ELEKTROMAGNET
Hukum Faraday
 |
Michael Faraday (1791 – 1867), anak seorang sederhana bangsa negro afrika, menemukan induksi melalui eksperimen.
Hukum Faraday
Berdasarkan hasil percobaan, Faraday menemukan bahwa :
· Jika fluks magnetik yang memasuki suatu kumparan berubah jumlahnya, maka pada ujung-ujung kumparan timbul ggl induksi.
· Besar ggl induksi bergantung pada laju perubahan fluks magnetik dan jumlah lilitan.
Setiap perubahan dalam lingkungan magnetik dari suatu kumparan akan menimbulkan tegangan (ggl) induksi di dalam kumparan. Tidak masalah bagaimana perubahan ini dihasilkan, ggl akan dihasilkan. Perubahan dapat dihasilkan melalui kuat medan magnetik yang diubah, dengan menggerakkan magnet mendekat atau menjauh dari kumparan, menggerakkan kumparan masuk atau keluar dari medan magnet, memutar kumparan relatif terhadap magnet, dsb.
Hukum Faraday memiliki kaitan yang mendasar dengan persamaan Maxwell. Hukum ini berguna sebagai cara yang singkat untuk memperoleh tegangan (ggl) induksi melalui lingkungan magnet yang berubah-ubah. Ggl induksi dalam sebuah kumparan sama dengan negatif dari kelajuan perubahan fluks magnetik dikali jumlah putaran dalam kumparan. Hal ini melibatkan interaksi dari muatan dengan medan magnet. Bila dalam selang waktu Dt , jumlah fluks magnetik berubah sebanyak DF, maka formula hukum Faraday adalah
, dimana E adalah ggl induksi. Ggl merupakan beda potensial antara kutub-kutub sumber arus ketika sumber arus masih belum mengalirkan arusnya. Untuk N lilitan maka
Cara singkat dalam Hukum Faraday untuk memperoleh tegangan induksi.
 |
 |
Hukum Faraday
Hukum Lenz
Tanda minus dalam formula Faraday merupakan akibat hukum kekekalan energi. Bila pada suatu penghantar timbul energi listrik, maka sebelumnya harus ada energi lain yang diubah menjadi energi listrik ini. Maka untuk membangkitkan arus induksi pada kumparan, dalam kumparan harus ada medan magnet yang berubah, sehingga harus ada fluks magnetik yang berubah. Contohnya bisa dengan menggerakkan salah satu kutub magnet ke dalam kumparan, seperti gambar di atas. Gerak dalam kumparan menimbulkan energi kinetik, sehingga timbul arus induksi. Arah arus induksi sedemikian rupa sehingga medan magnetik yang ditimbulkannya berlawanan dengan arah medan magnetik yang menimbulkan arus induksi tersebut.
Ketika kutub magnet batang didekatkan ke kumparan, dalam kumparan timbul arus induksi dimana ujung kumparan yang didekati memiliki kutub sejenis dengan kutub magnet yang mendekati, terjadilah tolak menolak. Contohnya, jika yang mendekati kumparan adalah kutub utara, ujung kumparan yang didekati bersifat sebagai kutub utara, sehingga terjadi tolakan. Jika kutub menjauh dari kumparan, arus yang timbul berlawanan dengan arah ketika kutub dimasukkan. Arah medan yang timbul dalam kumparan melawan tarikan kutub yang menjauh. Sehingga kutub itu ditarik oleh ujung kumparan. Untuk mendekatkan atau menjauhkan magnet dari kumparan, harus ada gaya yang dilawan. Sehingga diperlukan usaha, maka diperlukan energi. Secara umum gejala ini disebut hukum lenz yang dapat dinyatakan : Arus induksi yang timbul arahnya sedemikian sehingga menentang penyebab timbulnya arus induksi itu.
Ulasan lebih luas dengan beberapa contoh :
Ketika ggl induksi dihasilkan oleh perubahan fluks magnet berdasarkan hukum Faraday, polaritas dari ggl induksi yaitu sesuai dengan hasil arus yang medan magnetnya melawan perubahan yang dihasilkan. Kuat medan magnet dalam setiap loop (kumparan) penghantar selalu bekerja menjaga fluks magnet dalam loop agar menjadi konstan. Pada contoh di bawah, jika medan B bertambah, induksi magnet bekerja dalam arah yang berlawanan terhadapnya. Jika B berkurang, induksi magnet bekerja dalam arah medan yang digunakan untuk menjaganya supaya konstan.
Magnet dan Kumparan
Ketika sebuah magnet bergerak masuk sebuah kumparan kawat, perubahan medan magnet dan fluks magnet melewati kumparan, tegangan akan dihasilkan dalam kumparan sesuai dengan hokum Faraday. Dalam contoh yang diperlihatkan berikut ini, ketika magnet bergerak masuk kumparan galvanometer menyimpang ke kiri untuk mengimbangi penambahan medan. Ketika magnet ditarik keluar, galvanometer menyimpang ke kanan untuk mengimbangi pengurangan medan. Polaritas dari ggl induksi yang dihasilkan sedemikian sehingga menghasilkan arus yang medan magnetnya melawan perubahan yang ada. Kuat medan magnet dalam setiap loop kawat selalu bekerja untuk menjaga fluks magnet dalam loop hingga konstan. Sifat medan magnet yang dihasilkan merupakan ringkasan hukum Lenz .
Hukum Faraday dan Stater Mobil
Bagaimana kamu memperoleh 40.000 volt melalui busi mobil, sementara kamu hanya memiliki 12 volt DC untuk memulainya ? Tugas utama dari pembakaran pada busi yaitu membakar campuran bensin- udara yang dipengaruhi oleh proses yang menggunakan hukum Faraday.
Hal yang penting dari kumparan busi adalah membuatnya dengan jumlah lilitan yang sedikit dan memiliki hambatan kecil. Pemakaian akumulator pada kumparan mengakibatkan mengalirnya arus DC yang lumayan besar. Kumparan kedua memiliki jumlah lilitan yang lebih banyak ,maka system ini bekerja sebagai transformator step-up. Bekerja pada tegangan AC, namun kumparan ini dirancang untuk menghasilkan tegangan yang besar ketika arus di kumparan primer terpotong. Karena tegangan induksi kedua sesuai dengan laju perubahan medan magnet yang melaluinya, hal ini menyebabkan terbukanya saklar dengan cepat pada rangkaian primer sehingga arus menjadi nol, lalu akan terinduksi menjadi tegangan yang lebih besar di kumparan yang kedua (ingat hukum Faraday). Tegangan yang besar menyebabkan percikan melewati celah busi untuk membakar campuran bahan bakar. Untuk beberapa tahun, pendapat tentang arus primer menjadi unggul melalui kontak mesin pembuka yang dikenal dengan “titik” dalam sebuah rangkaian untuk memasok pulsa tegangan tinggi melalui saklar putar yang disebut “distributor” ke busi. Kekurangan dari proses ini bahwa interupsi dari arus dalam kumparan primer menghasilkan sebuah tegangan induksi balik dalam kumparan yang menyebabkan percikan pada kontaknya. Sistem ini dapat diperbaiki dengan menempatkan kapasitor yang cukup besar melalui kontak sehingga gelombang tegangan akan mengisi kapasitor daripada menyebabkan percikan yang merusak pada kontak. Menggunakan istilah lama untuk kapasitor, kapasitor khusus ini dikenal sebagai “condenser”.
Saklar transistor berada dalam modul control stater yang padat. Kumparan yang modern dirancang menghasilkan tegangan sampai mendekati 40.000 volt dari interupsi daya 12 volt yang disediakan aki.
Beberapa mesin modern memiliki kumparan stater berlipat ganda memuncak langsung pada
busi. Bahkan pulsa tegangan tunggal, kondisinya di bawah kondisi mesin yang menghasilkan tiga pulsa tunggal. Rangkaian kumparan ini diperlihatkan pada mesin Dodge berikut.
No comments:
Post a Comment