42
Hitung: a kerapatan fluk magnet pada inti besi dan tentukan besarnya gaya gerak
magnet. b besarnya gaya gerak magnet total.
Jawaban:
a B = A
Θ =
2
8 mWb 66,6 cm
=
2
0,008 Wb 0,0066 m
= 1,20 Tesla
Berdasarkan grafik kurva jika B = 1,2 Tesla, diperlukan kuat medan magnet H = 600 Am.
Besarnya gaya gerak magnet pada inti besi: Θ
Fe
= H
Fe
· l
Fe
= 600 Am × 1 m = 600 A
b B = µ
· H
L
⇒ H
L
=
6
1,20 T 1,257 10 VsAm
−
⋅ = 0,95 · 10
6
Am
Θ
L
= H
L
· l
L
= 0,95 · 10
6
A m
· 6 · 10
–3
m = 5.700 A
c Θ
= Θ
Fe
+ Θ
L
= 600 A + 5.700 A = 6.300 A
Tabel 2.2 Parameter dan Rumus Kemagnetan
Parameter Simbol
Rumus Satuan
Gaya gerak magnetik Θ
Θ = I · N
Amper lilit Kuat medan magnet
H H =
m
I N l
⋅
=
m
l Θ
A m
= WbA Fluk Magnet
Φ Φ
= B · A Wb = Vs
Kerapatan medan magnet B
B =
A Φ
= µ
H
2
Wb m
=
2
Vs m
= Tesla Permeabilitas
µ µ
= µ
· µ
T
=
B H
Vs Am
=
Wb Am
=
s Am
Ω
Permeabilitas hampa µ
1,257 · 10
–6
Vs Am
=
Wb Am
=
s Am
Ω
Reluktansi R
m
R
m
=
Θ Φ
=
m
l A
µ A
Vs
=
A Wb
=
1 s
Ω
2.7 Aplikasi Kemagnetan Elektromagnet
2.7.1 Prinsip Kerja Motor Listrik DC
Prinsip motor listrik bekerja berdasarkan hukum tangan kiri Fleming. Sebuah kutub
magnet berbentuk U dengan kutub utara- selatan memiliki kerapatan fluk magnet
Φ
Gambar 2.27.
Gambar 2.27 Prinsip dasar motor DC
43
Sebatang kawat penghantar digantung bebas dengan kabel fleksibel. Di ujung kawat dialirkan arus listrik DC dari terminal positif arus I mengalir ke terminal
negatif. Yang terjadi adalah kawat bergerak arah panah akan mendapatkan gaya sebesar F. Gaya yang ditimbulkan sebanding dengan besarnya arus I. Jika
polaritas aliran listrik dibalik positif dan negatifnya, maka kawat akan bergerak ke arah berlawanan panah F.
F = B L I F
= gaya mekanik Newton B
= kerapatan fluk magnet Tesla L
= panjang penghantar meter I
= arus amper 1.
Kutub magnet utara dan selatan terbentuk garis medan magnet dari kutub utara ke kutub selatan secara merata Gambar 28a.
Gambar 2.28 Prinsip timbulnya torsi motor DC
2. Sebatang penghantar yang diberikan arus lsitrik DC mengalir meninggalkan
kita tanda panah prinsip elektromagnetik di sekitar penghantar timbul medan magnet arah ke kanan Gambar 28b.
3. Timbul interaksi antara medan magnet dari kutub dan medan elektromagnetik
dari penghantar, tolak-menolak timbul gaya F dengan arah ke kiri Gambar 2.28c.
4. Keempat jika arus menuju kita tanda titik, kawat penghantar mendapatkan
gaya F ke arah kanan Gambar 2.29a.
5. Kelima, jika kutub utara-selatan dibalikkan posisi menjadi selatan-utara arah
medan magnet berbalik, ketika kawat dialiri arus meninggalkan kita tanda panah, interaksi medan magnet kawat mendapatkan gaya F ke arah kanan
Gambar 2.29b.
Hukum tangan kiri Fleming merupakan prinsip dasar kerja motor DC. Telapak tangan kiri berada di antara kutub utara dan selatan, medan magnet
Φ memotong
penghantar Gambar 2.30. Arus I mengalir pada kawat searah keempat jari. Kawat akan mendapatkan gaya F yang arahnya searah ibu jari. Bagaimana
kalau kutub utara-selatan dibalik posisinya, sementara arus I mengalir searah keempat jari? Tentukan arah gaya F yang dihasilkan. Untuk menjawab ini
peragakan dengan telapak tangan kiri Anda sendiri
44
Apa yang terjadi bila kutub magnet ditambahkan menjadi dua pasang Gambar 2.31 kutub utara dan selatan dua buah? Medan magnet yang dihasilkan dua
pasang kutub sebesar 2B. Arus yang mengalir ke kawat sebesar I. Maka gaya yang dihasilkan sebesar 2F. Ingat persamaan F = B L I, jika besar medan magnet
2B dan arus tetap I, maka gaya yang dihasilkan sebesar 2F.
Contoh: Kumparan kawat dengan 50 belitan, dialirkan arus sebesar 2 Amper, kumparan
kawat ditempatkan di antara kutub utara dan selatan. Gaya F yang terukur 0,75 Newton. Hitung besarnya kerapatan fluk magnet, jika lebar permukaan kutub 60
mm dan kebocoran fluksi diabaikan. Jawaban:
Panjang efektif penghantar: L = 5060 · 10
–3
= 3 m
Gaya F = B L I Newton ⇒
B = F
I L =
0,75 N 2 A 3 m
⋅
= 0,125 Tesla
Gambar 2.30 Prinsip tangan kiri Flemming Gambar 2.29 Torsi F motor DC
Gambar 2.31 Model uji gaya tolak
45
2.7.2 Prinsip Dasar Kerja Alat Ukur Listrik
