LAPORAN RBLSENTER KOCOK

Disusun oleh:

KELOMPOK 6FI1101 FISIKA DASAR IB K-21

Dosen: Dr. Enjang Jaenal Mustopa

Muhammad Inardi Rizky 16612040Anisa Rachmita 16612072Iriene Chelsea 16612104Rininta Zamazunistia 16612117

Sandy Indriana 16612121

Fajar Royani 16612309

Nadhira Afina Wardhana16612321

Unik Widyaningrum16612329

FAKULTAS TEKNIK SIPIL DAN LINGKUNGANINSTITUT TEKNOLOGI BANDUNG

2012

2

DAFTAR ISI

BAB I PENDAHULUAN………………………………………………………………………..2

BAB II TINJAUAN PUSTAKA………………………………………………………..………..4

BAB III METODE PENELITIAN………………………………………………………………12

BAB IV RINCIAN BIAYA PENGELUARAN...……………………………………………….15

BAB V HASIL DAN DISKUSI…………………………………………………………………16

BAB VI KESIMPULAN DAN SARAN………………………………………………………...17

DAFTAR PUSTAKA……………………………………………………………………………

LAMPIRAN………………………………………………………………………………..........

3

BAB I

PENDAHULUAN

1.1. Latar Belakang.

Fisika adalah suatu cabang ilmu pengetahuan yang mempelajari perhitungan dan

mekanisme kerja alat- alat yang dapat memudahkan pekerjaan manusia. Begitu banyak

penerapan fisika pada kehidupan sehari – hari, mulai dari gaya gesek yang bekerja pada roda

sehingga benda akan berhenti lama-kelamaan hingga perhitungan letak dimana nilai gravitasi

bumi sama dengan nol, sehingga benda tidak akan jatuh ke bumi.

Kebanyakan alat alat yang ditemukan dalam kehidupan sehari hari merupakan penerapan

dari konsep konsep fisika.

Salah satunya adalah pembangkit tenaga listrik. Pembangkit tenaga listrik dapat

dihasilkan dari induksi elektromagnetik. Tenaga listrik dari induksi elektromagnetik ini dapat

diaplikasikan pada senter kocok. Induksi elektromagnetik ini terdiri dari kumparan kawat

tembaga, tabung PVC, dan magnet silinder. Kumparan kawat tembaga dipasang pada tabung

PVC, dan magnet dimasukkan ke dalam tabung PVC, rangkaian ini akan menghasilkan listrik

yang dapat meembuat lampy yang dipasang pada rangkaian ini menyala. Alat ini merupakan

aplikasi dari hukum Faraday yaitu, ”Setiap kali ada perubahan flux yang melalui coil, maka

terjadi ggl induksi di dalam coil tersebut”.

Penulis pun tertarik untuk meneliti lebih jauh cara kerja balon udara ini dan relasinya

dengan konsep fisika yang tengah penulis pelajari.

4

1.2 Rumusan Masalah

Seiring berjalannya waktu masyarakat memerlukan sumber tenaga yang murah,

terbarukan, dan ramah lingkungan. Untuk memenuhi keperluan tersebut banyak ilmuwan yang

mencari bahan lain yang bisa dijadikan sebagai sumber tenaga. Salah satunya adalah tenaga

listrik yang dihasilkan oleh induksi elektromagnetik. Induksi elektromagnetik ini dapat

diaplikasikan dalam skala kecil seperti pada senter kocok. Dalam karya tulis ini, dijelaskan

bagaimana proses induksi magnetik dapat menghasilkan listrik yang dapat menghidupkan lampu

senter.

1.3 Tujuan

Membuat senter kocok yang bersumber tenaga dari induksi elektromagnetik dengan kumparan tembaga dan magnet sesuai hukum Faraday.

1.4 Metode

Metode yang digunakan dalam penelitian ini adalah metode secara literatur dan metode

eksperimental, dari eksperimen tersebut diperoleh data, kemudian dilakukan analisis secara

kualitatif dan kuantitatif untuk mendapatkan kesimpulan.

1.5 Sistematika Penulisan Proyek Akhir

Penelitian ini terdiri dari lima bab. Bab I berisi latar belakang, rumusan masalah, tujuan

penelitian, ruang lingkup, metode penelitian yang digunakan, serta sistematika penulisan hasil

penelitian. Bab II mendeskripsikan beberapa teori yang mendukung penelitian ini, yaitu tentang

hukum listrik dan induksi elektromagnetik. Bab III membahas alat-alat yang tersusun dalam

rangkaian. Bab IV memaparkan rincian biaya pengeluaran. Bab V berisi hasil diskusi dari

penelitian. Bab VI berisi kesimpulan hasil penelitian yang telah dilakukan. Pada bagian akhir

terdapat daftar pustaka yang memuat sumber dari penelitian ini ditambahkan dengan lampiran.

5

Bab II

TINJAUAN PUSTAKA

2.1 Pengertian Medan Magnet dan Medan Listrik

Dalam fisika, medan magnet didefinisikan sebagai suatu medan yang dibentuk dengan

menggerakan muatan listrik (arus listrik) yang menyebabkan munculnya gaya di muatan listrik

yang bergerak lainnya. (Putaran mekanika kuantum dari satu partikel membentuk medan magnet

dan putaran itu dipengaruhi oleh dirinya sendiri seperti arus listri) Sebuah medan magnet adalah

medan vector, yaitu berhubungan dengan setiap titik dalam ruang vektor yang dapat berubah

menurut waktu. Arah dari medan ini adalah seimbang dengan arah jarum kompas yang

diletakkan di dalam medan tersebut.

Hasil kerja Maxwell telah banyak menyatukan listrik statis dengan kemagnetan, yang

menghasilkan sekumpulan empat persamaan mengenai kedua medan tersebut. Namun,

berdasarkan rumus Maxwell, masih terdapat dua medan yang berbeda yang menjelaskan gejala

yang berbeda. Einsteinlah yang berhasil menunjukkannya dengan relativitas khusus,

bahwa medan listrik dan medan magnet adalah dua aspek dari hal yang sama), dan seorang

pengamat bisa merasakan gaya magnet di mana seorang pengamat bergerak hanya merasakan

gaya elektrostatik. Jadi, dengan menggunakan relativitas khusus, gaya magnet adalah wujud gaya

elektrostatik dari muatan listrik yang bergerak, dan bisa diprakirakan dari pengetahuan tentang

gaya elektrostatik dan gerakan muatan tersebut (relatif terhadap seorang pengamat).

Sementara medan listrik didefinisikan sebagai efek yang ditimbulkan oleh

keberadaan muatan listrik, sepertielektron, ion, atau proton, dalam ruangan yang ada di

sekitarnya. Medan listrik memiliki satuan N/C atau dibaca Newton/coulomb. Medan listrik

umumnya dipelajari dalam bidang fisika dan bidang-bidang terkait, dan secara tak langsung juga

di bidang elektronika yang telah memanfaatkan medan listrik ini dalam kawat konduktor.

Keberadaan medan magnet dan medan listrik sesungguhnya sangat dekat dengan

kehidupan sehari-hari kita mengingat setiap alat-alat elektronik yang ada di sekitar kita selalu

menerapkan prinsip medan magnet atau medan listrik atau gabungan antara keduanya.

6

2.2 Teori berkaitan dengan Medan Magnet

Hukum Induksi Magnetik Faraday

Hukum induksi magnetik Faraday ini menyatakan bahwa emf yang ditimbulkan rangkaian listrik

tertutup sama dengan rata-rata perubahan gaya fluks.

Dimana N adalah jumlah putaran pada koil dan ф adalah fluks yang menghubungkannya. Pada

banyak kasus, fluks ф tidak berkaitan dengan semua putaran dan semua putaran tidak berkaitan

dengan fluks yang sama. Pada kondisi ini, penjumlahan semua fluks magnetik dengan putaran

rangkaian magnetik menghasilkan nilai total jaringan fluks ф.

Total fluks sebesar: 

.....(2)

dengan Nk adalah jumlah putaran yang terhubung dengan fluks фk. Apabila terdapat perubahan

nilai fluks pada koil, muncul emf yang dihasilkan di dalamnya dengan nilai sebesar:

.....(3)

Tanda negatif pada persamaan 3 menandakan bahwa arah emf induksi seperti arus yang

dihasilkannya berlawanan dengan perubahan fluks.

Perubahan fluks dapat disebabkan oleh tiga hal.

7

Gaya fluks(ф) = Nф..........(1)

• Koil tidak berubah terhadap fluks dan magnitudo fluks berubah terhadap waktu.

• Fluks tidak berubah terhadap waktu dan koil bergerak pada fluks tersebut.

• Kedua perubahan yang disebutkan diatas muncul bersamaan, artinya koil bergerak dalam waktu

yang terus berjalan.

Pada metode pertama diatas, dengan koil yang tidak berubah dan fluks yang berubah terhadap

waktu, dihasilkan emf yang disebut emf transformator (pulsasional). Karena tidak ada gerakan

yang terjadi, maka tidak ada konversi energi dan proses yang sebenarnya terjadi adalah transfer

energi. Prinsip ini digunakan pada transformator yang menggunakan koil tetap dan fluks yang

berubah terhadap waktu untuk transfer energi dari suatu level ke level lainnya.

Pada metode kedua, pengaruh fluks dapat digunakan untuk menggambarkan emf yang dihasilkan

pada konduktor yang bergerak pada medan stasioner yang konstan. Emf yang dibangkitkan pada

konduktor yang bergerak dengan sudut yang tepat, seragam, stasioner diperoleh dengan:

Dimana 

B = kerapatan fluks, Wb/m^2 (T’)

l = panjang konduktor (m)

v = kecepatan (m/s)

Emf yang dibangkitkan pada contoh tersebut disebut dengan emf gerak karena dihasilkan dari

pergerakan konduktor. Karena gerakan ikut berperan dalam membangkitkan emf ini, proses ini

melibatkan konversi energi elektromagnetik. Prinsip ini dimanfaatkan pada mesin putar seperti

mesin induksi DC dan mesin sinkron.

2.3 Aplikasi Mengenai Hukum Induksi Faraday

8

e = – Blv.....(4)

1. GENERATOR

Generator merupakan salah satu aplikasi dari hukum induksi faraday yang familiar

dengan kita. Generator merupakan 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

Transformator ideal:

Pin = Pout atau V1I1 = V2I2

V1/V2 = I2/I1

9

Transfomator tak ideal:

Pin ¹ Pout ; Pout = h Pin

h = Pout/Pin 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 magnetic

2.3 Senter

Sebuah senter (biasanya disebut obor di luar Amerika Utara) adalah tangan-diadakan bertenaga

listrik sumber cahaya. Biasanya sumber cahaya adalah pijar kecil bola lampu atau cahaya-

emitting diode (LED). Desain senter khas terdiri dari sumber cahaya dipasang di reflektor, lensa

untuk melindungi sumber cahaya dan reflektor, sumber listrik (biasanya baterai ), dan saklar .

Sementara kebanyakan senter genggam, ada kepala atau helm-mount senter dirancang

untuk penambang dan berkemah dan baterai bertenaga lampu untuk sepeda. Beberapa senter

yang didukung oleh tangan-menghidupkan dinamo atau induksi elektromagnetik atau diisi oleh

tenaga surya.

10

2.3.1 Sejarah Senter

Misell yang Paten

617.592

1899 senter

Pada tahun 1896, yang pertama sel kering baterai diciptakan. Tidak seperti baterai sebelumnya,

itu menggunakan elektrolit paste bukan cairan. Ini adalah baterai pertama yang cocok untuk

perangkat listrik portabel, karena tidak menumpahkan atau mudah pecah dan bekerja di setiap

orientasi.

Pada tanggal 10 Januari 1899, Novelty Listrik Amerika dan Manufacturing

Company memperoleh US Patent No 617592 (diajukan 12 Maret 1898) dari David Misell,

penemu bahasa Inggris.  ini "perangkat listrik" yang dirancang oleh Misell didukung oleh "D"

baterai meletakkan depan ke belakang dalam tabung kertas dengan bola lampu dan reflektor

kuningan kasar di akhir.  Perusahaan ini menyumbangkan sebagian dari perangkat ini ke New

York City polisi, yang menanggapi positif kepada mereka. 

Ini senter awal berlari pada seng-karbon baterai , yang tidak bisa memberikan listrik stabil saat

ini dan diperlukan periodik 'istirahat' untuk terus berfungsi.  Karena senter awal juga digunakan

energi yang tidak efisien filamen karbon lampu, "beristirahat" terjadi pada interval pendek.

Akibatnya, mereka dapat digunakan hanya dalam selintas, maka senter nama populer. 

2.3.2 Jenis- Jenis Senter

(1) Senter Menggunakan Lampu Pijar

11

Senter pijar menggunakan lampu pijar yang terdiri dari bola kaca dantungsten filamen.

Lampu berada di bawah vakum atau diisi dengan argon, kripton atau xenon . Beberapa senter

daya tinggi pijar menggunakan lampu halogen di mana bola lampu berisi

jejak halogen seperti yodium atau bromin untuk memperbaiki kehidupan dan kemanjuran bola

lampu.

Output cahaya dari lampu pijar dalam lampu senter sangat bervariasi tergantung pada

jenis lampu. Sebuah lampu gantungan kunci miniatur menghasilkan satu atau dua lumen.

Seorang dua D-sel menggunakan lampu senter prefocus gaya umum miniatur akan menghasilkan

pada urutan 15 sampai 20 lumen cahaya  dan sinar sekitar 200 candela. Salah satu membuat

populer senter isi ulang fokus menggunakan lampu halogen dan menghasilkan 218 lumen.

Dengan perbandingan, 60 watt lampu pijar rumah tangga akan menghasilkan sekitar 900 lumen.

(2) Senter Menggunakan Lampu LED

Perkembangan dioda pemancar cahaya (LED) telah membuat senter praktis yang

menggunakan LED sebagai pengganti bola lampu konvensional. LED telah ada selama beberapa

dekade, terutama digunakan sebagai daya rendah lampu indikator. Pada tahun 1999,Lumileds

Perusahaan dari San Jose, California Amerika Serikat, memperkenalkan LED Luxeon, tinggi

daya cahaya putih emitor. Hal ini membuat senter LED mungkin dengan kekuasaan dan waktu

berjalan lebih baik dari beberapa lampu pijar. The senter LED Luxeon pertama adalah LS Arc,

dirancang pada tahun 2001.

LED dapat secara signifikan lebih efisien dan menggunakan energi kurang dari lampu pijar.

Senter LED memiliki daya tahan baterai lebih lama dari lampu pijar dari output cahaya

sebanding. LED juga kurang rapuh dari lampu kaca konvensional.

Beberapa senter LED elektronik mengatur tegangan yang diberikan ke LED untuk menstabilkan

output cahaya sebagai debit baterai. Sebaliknya, output cahaya non-diatur senter menurun karena

penurunan tegangan baterai. LED juga memiliki keunggulan hampir konstan

mempertahankan suhu warna terlepas dari tegangan atau arus masukan, sedangkan temperatur

warna lampu pijar dengan cepat menurun sebagai pembuangan baterai. Senter LED diatur juga

12

dapat menerapkan dipilih pengguna tingkat output yang tepat untuk suatu tugas, misalnya,

cahaya rendah untuk membaca peta dan output yang tinggi untuk memeriksa tanda jalan. Ini

akan sulit untuk dilakukan dalam senter pijar sejak kemanjuran lampu tetes cepat pada output

yang rendah.

Senter LED mungkin mengkonsumsi 1 watt atau lebih dari baterai, menghasilkan panas serta

cahaya. disipasi panas untuk LED sering menyatakan bahwa senter LED

memiliki aluminium tubuh untuk mengusir panas, mereka bisa menjadi hangat saat digunakan. 

Output cahaya dari senter LED bervariasi bahkan lebih luas daripada lampu pijar. "Keychain"

lampu jenis operasi pada baterai tombol, atau lampu menggunakan LED 5 mm tunggal, hanya

dapat menghasilkan beberapa lumen. Bahkan kecil senter LED yang beroperasi pada sel AA

tetapi dilengkapi dengan power LED dapat memancarkan 100 lumen. Senter LED yang paling

kuat menghasilkan lebih dari seribu lumens dan dapat menggunakan LED daya yang beragam.

(3) Senter Kocok Bersumber dari Medan Magnet

13

Bab III

METODE PENELITIAN

Alat dan Bahan :

- Magnet silinder

- Kawat tembaga 100m

- Pipa PVC

- Lampu super LED 3 V

- Kabel lurus dan kabel serabut

- Kapasitor 3300 µF

- Selotip dan double tape

- Solder dan timahnya

- Korek api

- Dioda bridge 1.5 A

- Switch

14

Langkah Kerja:

1. Siapkan semua peralatan dan bahan2. Lilitkan kawat tembaga 100m pada tabung PVC. Sisakan ujung ujung kawat untuk

dirangkaikan pada rangkaian3. Hubungkan kedua ujung kawat dihubungkan ke dioda4. Hubungkan bagian positif (+) dari dioda dengan bagian positif (+) dari kapasitor

menggunakan kabel yang ujung ujungnya telah dikupas lapisannya dengan cara dibakar, begitu juga bagian negatifnya

5. Hubungkan bagian positif (+) kapasitor ke bagian positif (+) dari lampu LED menggunakan kabel, begitu pula dengan bagian negatifnya.

6. Solder bagian bagian yang disambungkan dengan solder agar sambungan tersebut kuat7. Masukkan rangkaian ke dalam wadah senter dengan rapi8. Senter siap digunakan, untuk mengoperasikannya senter dikocok terlebih dahulu selama

kurang lebih 15 detik.

15

16

Hasil Percobaan

No.

Percobaan ke- Kendala Hasil

1 1 Dioda bridge tidak bekerja Lampu tidak menyala2 2 Switch tidak berfungsi Lampu tetap menyala meskipun switch mati3 3 Switch tidak digunakan Lampu langsung menyala saat dikocok.

Pada percobaan yang dilakukan oleh penulis, lampu dapat menyala 30 detik setelah dikocok.

17

Bab IV

RINCIAN BIAYA PENGELUARAN

Nama Alat dan Bahan Rincian Harga (Rp)

Magnet Silinder 2 x 42.500,00 85.000,00

Kawat tembaga 15.000,00

Pipa PVC 4.000,00

Lampu LED 3 V 1.500,00

Kabel 3.000,00

Kapasitor 3300 µF 1.500,00

Selotip 3.000,00

Solder 8.500,00

Timah

Korek api

Dioda bridge

1 meter 2.000,00

1.500,00

1.500,00

TOTAL 125.000,00

18

Bab V

HASIL DAN DISKUSI

`Berdasarkan Hukum Ohm menyatakan:“Besarnya kuat arus (I) yang melalui konduktor antara dua titik berbanding lurus dengan beda potensial atau tegangan(V) di dua titik tersebut, dan berbanding terbalik dengan hambatan atau resistansi(R) di antara mereka”Dengan kata lain bahwa besar arus listrik (I) yang mengalir melalui sebuah hambatan (R) selalu berbanding lurus dengan beda potensial (V) yang diterapkan kepadanya.

Ilustrasi Hukum Ohm

Pada percobaan pertama, dioda tidak berfungsi. Fungsi Dioda dalam komponen elektronika adalah sebagai penyearah arus, penyaring atau pendeteksi dan untuk stabilisator tegangan. Dioda adalah komponen aktif yang memiliki dua terminal yang melewatkan arus listrik hanya satu arah. Dengan tidak berfungsinya dioda, maka lampu tidak dapat menyala.

Pada percobaan kedua, peneliti menggunakan switch atau saklar yang berfungsi sebagai pemutus dan penghubung arus listrik yang mengalir sepanjang rangkaian. Switch yang digunakan pertama berhasil, namun setelah beberapa kali penggunaan, switch tidak berfungsi. Tidak berfungsinya switch menyebabkan lampu tetap menyala meskipun switch dalam keadaan off.

Pada percobaan ketiga, peneliti tidak menggunakan switch, sehingga lampu langsung menyala saat senter dikocok. Hal ini karena arus mengalir dalam rangkaian secara langsung tanpa adanya pemutus dan penghubung arus listrik.

19

BAB VI

KESIMPULAN DAN SARAN

20

Daftar Pustaka

Sabrina, Abi. Hukum Ohm dan Rangkaian Seri-Paralel. http://abisabrina.wordpress.com/tag/kapasitor-paralel/ (diakses tanggal 28 April 2013)

Komponen Elektronika. Fungsi Dioda. http://komponenelektronika.net/fungsi-dioda.htm (diakses tanggal 28 April 2013)

21

Lampiran

22

23