RANCANG BANGUN SUMBER MEDAN MAGNET DINAMIK UNTUK IDENTIFIKASI ANOMALI MAGNETIK LAPISAN TANAH.

Kartini Kartikasari, 2015

RANCANG BANGUN SUMBER MEDAN MAGNET DINAMIK UNTUK IDENTIFIKASI ANOMALI MAGNETIK LAPISAN TANAH

RANCANG BANGUN SUMBER MEDAN MAGNET DINAMIK

UNTUK IDENTIFIKASI ANOMALI MAGNETIK LAPISAN

TANAH

SKRIPSI

Diajukan untuk Memenuhi Sebagian dari Syarat untuk Memperoleh Gelar Sarjana Sains, Program Studi Fisika

Oleh

Kartini Kartikasari NIM 0909222

PROGRAM STUDI FISIKA DEPARTEMEN PENDIDIKAN FISIKA

FAKULTAS PENDIDIKAN MATEMATIKA DAN ILMU PENGETAHUAN ALAM UNIVERSITAS PENDIDIKAN INDONESIA

Kartini Kartikasari, 2015

RANCANG BANGUN SUMBER MEDAN MAGNET DINAMIK UNTUK IDENTIFIKASI ANOMALI MAGNETIK LAPISAN TANAH

RANCANG BANGUN SUMBER MEDAN MAGNET DINAMIK

UNTUK IDENTIFIKASI ANOMALI MAGNETIK LAPISAN

TANAH

Oleh

Kartini Kartikasari

Sebuah skripsi yang diajukan untuk memenuhi salah satu syarat memperoleh gelar Sarjana Sains pada Fakultas Pendidikan Matematika dan Ilmu Pengetahuan Alam

© Kartini Kartikasari Universitas Pendidikan Indonesia

2015

Hak Cipta dilindungi undang-undang.

Skripsi ini tidak boleh diperbanyak seluruhnya atau sebagian Dengan dicetak ulang, difoto kopi, atau cara lainnya tanpa ijin dari penulis

DAFTAR ISI

ABSTRAK ... i

KATA PENGANTAR ... ii

DAFTAR ISI ... iv

DAFTAR TABEL ... vi

DAFTAR GAMBAR ... vii

BAB I PENDAHULUAN ... 1

1.1 Latar Belakang ... 1

1.2 Rumusan Masalah ... 3

1.3 Tujuan Penelitian ... 3

1.4 Manfaat Penelitian ... 3

1.5 Struktur Organisasi Skripsi ... 4

BAB II TINJAUAN PUSTAKA ... 6

2.1 Medan Magnet ... 6

2.2 Medan magnet Dinamik ... 7

2.3 Medan Magnet Pada Solenoida ... 8

2.4 Magnetisasi ... 10

2.5 Transistor Yang Digunakan Menjadi Power Amplifier ... 12

2.6 Sensor Magnetik ... 14

2.7 Kemagnetan Batuan ... 18

BAB III METODE PENELITIAN... 23

3.1 Metode Penelitian ... 23

3.2 Flowchart ... 23

iii

Kartini Kartikasari, 2015

RANCANG BANGUN SUMBER MEDAN MAGNET DINAMIK UNTUK IDENTIFIKASI ANOMALI MAGNETIK LAPISAN TANAH

3.3.1 Persiapan Penelitian ... 25

3.3..2 Perancangan Power Amplifier ... 26

3.3.3 Pembuatan Koil Solenoida ... 27

3.3.4 Pengujian Alat Sumber Medan Magnet Dinamik ... 28

BAB IV HASIL DAN PEMBAHASAN ... 30

4.1 Rancang Bangun Sumber Medan Magnet Dinamik ... 30

4.2 Pengujian Respon Sensor Magnetik ... 31

4.3 Pengujian Sumber Medan Magnet Dinamik ... 33

4.4 Pengujian Sumber Medan Magnet Dinamik Terhadap Lapisan Tanah...36

BAB V KESIMPULAN DAN SARAN ... 39

5.1 Kesimpulan ... 39

5.2 Saran ... 40

DAFTAR TABEL

Tabel 2.1 Tabel spesifikasi GMR ... 18

Tabel 2.2 Sifat magnetik dari sejumlah batuan dan mineral magnetik

(Hunt dkk,1995)... 20

Tabel 4.1 Tabel Pengujian Respon Sensor Magnetik... 32

Tabel 4.2 Tabel Data pengaruh jarak terhadap medan magnet dinamik yang

v

Kartini Kartikasari, 2015

RANCANG BANGUN SUMBER MEDAN MAGNET DINAMIK UNTUK IDENTIFIKASI ANOMALI MAGNETIK LAPISAN TANAH

DAFTAR GAMBAR

Gambar 2.1. (a) Garis medan magnet di magnet batang. (b) Garis-garis medan magnet diluar magnet batang yang diperlihatkan oleh serbuk

besi... 6

Gambar 2.2. Gambar medan magnet dinamik ...7

Gambar 2.3. Garis-garis medan magnet dari suatu solenoid... 8

Gambar 2.4. Penambahan inti besi pada solenoid dapat menambah kekuatan medan magnet...10

Gambar 2.5. Contoh induksi magnetik pada bahan magnetik (Robinson, dkk, 1998)... 11

Gambar 2.6. Gambar sinyal Arus IB dan iB... 12

Gambar 2.7. Gambar sinyal Arus Ic dan ic... 13

Gambar 2.8. Rangkaian penguat tegangan... 13

Gambar 2.9. Rangkaian penguat tegangan dengan kapasitor penahan... 14

Gambar 2.10. (a) Sensor GMR (b) Gambar 2.10 Gambar struktur lapisan tipis GMR: (a) sandwich, (b) spin valve (sandwich pinned), (c) multilayer... 15

Gambar 2.11. (a) Geometri GMR : (a) CPP, (b) CPI)... 16

Gambar 2.12. (a) Sensor GMR (b) Rangkaian ekuivalen sensor... 17

Gambar 2.13. Gambar 2.10 Gambar grafik kerja GMR... 17

Gambar 3.1. Diagram Alir Penelitian... 22

Gambar 3.2. Diagram Pengukuran dan Alat Sumber Medan Magnet Dinamik... 24

Gambar 3.3 Gambar Rangkaian Power Amplifier 300 watt... 25

Gambar 3.4 Gambar Rangkaian Power Amplifier 300 watt... 26

Gambar 3.5 Gambar Koil Solenoida... 26

Gambar 3.6 Gambaran Tentang Pengujian Terhadap Lapisan Tanah... 29

Gambar 4.1. Gambar Rancangan Sumber Medan Magnet Dinamik... 30

Gambar 4.2. Gambar hasil pengukuran medan magnet dinamik menggunakan osiloskop... 31

Gambar 4.3. Gambar Rancangan Sumber Medan Magnet Dinamik menggunakan multimeter... 31

Gambar 4.4. Grafik Hubungan perubahan frekuensi terhadap arus yang dihasilkan power amplifier... 33

Gambar 4.5. Grafik Hubungan perubahan frekuensi terhadap Veff sumber medan magnet dinamik... 34

Gambar 4.6. Grafik hubungan jarak terhadap medan magnet yang dihasilkan beberapa lapisan tanah... 36

Kartini Kartikasari, 2015

RANCANG BANGUN SUMBER MEDAN MAGNET DINAMIK UNTUK IDENTIFIKASI ANOMALI MAGNETIK LAPISAN TANAH

BAB I PENDAHULUAN

1.1 Latar Belakang

Medan magnet adalah ruang di sekitar magnet yang menjadikan benda-benda tertentu mengalami gaya magnet. Sumber medan magnet yang paling awal dikenal adalah magnet permanen. Sekarang ini sumber medan magnet selain dari magnet permanen banyak sekali jenisnya, salah satu sumber medan magnet lainnya adalah dari aliran arus yang mengalir dalam kumparan. Sumber medan magnet dibedakan menjadi dua yaitu sumber medan magnet statik dan sumber medan magnet dinamik. Sumber medan magnet statik disebabkan oleh magnet permanen dan arus DC. Sedangkan sumber medan magnet dinamik (Dynamic Magnetic Field) disebabkan arus AC dan medan listrik dinamik.

Bumi sendiri merupakan sumber medan magnet statik alami yang membentang dari utara ke selatan. Selain bumi sebagai sumber medan magnet statik alami banyak sumber medan magnet statik lain yang diciptakan oleh manusia. Meskipun sumber kelistrikan menggunakan arus AC tapi berbagai alat kebutuhan manusia itu menggunakan arus DC dan menghasilkan medan magnet statik.Sumber medan magnet statik dalam kehidupan sehari-hari contohnya seperti peralatan elektronik, alat-alat kesehatan, alat transportasi dan lain-lain.

Perkembangan teknologi dewasa ini berkembang sangat cepat. Penelitian untuk menunjang berbagai kebutuhan manusia dilakukan. Salah satunya adalah penelitian tentang medan magnet dinamik. Berbagai penelitian dengan berbagai kasus dan pendekatan tentang medan magnet dinamik telah dilakukan di negara-negara maju. Namun, di beberapa negara berkembang seperti Indonesia belum banyak dilakukan penelitian yang membahas mengenai medan magnet dinamik.

Sebagian besar penelitian ilmiah tentang sumber medan magnet dinamik yang banyak dilakukan lebih sering memfokuskan tentang radiasi yang dihasilkan oleh sumber medan magnet dinamik. Padahal penelitian tentang

radiasi yang ditimbulkan oleh medan magnet dinamik yang dilakukan belum terbukti tentang bahaya atau efek samping yang ditimbulkan. Mempelajari lebih lanjut tentang medan magnet dinamik baik karakteristik dan interaksi yang dihasilkan oleh medan magnet dinamik diharapkan dapat digunakan untuk dimanfaatkan membantu kepentingan manusia. Karena penelitian tentang pemanfaatan sumber medan magnet dinamik sendiri untuk membantu kepentingan manusia masih sedikit.

Namun ada juga penelitian tentang pemanfaatan medan magnet dinamik. Contoh penelitian yang dilakukan tentang medan magnet dinamik adalah dengan menganalisis secara mendalam tentang medan magnet dinamis dalam generator untuk mendapatkan desain ideal yang akan digunakan untuk power generator angin ukuran kecil (Haruo Sakamoto dkk, 2008).

Berdasarkan latar belakang di atas, yang menjadi alasan dalam penulisan skripsi ini yaitu untuk mempelajari lebih lanjut tentang sumber medan magnet dinamik dan pemanfaatannya. Dengan mempelajari lebih lanjut serta merancang sumber medan magnet dinamik diharapkan dapat dimanfaatkan lebih lanjut untuk aplikasi geofisik. Aplikasi pemanfaatan sumber medan magnet dinamik ini direncanakan untuk pengembangan identifikasi anomali magnetik lapisan tanah dalam mengetahui medan magnetik dinamik yang dimiliki berbagai lapisan tanah. Salah satu kelebihan sumber medan magnet dinamik ini untuk aplikasi geofisik adalah tidak terganggu oleh sumber medan magnet bumi.

Kartini Kartikasari, 2015

RANCANG BANGUN SUMBER MEDAN MAGNET DINAMIK UNTUK IDENTIFIKASI ANOMALI MAGNETIK LAPISAN TANAH

1.2 Rumusan Masalah

Berdasarkan latar belakang masalah diatas, rumusan masalah adalah sebagai berikut:

1. Bagaimana rancang bangun sumber medan magnet dinamik?

2. Bagaimana penggunaan sumber medan magnet dinamik untuk identifikasi

anomali magnetik lapisan tanah?

1.3 Tujuan

Sejalan dengan rumusan masalah maka tujuan dari penelitian ini adalah:

1. Merancang dan membuat sumber medan magnet dinamik dengan

menggunakan penguat power amplifier dan koil solenoida.

2. Mengaplikasikan alat sumber medan magnet dinamik untuk membedakan

beberapa jenis tanah.

1.4 Manfaat

Pembuatan tugas akhir ini penulis berharap memberikan manfaat dilingkungan mahasiswa, universitas dan masyarakat:

1. Mahasiswa

Dapat dipakai sumber informasi dan referensi untuk pengembangan selanjutnya dalam rangka pengembangan ilmu pengetahuan dan teknologi.

2. Sekolah/ Universitas

Dapat menjadi media pembelajaran, khususnya di bidang Medan Magnet Dinamik dan Geofisik.

3. Masyarakat

Dapat memanfaatkan sumber medan magnet dinamik tersebut untuk diaplikasikan di berbagai bidang.

1.5 Struktur Organisasi Skripsi

BAB I PENDAHULUAN : Bagian ini terdiri dari latar belakang

dilakukan penelitian tentang rancang bangun sumber medan magnet dinamik, penelitian yang sudah dilakukan tentang medan magnet dinamik, permasalahan yang akan dibahas dalam penelitian, tujuan dari penelitian dan manfaat dari penelitian ini.

BAB II TINJAUAN PUSTAKA : Bagian ini rujukan teori-teori yang

berhubungan dengan penelitian yang dilakukan seperti apa itu medan magnet,

medan magnet dalam solenoida,

magnetisasi, kumparan yang dialiri arus listrik bolak-balik (ac), transistor yang digunakan menjadi power amplifier dan sensor magnetik

BAB III METODE PENELITIAN : Bagian ini merupakan bagian yang bersifat prosedural, yakni bagian untuk mengetahui rancangan penelitian dan alur penelitian yang dilakukan dari mulai kajian literatur, perancangan sumber medan magnet dinamik, pengujian dan pengambilan data yang dilakukan.

BAB IVHASIL DAN PEMBAHASAN : Bagian ini menguraikan dua hal

utama yakni hasil penelitian

berdasarkan hasil eksperimen

yang telah dilakukan dan

Kartini Kartikasari, 2015

RANCANG BANGUN SUMBER MEDAN MAGNET DINAMIK UNTUK IDENTIFIKASI ANOMALI MAGNETIK LAPISAN TANAH

untuk menjawab pertanyaan yang telah dirumuskan sebelumnya.

BAB V KESIMPULAN DAN SARAN : Bagian ini merangkum hasil

penelitian tentang rancang bangun sumber medan magnet dinamik. Serta saran dan rekomendasi yang

ditujukan untuk kebutuhan

vi

Gambar 3.3 Gambar Rangkaian Power Amplifier 300 watt... 25

Gambar 3.4 Gambar Rangkaian Power Amplifier 300 watt... 26

Gambar 3.5 Gambar Koil Solenoida... 26

Gambar 3.6 Gambaran Tentang Pengujian Terhadap Lapisan Tanah... 29

Gambar 4.1. Gambar Rancangan Sumber Medan Magnet Dinamik... 30

Gambar 4.2. Gambar hasil pengukuran medan magnet dinamik menggunakan osiloskop... 31

Gambar 4.3. Gambar Rancangan Sumber Medan Magnet Dinamik menggunakan multimeter... 31

Gambar 4.4. Grafik Hubungan perubahan frekuensi terhadap arus yang dihasilkan power amplifier... 33

Gambar 4.5. Grafik Hubungan perubahan frekuensi terhadap Veff sumber medan magnet dinamik... 34

Gambar 4.6. Grafik hubungan jarak terhadap medan magnet yang dihasilkan beberapa lapisan tanah... 36

BAB I PENDAHULUAN

1.1 Latar Belakang

Medan magnet adalah ruang di sekitar magnet yang menjadikan benda-benda tertentu mengalami gaya magnet. Sumber medan magnet yang paling awal dikenal adalah magnet permanen. Sekarang ini sumber medan magnet selain dari magnet permanen banyak sekali jenisnya, salah satu sumber medan magnet lainnya adalah dari aliran arus yang mengalir dalam kumparan. Sumber medan magnet dibedakan menjadi dua yaitu sumber medan magnet statik dan sumber medan magnet dinamik. Sumber medan magnet statik disebabkan oleh magnet permanen dan arus DC. Sedangkan sumber medan magnet dinamik (Dynamic Magnetic Field) disebabkan arus AC dan medan listrik dinamik.

Bumi sendiri merupakan sumber medan magnet statik alami yang membentang dari utara ke selatan. Selain bumi sebagai sumber medan magnet statik alami banyak sumber medan magnet statik lain yang diciptakan oleh manusia. Meskipun sumber kelistrikan menggunakan arus AC tapi berbagai alat kebutuhan manusia itu menggunakan arus DC dan menghasilkan medan magnet statik.Sumber medan magnet statik dalam kehidupan sehari-hari contohnya seperti peralatan elektronik, alat-alat kesehatan, alat transportasi dan lain-lain.

Perkembangan teknologi dewasa ini berkembang sangat cepat. Penelitian untuk menunjang berbagai kebutuhan manusia dilakukan. Salah satunya adalah penelitian tentang medan magnet dinamik. Berbagai penelitian dengan berbagai kasus dan pendekatan tentang medan magnet dinamik telah dilakukan di negara-negara maju. Namun, di beberapa negara berkembang seperti Indonesia belum banyak dilakukan penelitian yang membahas mengenai medan magnet dinamik.

Sebagian besar penelitian ilmiah tentang sumber medan magnet dinamik yang banyak dilakukan lebih sering memfokuskan tentang radiasi yang dihasilkan oleh sumber medan magnet dinamik. Padahal penelitian tentang

radiasi yang ditimbulkan oleh medan magnet dinamik yang dilakukan belum terbukti tentang bahaya atau efek samping yang ditimbulkan. Mempelajari lebih lanjut tentang medan magnet dinamik baik karakteristik dan interaksi yang dihasilkan oleh medan magnet dinamik diharapkan dapat digunakan untuk dimanfaatkan membantu kepentingan manusia. Karena penelitian tentang pemanfaatan sumber medan magnet dinamik sendiri untuk membantu kepentingan manusia masih sedikit.

Namun ada juga penelitian tentang pemanfaatan medan magnet dinamik. Contoh penelitian yang dilakukan tentang medan magnet dinamik adalah dengan menganalisis secara mendalam tentang medan magnet dinamis dalam generator untuk mendapatkan desain ideal yang akan digunakan untuk power generator angin ukuran kecil (Haruo Sakamoto dkk, 2008).

Berdasarkan latar belakang di atas, yang menjadi alasan dalam penulisan skripsi ini yaitu untuk mempelajari lebih lanjut tentang sumber medan magnet dinamik dan pemanfaatannya. Dengan mempelajari lebih lanjut serta merancang sumber medan magnet dinamik diharapkan dapat dimanfaatkan lebih lanjut untuk aplikasi geofisik. Aplikasi pemanfaatan sumber medan magnet dinamik ini direncanakan untuk pengembangan identifikasi anomali magnetik lapisan tanah dalam mengetahui medan magnetik dinamik yang dimiliki berbagai lapisan tanah. Salah satu kelebihan sumber medan magnet dinamik ini untuk aplikasi geofisik adalah tidak terganggu oleh sumber medan magnet bumi.

1.2 Rumusan Masalah

Berdasarkan latar belakang masalah diatas, rumusan masalah adalah sebagai berikut:

1. Bagaimana rancang bangun sumber medan magnet dinamik?

2. Bagaimana penggunaan sumber medan magnet dinamik untuk identifikasi anomali magnetik lapisan tanah?

1.3 Tujuan

Sejalan dengan rumusan masalah maka tujuan dari penelitian ini adalah:

1. Merancang dan membuat sumber medan magnet dinamik dengan menggunakan penguat power amplifier dan koil solenoida.

2. Mengaplikasikan alat sumber medan magnet dinamik untuk membedakan beberapa jenis tanah.

1.4 Manfaat

Pembuatan tugas akhir ini penulis berharap memberikan manfaat dilingkungan mahasiswa, universitas dan masyarakat:

1. Mahasiswa

Dapat dipakai sumber informasi dan referensi untuk pengembangan selanjutnya dalam rangka pengembangan ilmu pengetahuan dan teknologi. 2. Sekolah/ Universitas

Dapat menjadi media pembelajaran, khususnya di bidang Medan Magnet Dinamik dan Geofisik.

3. Masyarakat

Dapat memanfaatkan sumber medan magnet dinamik tersebut untuk diaplikasikan di berbagai bidang.

1.5 Struktur Organisasi Skripsi

BAB I PENDAHULUAN : Bagian ini terdiri dari latar belakang dilakukan penelitian tentang rancang bangun sumber medan magnet dinamik, penelitian yang sudah dilakukan tentang medan magnet dinamik, permasalahan yang akan dibahas dalam penelitian, tujuan dari penelitian dan manfaat dari penelitian ini.

BAB II TINJAUAN PUSTAKA : Bagian ini rujukan teori-teori yang berhubungan dengan penelitian yang dilakukan seperti apa itu medan magnet, medan magnet dalam solenoida, magnetisasi, kumparan yang dialiri arus listrik bolak-balik (ac), transistor yang digunakan menjadi power amplifier dan sensor magnetik

BAB III METODE PENELITIAN : Bagian ini merupakan bagian yang bersifat prosedural, yakni bagian untuk mengetahui rancangan penelitian dan alur penelitian yang dilakukan dari mulai kajian literatur, perancangan sumber medan magnet dinamik, pengujian dan pengambilan data yang dilakukan.

BAB IVHASIL DAN PEMBAHASAN : Bagian ini menguraikan dua hal utama yakni hasil penelitian berdasarkan hasil eksperimen yang telah dilakukan dan pembahasan temuan penelitian

untuk menjawab pertanyaan yang telah dirumuskan sebelumnya. BAB V KESIMPULAN DAN SARAN : Bagian ini merangkum hasil

penelitian tentang rancang bangun sumber medan magnet dinamik. Serta saran dan rekomendasi yang ditujukan untuk kebutuhan penelitian lebih lanjut.