listrik tiba-tiba dilakukan pada malam hari, maka keadaan akan seketika gelap gulita, sehingga aktivitas pun akan terhambat. Oleh karena itu, saat ini masyarakat banyak yang memiliki lampu emergency yang dapat digunakan ketika tiba-tiba terjadi pemadaman listrik pada malam hari. Namun terkadang bagi masyarakat yang terlupa mencharger lampu tersebut akan menjadi repot dikala lampu mati secara tiba-tiba. Sehingga butuh alat penerang atau senter yang bisa
digunakan tanpa harus mencharger dengan tenaga listrik dan tanpa mengganti baterai baru. Senter kocok adalah suatu senter tanpa baterai, yang menggunakan prinsip dari Fluks Magnetik dan GGL Induksi elektromagnetik. Alat ini bisa menjadi alternative ketika terjadi pemadaman listrik secara tiba-tiba pada malam hari, karena Alat ini dapat digunakan tanpa harus mencharger dengan tenaga listrik terlebih dahulu. Alat ini dapat digunakan dengan hanya mengocoknya beberapa menit, kemudian ketika saklar (switch) dinyalakan, senter ini akan memberikan sinar yang cukup terang.
II.
Desain dan Rancangan
Desain senter kocok dibuat dari paralon (PVC) yang dililitkan oleh kawat tembaga berukuran 0,15 mm, dimana salah satu ujungnya ditutup oleh tutup PVC dan ujung lainnya sebagai tempat untuk lampu LED. Ide awal desain ini bermula dari bentuk senter pada umumnya, dimana bentuk pipa PVC menyerupai bentuk senter (tabung).
III.
Bahan yang Digunakan dan Prosedur Pembuatan
3.1 Alat dan Bahan No
Nama Alat
1
Solder
2
Tang
3
Obeng
4
Cutter
5
Gergaji besi
6
Gunting
Tabel 3.3.1 Alat untuk membuat senter kocok
No 1 2 3 4 5
Bahan Magnet Kabel Lampu LED Kawat Tembaga Dioda
Jumlah 10 1 meter 1 1 ons 4
Harga Rp. 15000,Rp. 6000,-
6 Pipa Plastik 1 7 Tutup PVC 2 8 Kapasitor 4 Rp. 10000,10 Lem Korea 1 Rp. 7000,11 Selotip transparan 1 12 Timah 1 meter 13 Lensa 1 TOTAL Rp. 38.000,Tabel 3.2 Bahan untuk membuat senter kocok *Keterangan : tanda “-“ menunjukkan bahwa bahan tersebut berasal dari barang bekas, sehingga tidak ada biaya yang dikeluarkan untuk bahan tersebut.
3.1.2 Prosedur Pembuatan 1. Siapkan PVC dengan panjang yang telah ditentukan (sekitar 15-20 cm). 2. Buat kumparan pada PVC dari kawat tembaga dengan melilitkan kawat tembaga hingga panjang kumparannya sama dengan panjang magnet yang digunakan. Sisakan kawat tembaga di kedua sisi untuk membuat rangkaian. 3. Selotip kumparan, pastikan kumparan tidak bergeser lagi. 4. Tutup salah satu ujung PVC dengan penutup PVC, masukkan magnet ke dalam PVC tersebut, lalu nantinya tutup ujung lainnya dengan menggunakan penutup PVC lainnya (untuk tempat lampu LED). 5. Periksa lampu LED nyala atau tidak dengan multimeter. Jika lampu menyala maka LED bisa digunakan, jika tidak maka LED tidak bisa digunakan. Lalu lepaskan LED. 6. Siapkan 4 buah kapasitor, lalu sambungkan keempat kaki kapasitor secara paralel. 7. Rangkai keempat dioda dengan menyambungkan kaki positif diode pertama dengan kaki negative diode kedua, lalu hubungkan kaki positif diode ketiga dengan kaki negative diode keempat. Lalu hubungkan kutub negative diode pertama dengan kutub negatif dioda ketiga dan hubungkan kutub positif kedua dengan kutub positif keempat. Rangkaian ini berfungsi untuk mengubah arus AC dari kumparan menjadi arus DC. \ 8. Sambungkan kapasitor dengan kaki dioda. Kaki positif dengan kaki positif, begitu juga dengan kaki negatif dengan kaki negatif dengan menyoldernya. 9. Kaki dioda yang lainnya disambungkan dengan kedua ujung kumparan dengan menyoldernya. 10. Ambil LED. Solder bagian kaki positifnya dengan kabel, lalu hubungkan ke salah satu kaki saklar (switch) dan kaki lain dari saklar dihubungkan dengan kaki positif kapasitor. 11. Bagian negatif LED dihubungkan langsung dengan kaki negatif kapasitor.
12. Setelah semua terhubung, pasang penutup PVC (yang sudah dipasang lampu LED) pada ujung PVC lainnya. Lalu kocok senter 5-10 detik, nyalakan switch.
IV. IV.1
Prinsip Kerja Alat Teori Dasar
IV.1.1 Medan Magnet Medan magnet adalah daerah disekitar magnet yang menyebabkan sebuah muatan yang bergerak disekitarnya mengalami suatu gaya. Medan magnet membentuk pola garis-garis lengkung yang disebut garis gaya magnetik. Arah garis gaya magnetik tergantung pada arah arus listrik yang mengalir pada kawat penghantar. Medan magnetik juga terdapat disekitar kawat penghantar yang dialiri arus listrik. IV.1.2
Gaya Gerak Listrik Induksi GGL Induksi adalah beda potensial yang terjadi pada ujung-ujung kumparan karena pengaruh induksi elektromagnetik. GGL induksi timbul ketika magnet batang digerakkan keluar-masuk kumparan. Ketika magnet batang digerakkan mendekati kumparan, jumlah garis gaya magnetik yang menembus kumparan akan bertambah sehingga terdapat perbedaan fluks antara magnet sebelum dan sesudah mendekati kumparan. Perubahan jumlah garis gaya magnetik yang menembus kumparan tersebut menyebabkan beda potensial di ujung-ujung kumparan tersebut. Timbulnya beda potensial di ujung-ujung kumparan inilah yang menyebabkan arus listrik mengalir di dalam kumparan. Sehingga GGL Induksi dapat dirumuskan sebagai berikut : ε ind
= -N
∆ᶲ ∆t
N = jumlah lilitan ∆Ф = fluks magnetik ∆t = perubahan waktu ε ind = ggl induksi
IV.1.3 Fluks Magnetik Fluks magnetik menyatakan banyaknya jumlah garis gaya magnetik yang menembus permukaan bidang kumparan secara tegak lurus, sehingga dapat dinyatakan dalam persamaan berikut :
Ф ꞊ B . A atau Ф ꞊ B . A cos θ Ф = fluks magnetik B = induksi magnetik A = luas permukaan bidang θ = sudut yang dibentuk antara arah B dengan garis normal bidang IV.1.4 Kapasitor Kapasitor adalah suatu perangkat komponen elektronika yang berfungsi untuk menyimpan muatan listrik dan terdiri dari dua konduktor yang dipisahkan oleh bahan penyekat (dielektrik) pada tiap konduktor/keeping. Prinsip kerja kapasitor hampir sama dengan Resistor yang juga termasuk ke dalam komponen pasif. Komponen pasif adalah jenis komponen yang bekerja tanpa memerlukan arus DC. IV.1.5 Kapasitansi Kapasitansi adalah kemampuan suatu benda atau sistem benda untuk menyimpan muatan listrik. Secara kuantitatif, kapasitansi (C) dari benda didefinisikan sebagai rasio dari muatan listrik (Q) pada tubuh dengan tegangan (V) dari tubuh, sehingga dapat dirumuskan sebagai berikut :
C=
Q V
Kapasitansi suatu sistem tergantung pada ukuran, bentuk, dan komposisi tubuh dalam sistem dan orientasi mereka terhadap satu sama lain. Kapasitansi diukur dalam satuan Farad (F).
4.1.2
Cara Kerja Alat
Lampu LED pada senter kocok dapat menyala dikarenakan beberapa tahap proses berkesinambungan sebagai berikut : Ketika senter kocok dikocok, maka akan terjadi perubahan fluks yang disebabkan oleh perbedaan garis gaya magnet yang menembus bidang kumparan.
Perubahan fluks ini akan menimbulkan beda potensial antara kedua ujung kumparan (GGL induksi), otomatis terdapat Arus Induksi (Arus AC) pada kumparan tersebut. Arus induksi pada kumparan tersebut diteruskan menuju dioda, yang berfungsi untuk menyearahkan arus, Arus AC menjadi Arus DC.
V.
Setelah Arus disearahkan (Arus DC didapat), maka arus tersebut diteruskan menuju kapasitor untuk menyimpan muatan listrik yang didapat dari arus tersebut Muatan listrik yang tersimpan dalam kapasitor tersebut akan dikontrol oleh saklar (switch) sebelum dialirkan ke beban (lampu LED). Tekan saklar untuk menghidupkan lampu LED.
Data dan Pengolahan
Prinsip dari Senter Kocok adalah Fluks Magnetik dan GGL Induksi. Komponen yang mempengaruhi perubahan fluks magnetik adalah medan magnetik, luas kumparan dan sudut antara garis gaya medan magnetik dengan garis gaya normal. Sedangkan komponen yang mempengaruhi kuat-lemahnya GGL Induksi adalah jumlah lilitan dan perubahan fluks magnetik. Dikarenakan komponen medan magnetik dalam percobaan ini konstan, maka dalam bab ini akan dijelaskan mengenai pengaruh jumlah lilitan dan luas kumparan pada kuat-lemahnya GGL Induksi yang dihasilkan. 5.1 Data Percobaan
Percobaan Pertama N = 675 lilitan B = Konstan 2 A = 43,96 cm ε ind
yang dihasilkan sebesar 1,2 volt
Percobaan Kedua N = 1500 lilitan B = Konstan 2 A = 43,96 cm ε ind
yang dihasilkan sebesar 2,3 volt
Percobaan Ketiga N = 2100 lilitan B = Konstan
A = 43,96 cm ε ind
2
yang dihasilkan sebesar 3,5 volt
5.2 Pembahasan Komponen fluks magnetik dipengaruhi oleh besar medan magnetik dan luas kumparan. Karena medan magnet konstan (magnet yang digunakan sama) dan luas kumparan sama, maka dapat dianggap perubahan fluks tersebut konstan. GGL Induksi dipengaruhi oleh banyaknya lilitan dan perubahan fluks terhadap ε ind
waktu
= -N
∆ᶲ ∆ t . Karena perubahan fluks magnetik konstan, maka
yang berpengaruh terhadap kuat-lemahnya GGL Induksi hanyalah jumlah lilitan. Dapat dilihat bahwa GGL Induksi berbanding lurus terhadap jumlah lilitan, artinya semakin banyak jumlah lilitan maka semakin besar GGL Induksi yang dihasilkan. Lampu LED yang digunakan pada senter kocok membutuhkan tegangan sebesar 3 volt. Pada percobaan pertama, besar GGL Induksi yang dihasilkan dari kumparan yang terdiri dari 675 lilitan sebesar 1,2 volt, sehingga lampu LED tidak menyala. Pada percobaan kedua, besar GGL Induksi yang dihasilkan dari kumparan yang terdiri dari 1200 lilitan sebesar 2,3 volt, sehingga lampu LED masih tidak dapat menyala. Sedangkan pada percobaan ketiga, besar GGL Induksi yang dihasilkan dari kumparan 2100 lilitan sebesar 3,5 volt sehingga lampu LED dapat menyala cukup terang.
VI.
Petunjuk Penggunaan Alat Petunjuk penggunaan senter kocok sebagai berikut :
Pastikan saklar (switch) dalam keadaan off. Kocok senter tersebut perlahan-lahan selama 5-10 detik. Tekan/ hidupkan saklar (switch) tersebut.
VII.
Kesimpulan
Semakin besar medan magnetik dan luas kumparan, maka semakin besar perubahan fluks magnetik yang dihasilkan. Semakin besar fluks magnetik dan jumlah lilitan pada kumparan, maka semakin besar GGL Induksi yang dihasilkan.
VIII. Pembagian Tugas Dalam Kelompok No 1 2 3 4 5 6 7 8 IX.
Nama Adlu Hakam Agadi Samridho Galih Priambudi Isbal Fathurrahman M. Farid Hasan Minaldi Dayauk I. Manulang Novriandi Retno Aljum’ah Tarihoran
Tugas Menyusun Alat Menyusun Laporan Menyusun Alat Menyusun Laporan Menyusun Alat Menyusun Alat Menyusun Laporan Menyusun Alat
Referensi
https://www.scribd.com/doc/294130820/Shake-Flashlight-Oleh-VivaSatianingsih http://www.duniapendidikan.net/2016/01/definisi-dan-pengertianmedan-magnet-dan-garis-gaya-magnet.html http://teknikelektronika.com/simbol-fungsi-kapasitor-beserta-jenisjenis-kapasitor/ http://ilmualam.net/pengertian-kapasitansi.html http://fisikazone.com/gaya-gerak-listrik-induksi-ggl-induksi/
