INDUKSI ELEKTROMAGNETIK

BAB 12 INDUKSI ELEKTROMAGNETIK

A. FLUKS MAGNETIK

C. PENERAPAN HUKUM FARADAY DAN HUKUM LENZ

Fluks magnetik adalah banyaknya garis-garis magnet n Perubahan luas pada kawat segiempat

yang menembus secara tegak lurus pada suatu luasan. 

F= m BA . = BA . .cos( ) q

A = luas permukaan, a = sudut antara vektor B dengan garis normal A.

Bila kawat PQ digeser ke kanan, maka luasan segiempat akan berubah (bertambah besar/

B. HUKUM FARADAY DAN HUKUM LENZ berkurang) ® Fluks juga berubah ® timbul GGL:

Hukum Imbas Faraday

Gaya gerak listrik (GGL) dalam sebuah rangkaian e=-  .. Bv sebanding dengan laju perubahan fluks yang melalui

B = kuat medan magnet (T), rangkaian tersebut.

l = panjang kawat PQ,

d F v = laju gerak kawat PQ (m/s).

e =- N

Untuk menentukan arah arus dapat diatur dengan kaidah tangan kanan II

dt

DF

Untuk GGL rata-rata:

e =- N

N : banyaknya lilitan Tanda negatif (–) menujukkan fluks yang muncul melawan perubahan. Seperti dijelaskan pada hukum Lenz.

Hukum Lenz

“Arus imbas akan muncul di dalam arah yang sedemikian rupa sehingga arah tersebut menentang

n Kawat diputar sejajar bidang yang tegak lurus B

perubahan yang menghasilkannya.”

Bila kawat OP diputar maka luasan juring OPQ

akan berubah ® Fluks juga berubah ® timbul W = 2 LI . GGL. Besarnya:

2 n Induktansi Bersama/Silang

B .. p 

e=

l = panjang kawat OP (jari-jari) T = periode ( waktu 1 kali putar)

n Generator AC

Pembuatan generator AC didasari pada konsep GGL yang timbul pada kumparan primer ( e 1 ) perubahan fluks magnetik akibat perubahan maupun sekunder ( e ) akibat fluks pada kumparan sudut.

primer/sekunder disebut induksi silang atau 2

e = NBA ( )sin( ) w w t

induksi timbal balik.

Besarnya GGL induksi adalah:

Besarnya GGL maksimum: e = NBA w

Di kumparan 1:

w= laju putaran sudut

d F dI

n Transformator

– Di kumparan 2:

N P dan N S = jumlah lilitan pada kumparan primer N 1 = jumlah lilitan di kumparan 1, dan sekunder,

N 2 = jumlah lilitan di kumparan 2, –

V P dan V S = Tegangan primer dan sekunder. d F 12 = perubahan fluks, timbul oleh kumparan 2 di kumparan 1,

Efisiensi trafo diberikan:

d F 21 = perubahan fluks, timbul oleh kumparan 1 di kumparan 2,

P S VI SS h= .

dI 1 = perubahan arus di kumparan 1 (A),

P P VI PP .

dI 2 = perubahan arus di kumparan 2 (A), M 12 = induktansi bersama dari kumparan 1 terhadap P P = daya kumparan primer (watt), kumparan 2,

P S = daya kumparan sekunder (watt). M 21 = induktansi bersama dari kumparan 2 terhadap kumparan 1.

n Induktansi Diri

dI D I

e ind =- L

Besar induktansi bersama: dt

atau

e ind =- L

1 . = F 12 m 1 = . o NNA 2 . 1 L 12 = induktansi diri (henry),

I 2  2 1 henry = 1 volt.detik/ampere.

Untuk solenoida atau toroida:

D. ARUS AC

N = jumlah lilitan solenoida atau toroida,

n Sumber arus dan tegangan AC

A = luas penampang solenoida atau toroida (m 2 ),

e = NBA w sin( ) w t = e max .sin( ) w t atau lebih sering m r = permeabilitas relatif bahan ; m r = 1 (untuk

l = panjang solenoida atau keliling toroida (m),

ditulis:

hampa).

V = V max .sin( ) w t Energi yang tersimpan dalam solenoida atau

I = I max .sin( ) w t toroida adalah: I = I max .sin( ) w t toroida adalah:

X C reaktansi kapasitif (nilai hambatan pada

2. I maks

dan V r maks =

2. V

induktor)

n Nilai efektif arus dan tegangan bolak-balik

I maks

V maks

Z = Impedansi (nilai hambatan total)

I eff =

dan V eff =

n Rangkaian seri R, L, dan C

Fasa antara arus dan tegangannya adalah:

cos q=

Z Ketika X L = X C hal ini disebut keadaan “RESONANSI”, yang terjadi ketika frekuensi (f) tegangan AC adalah:

V = V sin( w t - q )

n Daya pada rangkaian arus bolak-balik

V C = V C - max sin( w t -- q 90 )

Daya sesaat:

Karena pada rangkaian seri ® arus sama besar

2 maka: 1 P = V maks maks I ç ç cos sin q w t + sin sin2 q w t ö÷ ÷ çè

IZ 2 . = (.) IR 2 + ( (.)(.) IX

L - IX C )

Daya Rata-rata:

X L reaktansi induktif (nilai hambatan pada P = V maks maks I cos q atau P = V eff . I eff cos q induktor)

cos q = faktor daya.