Induksi Elektromagnetik

Jauh sebelum listrik digunakan secara komersil, ilmuwan inggris Michael Faraday bertanya-tanya, jika magnet bisa dibangkitkan melalui listrik, apakah listrik juga bisa dibangkitkan melalui magnet? Setelah beberapa kali percobaan akhirnya Michael Faraday mampu membangkitkan listrik melalui magnet yang dikenal dengan Induksi Elektromagnetik.

Listrik hasil Induksi Elektromagnetik membawa peradaban manusia untuk mengenal jenis listrik baru, yaitu Listrik Arus Bolak-Balik (Alternating Current, AC). Listrik ini kemudian dikembangkan oleh Nikola Tesla dan pertama kali dimanfaatkan secara komersial oleh Westinghouse Electric Corperation, saingan dari Edison Electric Light Company (Sekarang General Electric) pada tahun 1890-an

Fluks Magnet

Fluks Magnet. sumber: tienkartina.wordpress.com

Banyaknya garis gaya magnet yang menembus bidang disebut sebagai Fluks Magnetik, dirumuskan dengan:

dengan:

Φ = Fluks Magnet (Wb atau Tm²)

E = Medan Magnet (T)

A = Luas Bidang yang ditembus (m²)

θ = Sudut antara garis gaya  magnet dengan garis normal

Gaya Gerak Listrik Induksi

Prinsip Induksi Elektromagnetik.
sumber: www.electricaltechnology.org

Ketika sebuah solenoida yang dimasuki oleh magnet, Medan magnet yang melingkupinya berubah sehingga fluks magnetnya menjadi berubah. Menurut Hukum Lenz, solenoida akan cenderung mempertahankan fluksnya sehingga akan membalas medan magnet secara berlawanan dan menimbulkan gaya gerak listrik. Yang secara matematis dirumuskan oleh Hukum Faraday:

Gaya Gerak Listrik sebanding dengan jumlah lilitan solenoida dan laju perubahan fluks

Atau:


dengan:
ε = GGL Induksi (V)
dΦ/dt = laju perubahan fluks magnet terhadap waktu (Wb/s)
N = jumlah lilitan solenoida

GGL Induksi karena Perubahan Luas

GGL oleh perubahan luas.
sumber: perpustakaancyber.blogspot.com

Ketika sebuah batang bergerak menyapu lintasan rel dengan kecematan v m/s, terjadi perubahan luas dan menghasilkan GGL Induksi sebesar:

dengan:

ε = GGL Induksi (V)
B = medan magnet (T)

l = panjang batang (m)

v = kecepatan gerak batang (m/s)

GGL Induksi karena Perubahan Sudut

GGL oleh perubahan sudut.

Gaya gerak listrik juga dapat terjadi karena perubahan orentasi batang/lembar kumparan, dalam hal ini kita sebut rotor dan magnet diam dalam hal ini kita sebut strator. Menghasilkan GGL yang besarnya berubah-ubah untuk selanjutnya kita sebut sebagai Arus Bolak-Balik (Alternating Current, AC), yang besarnya:

GGL maksimum: 

dengan:
N = jumlah lilitan

B = medan magnet (T)

A = luas rotor (m²)

t = waktu

ω = kecepatan sudut (rad/s)

Induktansi

Berbagai jenis induktor

Induktansi adalah kemampuan yang dimiliki Induktor untuk menghasilkan gaya gerak listrik karena perubahan arus yang sangat cepat. Kemampuan induktor berbeda-beda ditentukan oleh koefisien Induktansi Diri-nya.

GGL yang dihasilkan oleh sebuah induktor adalah:

dengan:
ε = GGL Induksi (V)
dI/dt = laju perubahan fluks listrik terhadap waktu (I/s)
L = induktansi diri (henry, H)

Besarnya Induktansi diri pada bahan dapat dicari dengan rumus:



dengan:
L = induktansi diri (henry, H)
μ = permeabilitas bahan
N = jumlah lilitan
A= luas permukaan induktor (m²)
l = panjang induktor (m)

Transformator

Skema Trafo
sumber: teknikelektronika.com

Transformator adalah alat untuk menurunkan atau menaikkan tegangan listrik. Trafo untuk menaikkan tegangan disebut Step-up sementara Trafo untuk menurunkan tegangan disebut Step-down. Pada umumnya, tidak ada trafo ideal karena pusaran-pusaran listrik yang terjadi membuatnya tidak efisien, karena itu dikenal juga efisiensi trafo (η).

Untuk trafo ideal (η = 1) persamaannya adalah:

dengan:

N = jumlah lilitan

V = tegangan (V)

I = kuat arus (A)

p = primer, s = sekunder

Sementara, untuk trafo tak ideal (η < 1) persamaannya adalah:

dengan:

η = efisiensi

P = daya (W)

V = tegangan (V)

I = kuat arus (A)

p = primer, s = sekunder