Garis Gaya Magnet

Garis Gaya Magnet adalah garis khayal yang keluar dari kutub utara magnet dan masuk di kutub selatan magnet. Garis-garis ini berfungsi untuk membantu memvisualisasikan medan magnet yang ada disekitar magnet. Bila kita letakkan magnet batang pada serbuk besi, maka akan terbentuk pola-pola garis yang mengarah dari utara ke selatan. Selanjutnya disepakati bahwa garis-garis gaya magnet keluar dari kutub utara dan masuk di kutub selatan.                                                      Garis gaya magnet                                               Garis gaya magnet              di sekitar magnet batang                                   di antara kutub U dan kutub Fluks Magnetik adalah jumlah garis-garis gaya magnet yang dilingkupi oleh suatu permukaan. Fluks magnetik menggambarkan besar kecilnya kuat medan magnet di daerah tersebut.                                              Magnet A                                                          Magnet B Dari dua gambar diatas, terlihat bahwa garis- garis gaya magnet pada kutub-kutub magnet lebih rapat dibanding disekitar batang magnet. Ini berarti bahwa fluks magnetik dikutub lebih besar dibanding disekitar batang magnet. Hal ini berarti pula bahwa medan magnet dikutub lebih kuat dibanding disekitar batang magnet. GGL Induksi Gaya Gerak Listrik Induksi Sebuah kawat berbentuk loop berada didalam medan magnet dan ujung-ujungnya dihubungkan dengan galvanometer seperti pada gambar disamping, ketika kawat digerak-gerakkan dalam medan magnet dengan arah  keluar masuk,  jarum galvanometer akan menyimpang ke kanan dan ke kiri. Bergeraknya jarum galvanometer menunjukkan adanya arus listrik yang mengalir pada loop tersebut. Gejala ini disebut induksi elektromagnetik. Arus listrik yang dihasilkan dengan cara demikan disebut dengan arus listrik induksi. Pada saat kawat digerakkan didalam medan magnet atau sebaliknya magnet digera-gerakkan disekitar kawat, elektron  yang terdapat pada penghantar akan bergerak.  Usaha yang dilakukan pada muatan listrik akan menambah energi potensial listrik. Sehingga menghasilkan perbedaan potensial diantara kedua ujung kawat. Beda potensial ini disebut sebagai gaya gerak listrik (GGL) induksi. Jadi perubahan garis gaya magnet yang dilingkupi kawat penghantar akan menyebabkan timbulnya gaya gerak listrik induksi. Pada penerapan induksi elektromagnet, kawat penghantar dibuat membentuk kumparan dengan jumlah lilitan tertentu hal ini bertujuan untuk menghasilkan GGl induksi yang lebih besar. Faktor-faktor yang mempengaruhi besarnya GGL induksi adalah: jumlah lilitan kumparan kecepatan perubahan garis gaya magnet Besarnya gaya gerak listrik dapat dirumuskan sebagai berikut:  ε             = GGL induksi  N            = Jumlah lilitan  Δ Ø / Δ t  = laju perubahan garis gaya magnet Arah Arus Listrik Induksi Untuk menentukan arah arus induksi yang dihasilkan pada penghantar yang digerakkan dalam medan magnet, bisa digunakan aturan atau kaidah tangan kanan (menyerupai cara menentukan arah gaya Lorentz) yaitu sebagai berikut : ibu jari menunjukkan arah gerakan kawat penghantar jari-jari menunjukkan arah medan magnet arah arus arus ditunjukkan oleh arah telapak tangan Percobaan Faraday Percobaan Faraday dilakukan untuk membuktikan adanya arus induksi.  Pada saat magnet batang diputar garis-garis gaya magnet yang masuk di kumparan berubah-ubah, akibatnya akan mengalir arus pada rangkaian tersebut. Kumparan dengan magnet yang diputar berfungsi sebagai sumber tegangan. Dinamo / Generator Listrik Dinamo / Generator adalah alat yang mengubah energi gerak/kinetik menjadi energi listrik 1. Dinamo Sepeda Dinamo sepeda ada yang menerapkan magnet sebagai stator (bagian yang diam) dan kumparan sebagai rotor (bagian yang berputar), tetapi pada umumnya menggunakan magnet sebagai rotor. Magnet berputar dekat kumparan yang berinti besi sebagai stator. Akibat perputaran magnet, garis gaya magnet yang memotong kumparan berubah-ubah akibatnya timbul GGL induksi pada ujung-ujung kumparan. Arus induksi akan mengalir sehingga lampu menyala, semakin cepat perputaran roda sepeda semakin terang nyala lampu.   2. Generator Arus Bolak-balik Generator Arus Bolak-balik Generator merupakan alat yang digunakan untuk menghasilkan energi listrik, generator terbagi menjadi generator arus bolak-balik dan generator arus searah.Generator arus bolak-balik disebut juga alternator terdiri dari magnet, kumparan yang berinti besi, cincin luncur dan sikat karbon. Pada PLTA, generator dihubungkan dengan sudu-sudu yang dapat diputar oleh aliran air terjun, putaran sudu-sudu menyebabkan kumparan berputar. Ketika kumparan berputar terjadi perubahan fluks magnet yang dilingkup oleh kumparan tersebut, akibatnya pada kumparan akan mengalir arus induksi. GGL induksi dari kumparan dihubungkan dengan cincin sikat karbon ke rangkaian di luar generator. Selanjutnya listrik yang dihasilkan generator bisa ditransmisikan ke rumah-rumah. 3. Generator Arus Searah Generator Arus Searah Generator arus searah (DC) memiliki satu cincin yang dibelah sehingga dinamakan cincin belah atau komutator.  Kedua sikat karbon bersentuhan dengan kedua cincin belah secara bergantian, sehingga salah satu sikat karbon selalu berpolaritas positif dan yang lain berpolaritas negatif. Hal ini menyebabkan arus listrik induksi yang mengalir ke luar generator adalah searah (DC).

Magnet

Pola medan magnet pada pasir besi yang ditaburkan diatas kertas.

Magnet atau magnit adalah suatu obyek yang mempunyai suatu medan magnet. Kata magnet (magnit) berasal dari bahasa Yunani magnítis líthos yang berarti batu Magnesian. Magnesia adalah nama sebuah wilayah di Yunani pada masa lalu yang kini bernama Manisa (sekarang berada di wilayah Turki) di mana terkandung batu magnet yang ditemukan sejak zaman dulu di wilayah tersebut.
Pada saat ini, suatu magnet adalah suatu materi yang mempunyai suatu medan magnet. Materi tersebut bisa dalam berwujud magnet tetap atau magnet tidak tetap. Magnet yang sekarang ini ada hampir semuanya adalah magnet buatan.
Magnet selalu memiliki dua kutub yaitu: kutub utara (north/ N) dan kutub selatan (south/ S). Walaupun magnet itu dipotong-potong, potongan magnet kecil tersebut akan tetap memiliki dua kutub.
Magnet dapat menarik benda lain. Beberapa benda bahkan tertarik lebih kuat dari yang lain, yaitu bahan logam. Namun tidak semua logam mempunyai daya tarik yang sama terhadap magnet. Besi dan baja adalah dua contoh materi yang mempunyai daya tarik yang tinggi oleh magnet. Sedangkan oksigen cair adalah contoh materi yang mempunyai daya tarik yang rendah oleh magnet.
Satuan intensitas magnet menurut sistem metrik pada Satuan Internasional (SI) adalah Tesla dan SI unit untuk total fluks magnetik adalah weber. 1 weber/m^2 = 1 tesla, yang memengaruhi satu meter persegi.

Jenis magnet

Magnet tetap

Magnet tetap tidak memerlukan tenaga atau bantuan dari luar untuk menghasilkan daya magnet (berelektromagnetik).
Jenis magnet tetap selama ini yang diketahui terdapat pada:

• Magnet neodymium, merupakan magnet tetap yang paling kuat. Magnet neodymium (juga dikenal sebagai NdFeB, NIB, atau magnet Neo), merupakan sejenis magnet tanah jarang, terbuat dari campuran logam neodymium,
• Magnet Samarium-Cobalt: salah satu dari dua jenis magnet bumi yang langka, merupakan magnet permanen yang kuat yang terbuat dari paduan samarium dan kobalt.
• Ceramic Magnets
• Plastic Magnets
• Alnico Magnets

Magnet tidak tetap

Magnet tidak tetap (remanen) tergantung pada medan listrik untuk menghasilkan medan magnet. Contoh magnet tidak tetap adalah elektromagnet.

Magnet buatan

Magnet buatan meliputi hampir seluruh magnet yang ada sekarang ini.
Bentuk magnet buatan antara lain:

• Magnet U
• Magnet ladam
• Magnet batang
• Magnet lingkaran
• Magnet jarum (kompas)

Cara membuat magnet

Cara membuat magnet antara lain:

• Digosok dengan magnet lain secara searah.
• Induksi magnet.
• Magnet diletakkan pada solenoida(kumparan kawat berbentuk tabung panjang dengan lilitan yang sangat rapat) dan dialiri arus listrik searah (DC).

Bahan yang biasa dijadikan magnet adalah: besi dan baja. Besi lebih mudah untuk dijadikan magnet daripada baja. Tapi sifat kemagnetan besi lebih mudah hilang daripada baja. Oleh sebab itu, besi lebih sering digunakan untuk membuat elektromagnet.

Menghilangkan sifat kemagnetan

Cara menghilangkan sifat kemagnetan antara lain:

• Dibakar.
• Dibanting-banting.
• Dipukul-pukul.
• Magnet diletakkan pada solenoida(kumparan kawat berbentuk tabung panjang dengan lilitan yang sangat rapat) dan dialiri arus listrik bolak-balik (AC).

Lihat pula

• Antiferromagnet
• Diamagnetik
• Elektromagnetisme
• Ferromagnetisme
• Generator listrik
• Magnetisme
• Magnetosfer
• Medan magnet
• MRI
• Nonmagnetik
• Paramagnetik
• Radiasi elektromagnetik
• Superdiamagnetik
• Superparamagnetik
• Ferrimagnetik

0 Magnet

1. GENERATOR
   
   Suatu sistem yang merubah energi mekanik menjadi energi listrik dengan prinsip kerja berdasarkan peristiwa induksi (hukum Faraday). Besarnya GGL induksi yang timbul di dalam kumparan adalah:
   
   e = -N dF/dt dengan F = Fo cos wt ; dF/dt = wFo sin wt ; sehingga:
   
   e = e _maks sin wt
   
   e _maks = N w Fo = N w A B
   
   
   
2. TRANSFORMATOR
   
   Alat untuk mengubah tegangan listrik bolak-balik. Prinsip kerjanya bedasarkan pemindahan daya/energi listrik dari kumparan primer ke kumparan sekunder dengan cara induksi.
   
   Trafo umum V₂/N₂ = V₁/N₁
   
   Trafo:
   • Step up : V₂ > V₁
   • Step down: V₁ > V₂
   
   Transforrnator ideal:
   
   P_in = P_out atau V₁I₁ = V₂I₂
   
   V₁/V₂ = I₂/I₁
   
   Transfomator tak ideal:
   
   P_in ¹ P_out ; P_out = h P_in
   
   h = P_out/P_in x 100%
   
   h = efisiensi transformator
   
   
   
3. ARUS PUSAR
   
   Arus yang timbul dalam suatu logam/penghantar yang bergerak di dalam medan magnet.Umumnya merugikan karena dapat menimbulkan kalor (kerugian energi), dapat dikurangi dengan memecah-mecah penghantar tersebut.
   
   Pemanfaatan arus pusar:
   1. Alat pemanas induksi
   2. Redaman elektromagnetik/rem magnetik

Contoh:

1. Kawat PQ yang panjangnya l digeser mendatar dengan kecepatan v pada rangkaian ABCD dengan hambatan R. Geseran kawat PQ memotong tegak lurus medan magnet homogen B. Jika potensial dititik P lebih besar daripada potensial di titik Q. hitunglah besar dan arah gaya F yang timbul akibat gerak kawat PQ tersebut !

Jawab:

Karena potensial di titik P lebih besar dari titik Q maka arah arus (elektron) mengalir dari Q ke P. sehingga berdasarkan kaidah Lorentz maka arah gaya F harus ke kiri. Besar gaya F adalah: F= l I B sin q ® (sin q= 1) ................(1) I = e/R = l v B/R ............................(2) gabungkan persamaan (1) dan (2), maka: F = (l² V B²)/R

2. Sebatang kawat panjang 20 cm diputar pada satu ujungnya dengan frekuensi 2 put/detik di dalam medan magnet ^ bidang putar. Hitung GGL imbas yang terjadi jika B = 0,3 tesla !

Jawab:

Fawal = B . Aawal = 0,3 x 0 = 0 f = 2 Hz ® T= 1/f = ½ detik Jadi dalam waktu , ½ detik luasan yang dilingkungi fluks magnetik adalah: Aakhir = p R² ® R = jari-jari/panjang kawat = 0,2 m Fakhir = B . Aakhir = 0,3 . (0,2)² . p Fakhir = 12 x 10-3 p Wb.

Jadi e = - N dF/dt =- N (Fakhir - Fawal)/dt = -1.12 x 10^-3 p volt

3. Sebuah solenoida memiliki jumlah lilitan sebanyak 100 buah. Panjang dan luas penampang solenoida berturut-turut 75 cm dan 25 cm².
Hitunglah:
(a) Induktansi diri solenoida
(b) Energi yang dihasilkan oleh peristiwa Induksi diri, bila arus listrik yang mengalir 10 A.
(c) Besar GGL induksi diri yang terjadi, bila dalam waktu 5 detik kuat arus berubah menjadi 2,5 A.

Jawab:

(a) Induksi diri dari solenoida adalah:

L = mo N² A/l = [4p .10^-7(100)².25.10^-4]/[75.10^-2] = 3/4p.10^-5

(b) Energi yang dihasilkan, bila I = 10 A adalah:

W = 1/2 LI² = 1/4 . 4/3p10^-5(10)² = 1/3p.10^-3 joule

(c) Besar GGL induksi diri bila kuat arus berubah menjadi 2,5 A adalah:

E = - L dI/dt = - 4/3p10^-5 (10^-2,5/5)
E = -4/3p .10^-5 . 3/2 = -2 p 10^-5 volt

4. Kumparan sekunder suatu transformator step-down terdiri 2 bagian yang terpisah masing-masing 150 volt den 30 volt. Kumparan primer terdiri 1100 lilitan dan dihubungkan dengan tegangan 220 volt. Jika arus pada kumparan primer 0,2 A, hitung arus dan lilitan masing-masing kumparan sekunder !

Jawab:

Efisiensi trafo tidak diketahui ® dianggap h = 100%

V_S1 . I_S1 = V_P . I_P ® I_S1 =220 x 0,2/150 = 44/150 A
V_P / V_S1 = N_P / N_S1 ® N_S1 = 150/200 x 1100 = 750 lilitan
V_S2 . V_S2 = V_P . I_P ® I_S2 = 220 x 0,2/30 = 44/30 A
V_P / V_S2 = N_P / N_S2 ® N_S2 30 / 220 x 1100 = 150 lilitan