Generator dan Transformer

Sepertiyang sudah diterangkan sebelumnya, hasil penelitian  Oersted dan Faraday membawa perkembangan iptek ke penemuan  suatu Pembangkit Listrik. Generator digunakan untuk menghasilkan arus. Perangkat ini didasarkan pada pergerakan sebuah kumparan kawat dalam medan magnet, gerakan mekanis membuat fluks magnet melalui kumparan bervariasi, dan sesuai dengan hukum sebelumnya gerakan ini menghasilkan tegangan. Contoh terkecil adalah sebuah dinamo sepeda, yang terbesar adalah pembangkit listrik yang digunakan untuk memasok energi ke rumah kami, tetapi meskipun dimensi yang berbeda mereka semua generator bekerja pada prinsip yang sama: hukum Faraday-Neumann-Lenz.

Transformers adalah alat untuk mengubah nilai tegangan. Misalnya, saya tidak bisa terhubung Alat Musik organ  saya langsung ke stopkontak di dinding. Alat Musik organ saya bekerja dengan sumber 12 Volt  ​​langsung tegangan, sementara saluran listrik rumah tangga memasok 220 Volt tegangan bolak-balik. Untuk itu dibuat sambungan adaptor. Adapter ini berfungsi sebagai sebuah perangkat yang:

1. mengubah tegangan dari 220 Volt sampai 12 Volt.
2. membalikkan dari tegangan bolak-balik (AC) menjadi tegangan stabil (DC).

Transformer ini dinamakan sebagai transformator step-down karena perubahan tegangan dari nilai yang lebih tinggi dari 220V ke nilai yang lebih rendah 12V.

Jenis transformer step-up juga ada, misalnya orang-orang yang melewati tegangan yang dihasilkan oleh pembangkit listrik dari beberapa volt 230,000 volt. Untuk memperoleh tegangan yang lebih besar, maka diperlukan suatu tranformator step up yang mengubah tegangan menjadi lebih tinggi seperti halnya yang diinginkan untuk transmisi jarak jauh dari tenaga listrik karena dengan cara ini kehilangan energi menjadi dapat diabaikan.

Dengan demikian pasokan listrik yang lebih besar ini dapat menjangkau ke area lebih luas lagi dan bias digunakan oleh orang banyak dalam memenuhi kebutuhan hidup manusia. Rasanya kebutuhan listrik ini tidak bias pisahkan dengan aktivitas manusia selama ini. Terangnya malam, alunan music dari komputerjuga teknologi handphone mungkin tidak bias kita nikmati jika tidak ada sumbang pemikiran para ilmuwan Oersted, Faraday, Neumann dan Lenz.

Begitulah karya-karya beliau yang bias kita jadikan contoh untuk selalu memberikan manfaat bagi orang lain

“Sebaik-baiknya manusia adalah manusia yang member manfaaat bagi orang lainnya ( Muhammad SAW)”

Induksi elektromagnetik

Setelah Oersted menemukan bidang listrik, orang-orang mulai berpikir bahwa karena listrik dapat dihasilkan medan magnet, magnet juga dapat menghasilkan listrik.

Fisikawan lainnya, Faraday akhirnya mengetahui induksi elektromagnetik pada tahun  1831 dan mengembangkan penelitian hubungan antara listrik dan magnet ke tingkat yang lebih tinggi. Penemuan ini juga membawa ide ditemukannya pembangkit listrik (generator) bertenaga besar.

Jika Anda menggerakkan magnet masuk dan keluar dari solenoid yang dihubungkan ke amperometer (gambar di atas), Anda dapat melihat defleksi/penyimpangan  jarum di satu arah ketika bergerak magnet dalam, defleksi dari jarum di arah yang berlawanan ketika magnet bergerak keluar. Hal ini berarti bahwa arus yang dihasilkan oleh magnet bervariasi Inilah yang kami sebut disebut dengan induksi magnetik, listrik yang dihasilkan disebut listrik induksi. Kenapa tegangan yang dihasilkan ini terjadi variasi ? dari beberapa percobaan dapat dipahami bahwa tegangan ini tergantung pada variasi medan magnet tapi lebih tepatnya pada variasi fluks medan magnet melalui solenoida. Apakah itu fluks magnet?

Fluks magnet

Fluks magnet melalui loop kawat menunjukkan jumlah garis medan magnet yang melewati permukaan loop. Fluks magnet didefinisikan sebagai berikut:

Φ = B. A

dimana “B” adalah kekuatan medan magnet dan “A” adalah luas permukaan loop.

Flux tergantung pada arah antara bidang permukaan juga. Sebagai contoh jika permukaan loop sejajar dengan arah lapangan fluks bersih adalah nol karena tidak ada garis-garis medan yang memasuki permukaan loop.

Faraday-Neumann-Hukum Lenz
Kembali ke contoh kita solenoid, jika terdiri dari sejumlah “N” dari berubah, dan jika terkena medan magnet konstan “B” tegak lurus ke daerah yang cross-sectional, total fluks melalui itu akan menjadi:

Faraday dan Neumann menunjukkan bahwa jika fluks ini bervariasi dengan waktu, Tegangan induksi ini berbanding lurus dengan variasi fluks dari waktu ke waktu. Kemudian, Lenz menunjukkan bahwa perbedaan tegangan induksi menentang perubahan fluks magnet yang asli. Menggunakan bahasa matematika, laporan ini dapat dipersingkat dengan menulis:Dengan kata lain, semakin cepat perubahan fluks magnet melalui solenoid, semakin tinggi tegangan pada kawat dan sebaliknya. (Ans Arkadie)

Membuat Magnet dari Listrik

Bagaimana ini bisa terjadi? Mungkin di kehidupan keseharian kita mengenal magnet dalam bentuk yang beraneka macam, seperti dalam mainan anak banyak sekali kita temukan. Mungkin kita pernah bertanya, dimanakah kita menemukan batuan magnet dalam bentuk yang besar?

Di masa lalu, para ilmuwan melakukan penelitian terpisah untuk listrik dan magnet. Mereka berpikir bahwa listrik dan magnet tidak akan terhubung bersama-sama dalam waktu yang lama. Sampai beberapa filsuf dan ilmuwan mulai berpikir tentang bahwa segala sesuatu di alam saling berhubungan satu dengan yang lain pada awal abad ke-19.

Berdasarkan pemikiran Oersted salah seorang ahli fisika dari Denmark melakukan beberapa percobaan untuk mengetahui hubungan antara listrik dan Magnetisme. Tapi semua eksperimen mengalami kegagalan.

Hingga suatu hari di tahun 1820 ( wuih..sudah jadul banget ya..). Dia menunjukkan percobaan di kelas, sengaja dia memposisikan kawat lurus di dekat jarum kompas yang dihubungkan dengan baterai, ternyata….jarum kompas mulai berubah. Ketika ia melihat reaksi ini, ia merasa begitu menarik dan terus menerus melakukan banyak percobaan dan akhirnya mengetahui hubungan dan dicatat dalam sejarah sebagai orang pertama yang mengetahui hubungan antara listrik dan magnet. Wah.. selamat ya pak Oersted!

 Magnetisme dari listrik solenoid
Penelitian Oersted membangkitkan menarik dari para ilmuwan lain, mereka membiarkan listrik melewati kawat yang dibengkokkan menjadi bentuk yang berbeda. Salah satu dari bentuk-bentuk ini menjadi sangat berguna nantinya, yaitu solenoid.

Penelitian menunjukkan bahwa bidang magnet dari solenoida adalah sama dengan magnet bar/batang. Kutub dapat diindikasikan sangat mudah dan jika arah listrik berubah, kedua kutub akan mengubah posisi mereka.

Gunakan tangan kanan anda untuk memegang solenoid, biarkan arah yang empat jari titik sama dengan arah listrik, arah yang ibu jari Anda menunjukan kutub Utara. Jika Anda memasukan magnet batang ke solenoid, medan magnet akan menjadi jauh lebih kuat, sehingga orang selalu menggunakan sistem ini sebagai sebuah elektromagnet.( by Ans Arkadie)

Gaya Sentuh dan tak sentuh

Fenomena: coba amati lingkungan sekitar, jatuhnya buah mangga dari pohonnya, siapakah yang menariknya bergerak ke bawah? Ups!! untung pake keranjang. Benar sekali, mangga jatuh dikarenakan adanya gaya gravitasi bumi yang bekerja pada benda tersebut. Begitu juga kalau kita jatuh dari pohon mangga, (mudah2 jangan ya…) bumi menarik kita tanpa menyentuh tubuh kita. mengapa demikian ya..?

hmm, menurut kajian para ilmuwan fisika, berpindahnya/ bergeraknya  benda dapat disebabkan oleh gaya yang menyentuhnya atau gaya yang sama sekali tidak menyentuh benda.

Contoh gaya sentuh adalah ketika kalian mendorong sebuah meja. Tentunya tangan kalian bersentuhan langsung dengan meja tersebut. Sedangkan gaya tak sentuh contohnya adalah gaya gravitasi,gaya  listrik, dan  gaya magnet dapat mengerahkan gaya pada benda tanpa menyentuh bendanya. Gravitasi  ada antara dua massa benda ( seperti buah mangga dengan Bumi), gaya listrik ada antara dua muatan listrik dan gaya magnetik ada antara dua magnet. Ketiga jenis gaya ini memiliki kekuatan yang berbeda .

Gaya Listrik

Gaya magnet

to be continued…..

Arus listrik ac

Persamaan tegangan dan arus listrik bolak-balik (AC)

Arus dan tegangan bolak-balik atau alternating current (AC) dihasilkan oleh generator AC yang merupakan penerapan dari konsep induksi Faraday. Tegangan listrik bolak-balik merupakan sumber gaya gerak listrik (ggl) berubah terhadap waktu secara sinusoida yang dinyatakan dengan persamaan :

Keterangan : V= Tegangan pada saat t (volt); V_m= Tegangan maksimum atau tegangan puncak (volt); w=2πf = Kecepatan sudut atau frekuensi sudut (rad/s); T= Periode (s); f= Frekuensi (Hz); t= Waktu tertentu (s)

Arus listrik bolak-balik secara umum memiliki persamaan : Keterangan : I= Arus listrik pada saat t (ampere); I_m =Arus listrik maksimum atau arus puncak (ampere); j =Sudut fase antara arus dan tegangan.

Perhatikan gambar berikut!

Gambar 1. Grafik tegangan dan arus bolak-balik terhadap waktu.

Tegangan dan arus listrik efektif

Gambar 1 memperlihatkan bahwa dalam setiap setengah panjang gelombang atau setengah periode,  tegangan maupun arus listrik bolak-balik (AC) berubah tanda dari positif ke negatif, atau sebaliknya. Hal tersebut menunjukkan bahwa ketika tegangan diberikan pada sebuah resistor (hambatan), arus bergerak bolak-balik (pahami dari konsep Induksi Faraday). Dan nilai tegangan serta arus listrik yang masuk melalui hambatan tersebut dinyatakan sebagai tegangan efektif atau arus listrik efektif.  Nilai arus efektif memenuhi persamaan :Nilai tegangan efektif memenuhi persamaan  Arus atau tegangan efektif sama dengan arus dan tegangan pada arus dan tegangan searah (DC) yang menghasilkan daya yang sama

Listrik Arus Searah/DC

Hal yang dipelajari dalam pokok bahasan listrik arus searah antara lain adalah:

Pengertian Lisrtrik DC

Listrik Arus Searah(DC”Direct Current”)

Sebenarnya arus searah merupakan arus negative atau elektron yang mengalir dari kutub negative ke kutub positif. Aliran elektron yang mengalir menyebabkan terjadinya lubang-lubang bermuatan positif (Proton) yang seolah-olah terlihat mengalir dari kutub positif ke negative.

Sumber dari arus searah ini biasanya dari batu baterai, accumulator, atau hasil proses dari Photovoltaic / tenaga surya.

Listrik arus searah atau DC (Direct Current) ialah aliran arus yang keluarannya tetap / konstan terhadap waktu.  Dengan kata lain, pada waktu kapanpun dicek keluaran arus dari listrik DC akan selalu sama.