Kekuatan Tarik Magnet Listrik

160 lainnya. Demikian pula suatu kumparan yang memiliki inti dari bahan besi lunak akan menghasilkan fluksi magnet relatif lebih banyak dibandingkan bahan-bahan magnet lainnya karena permeabilitas besi lunak relatif lebih besar. Kekuatan tarik magnet listrik bergantung pada harga permeabilitas inti, jumlah lilitan per satuan panjang kumparan dan besarnya arus listrik yang dialirkan melalui kumparan magnetnya. Secara matematis kekuatan tarik magnet listrik dapat dituliskan sebagai berikut : Dimana : B adalah kerapatan fluksi Wbm 2 atau tesla A adalah luas penampang inti m 2  o adalah permeabilitas udara dan harganya sama dengan 4 x 10-7 Henrym magnet-magnet listrik umumnya digunakan untuk membangkitkan medan magnet pada generator-generator listrik, motor-motor listrik, alat-alat ukur listrik, lift, relay, kontaktor, circuit breaker, pengatur buka tutup katup secara listrik dan pengereman motor. Tugas 2.2 Mengamati fenomena medan magnet Sebelum mempelajari tentang elektromagnet dan mengenal induksi magnet listrik, kalian diskusikan dengan mengamati gambar di bawah ini: Gambar 2-2.2a kumparan dialiri listrik 3 volt DC dan 6 volt DC newton 2 BA F o   161 Dari gambar 2-2.2a Bagaimanakah medan magnet yang ditimbulkan dari kedua gambar tersebut? Berikan alasannya pada kumparan yang dialari listrik 3 Volt dibandingkan dengan yang dialiri listrik 6 Volt? Gambar 2-2.2b kumparan dengan kumparan dengan listrik 3 volt DC Dari gambar 2-2.2b Bagaimanakah medan magnet yang ditimbulkan dari kedua gambar tersebut? Berikan alasannya pada kumparan yang jumlah lilitan sedikit yang dialiri listrik 3 Volt dibandingkan dengan jumlah lilitan yang banyak? Gambar 2-2.2c kumparan dialiri listrik 3 volt DC dengan inti besi yang berbeda diameternya. Dari gambar 2-2.2c. Bagaimanakah medan magnet yang ditimbulkan dari kedua gambar tersebut? Berikan alasannya pada kumparan yang dialiri listrik 3 Volt dengan bahan inti besi yang kecil dibandingkan dengan bahan inti besi yang besar? Jika kalian sudah mendapatkan jawabannya,maka berikan kesimpulannya. 162 2.2 Hukum Faraday Mengenai Induksi Magnet Listrik Gaya gerak listrik dapat dibangkitkan dengan cara proses kimia, proses pemanasan dan proses magnet. Telah dijelaskan bahwa apabila suatu konduktor berarus listrik ditempatkan secara tegak lurus dalam medan magnet homogen maka pada konduktor tersebut akan dibangkitkan suatu gaya mekanik yang memiliki arah tegak lurus terhadap bidang yang dibentuk oleh konduktor dan garis-garis gaya magnet. Hal ini berarti bahwa apabila suatu konduktor digerakan dalam medan magnet maka pada konduktor tersebut akan dibangkitkan gaya gerak listrik ggl yang memiliki arah tertentu, tergantung arah gerak konduktor dan arah medan magnet. Untuk jelasnya perhatikan percobaan-percobaan Tuan Farady sebagai berikut : Gambar 2-2.3 percobaan dengan menggunakan alat ukur galvanometer a. Percobaan Pertama 163 Gambar 2-2.4. Batang magnet permanen yang digerakkan Kedua ujung kumparan dihubungkan dengan galvanometer G, kemudian batang magnet NS digerakkan menuju kumparan tersebut. Gejala yang timbul pada saat batang magnet NS digerakkan menuju kumparan adalah bahwa jarum galvanometer G menunjuk suatu harga. Hal ini berarti pada kumparan terbangkit gaya gerak listrik. Apabila batang magnet NS ini tidak digerakkan maka jarum galvanometer tidak menunjuk suatu harga tetapi bergerak menuju angkat nol. Hal ini berarti bahwa pada kumparan tidak terbangkit gaya gerak listrik. Selanjutnya jika batang magnit NS digerakkan lagi dalam arah yang berlawanan dari arah semula, maka jarum galvanometer G akan menyimpang lagi tetapi dalam arah yang berlawanan dari arah simpangan semula. Pada saat batang magnit NS digerakkan menuju kumparan, maka fluksi magnet yang melingkupi kumparan lebih banyak, sehingga pada kumparan timbul gaya gerak listrik tetapi mempunyai arah berlawanan dengan arah sebelumnya. Pada saat batang magnet dihentikan dari gerakkannya, maka fluksi magnet masih melingkupi kumparan tetapi fluksi dimaksud tidak berubah-ubah, sehingga pada kumparan tidak terbangkit gaya gerak listrik ggl. Ggl ini juga dapat timbul dengan cara menggerakkan 164 kumparan menjauhi atau mendekati batang magnet NS yang ditempatkan pada posisi tetap diam. b. Percobaan Kedua. Gambar 2-2.5 Kumparan berarus listrik digerakkan Magnet batang NS pada percobaan pertama diganti dengan sebuah solenoid bersumber tegangan u. Setelah melakukan urutan percobaan seperti percobaan pertama di atas ternyata diperoleh hasil bahwa pada kumparan timbul gaya gerak listrik dan ini ditunjukkan oleh adanya simpangan jarum galvanometer G. c. Percobaan ketiga 165 Gambar 2-2.6 Rangkaian percobaan adanya induksi magnet listrik Tuan Faraday menemukan adanya gejala penyimpangan jarum dan ternyata jarum galvanometer kembali menyimpang. Berdasarkan gejala-gelaja tersebut, Tuan Faraday menyimpulkan bahwa : 1 Apabila fluksi magnet yang nilainya berubah-ubah melingkupi suatu rangkaian atau kumparan maka pada rangkaian atau kumparan tersebut akan dibangkitkan gaya gerak listrtik. 2 Apabila fluksi magnet dipotong oleh konduktor yang bergerak maka pada konduktor tersebut akan dibangkitkan gaya gerak listrik. 3 Besarnya gaya gerak listrik yang diinduksikan pada suatu kumparan, berbanding langsung dengan hasil kali banyaknya lilitan kumparan, dan perubahan fluksi magnet yang melingkupi kumparan tersebut adalah sebagai berikut : Dimana : e = gaya gerak listrik induksi pada kumparan n = banyaknya lilitan kumparan

3. Hukum Lens

Lens mengamati adanya gejala pengkutuban kumparan solenoid karena adanya pengaruh arah gerak batang magnet menuju atau menjauhi kumparan solenoid dimaksud. Apabila batang magnet digerakan menuju solenoid maka pada solenoid akan mengalirkan arus dalam arah tertentu seperti dalam gambar 2-3.1 sehingga ujung kumparan yang berdekatan dengan batang magnet memiliki polaritas kutub yang sama yaitu kutub utara N. Selanjutnya jika batang magnet digerakkan menjauhi solenoid maka pada solenoid akan dibangkitkan juga suatu gaya gerak listrik yang mengalirkan arus dalam arah tertentu seperti dalam gambar 2.4.b, sehingga ujung kumparan yang berhadapan dengan batang magnet memiliki polaritas kutub yang berlainan untuk kumparan berkutub S dan untuk batang magnit berkutub N. dt d n e   166 Berdasarkan gejala-gejala tersebut, Tuan Lens menyimpulkan bahwa “arah gaya gerak listrik induksi adalah sedemikian rupa sehingga arus listrik yang dibangkitkannya, menimbulkan suatu medan magnet lain yang mempunyai arah berlawanan dengan arah medan magnet asal”. G I I G I a b N N S S N S N ARAH GERAK ARAH GERAK I Gambar 2-3.1 Perubahan kutub kumparan karena adanya pengaruh gerakan magnet permanen Apabila fluksi magnet yang melingkupi kumparan n buah lilitan mempunyai harga berubah-ubah sebesar dΦ, selama selang waktu dt, maka gaya gerak listrik yang dibangkitkan pada kumparan dapat dituliskan dalam bentuk persamaan sebagai berikut : I = jumlah lilitan kumparan x perubahan fluksi yang melingkupi kumparan tersebut : Berdasarkan kesimpulan Tuan Lens maka persamaan gaya gerak listrik dimaksud harus dibubuhi tanda minus. Contoh 2.6 n dt d   volt dt d n - c Jadi  