45
2.7.2 Prinsip Dasar Kerja Alat Ukur Listrik
Alat ukur listrik dengan penunjuk jarum bekerja berdasarkan prinsip hukum tangan kiri Flemming. Sebuah kumparan dari belitan kawat penghantar digantungkan
pada dua utas kabel fleksibel, di mana kumparan bisa berputar bebas Gambar 2.32. Kumparan kawat ditempatkan di antara kutub magnet utara-selatan
berbentuk huruf U. Kutub magnet permanen menghasilkan garis medan mag- net yang akan memotong kumparan kawat. Ketika kawat dihubungkan sumber
listrik dari terminal positif mengalirkan arus listrik I ke terminal negatif.
Prinsip elektromagnetis dalam kumparan terjadi medan magnet elektromagnetis. Medan magnet kutub permanen berinteraksi tolak-menolak dengan medan
elektromagnetis kumparan, kumparan mendapat gaya putar F akibatnya kumparan berputar searah panah.
Besarnya gaya F = B I L Newton
Penjelasan terjadinya kumparan putar mendapatkan gaya F, kutub magnet permanen utara-selatan menghasilkan garis medan magnet B dengan arah dari
kutub utara menuju kutub selatan Gambar 2.33a. Kumparan kawat dalam posisi searah garis medan magnet berada di antara kutub magnet permanen, dialirkan
arus listrik sebesar I. Prinsip elektromagnetik di sekitar kumparan putar akan timbul medan magnet sesuai prinsip tangan kanan, kutub utara di kiri kutub
selatan di kanan Gambar 2.33b. Antara medan magnet permanen dan medan elektromagnetik kumparan putar terjadi tolak-menolak yang menimbulkan gaya
putar sebesar F yang arahnya ke kiri Gambar 2.33c. Besarnya gaya F tergantung tiga komponen, yaitu besarnya kerapatan fluk magnet permanen, besar arus
mengalir ke kumparan putar, dan panjang kawat kumparan putar.
Gambar 2.32 Prinsip alat ukur listrik
Gambar 2.33 a, b, dan c. Prinsip torsi pada kawat berarus
46
2.7.3 Prinsip Dasar Kerja Generator
Prinsip kerja generator dikenalkan Michael Faraday 1832, sebuah kawat penghantar digantung dua ujungnya ditempatkan di antara kutub magnet
permanen utara-selatan Gambar 2.34. Antara kutub utara dan selatan terjadi garis medan magnet
Φ . Kawat penghantar digerakkan dengan arah panah, maka
terjadi di kedua ujung kawat terukur tegangan induksi oleh Voltmeter. Besarnya tegangan induksi tergantung oleh beberapa faktor, di antaranya: kecepatan
menggerakkan kawat penghantar, jumlah penghantar, kerapatan medan magnet permanen B.
U = B L v Z Volt U
= Tegangan induksi B
= Kerapatan medan magnet Tesla L
= Panjang penghantar meter v
= Kecepatan gerakan mdet z
= Jumlah penghantar Terjadinya tegangan induksi dalam kawat penghantar pada prinsip generator
terjadi Gambar 2.35, oleh beberapa komponen. Pertama adanya garis medan magnet yang memotong kawat penghantar sebesar B. Kedua ketika kawat
penghantar digerakkan dengan kecepatan v pada penghantar terjadi aliran elektron yang bergerak dan menimbulkan gaya gerak listrik U. Ketiga panjang
kawat penghantar L juga menentukan besarnya tegangan induksi karena makin banyak elektron yang terpotong oleh garis medan magnet. Prinsip tangan kanan
Flemming menjelaskan terjadinya tegangan pada generator listrik. Sepasang magnet permanen menghasilkan garis medan magnet
Φ
Gambar 2.36,
memotong sepanjang kawat penghantar menembus telapak tangan. Kawat penghantar digerakkan ke arah ibu jari dengan kecepatan v. Maka pada kawat
penghantar timbul arus listrik I yang mengalir searah dengan arah keempat jari. Apa yang akan terjadi bila posisi magnet permanen utara-selatan dibalikkan, ke
mana arah arus yang dibangkitkan? Untuk menjawabnya peragakan dengan tangan kanan Anda dan jelaskan dengan jelas dan sistematis. Hukum Lenz,
menyatakan penghantar yang dialiri arus maka sekitar penghantar akan timbul medan elektromagnet. Ketika kawat penghantar digerakkan kecepatan v dan
penghantar melewatkan arus ke arah kita tanda titik sekitar penghantar timbul elektromagnet ke arah kiri Gambar 2.37a.
Gambar 2.34 Prinsip generator
47
Akibat interaksi medan magnet permanen dengan medan elektromagnet terjadi gaya lawan sebesar F yang arahnya berlawanan dengan arah kecepatan v kawat
penghantar Gambar 2.37b. Contoh:
Model generator DC memiliki kerapatan fluk magnet sebesar 0,8 Tesla, panjang efektif dari penghantar 250 mm, digerakkan dengan kecepatan 12 mdetik. Hitung
besarnya tegangan induksi yang dihasilkan. Jawaban:
U = B L v Z Volt
= 0,8 Tesla · 250 × 10
–3
meter · 12 mdet = 240 Volt
2.7.4 Prinsip Dasar Kerja Transformator