20
TUGAS FISIKA Alat yang Menggunakan Prinsip – Prinsip Kemagnetan DI Buat Oleh :

prinsip kerja kemagnetan

Embed Size (px)

Citation preview

Page 1: prinsip kerja kemagnetan

TUGAS FISIKA

Alat yang Menggunakan Prinsip – Prinsip

Kemagnetan

DI Buat Oleh :

MICHAEL / IX-c

Page 2: prinsip kerja kemagnetan

KATA PENGANTAR

Rasa syukur yang dalam kami sampaikan ke hadiran Tuhan Yang Maha, karena berkat

kemurahanNya makalah ini dapat kami selesaikan sesuai yang diharapkan. Dalam makalah ini

kami membahas “Prinsip kerja kemagnetan”, Kami juga berterima kasih kepada guru kami yaitu

bu Christiana atas pengajarannya.

Oleh karena itu, Makalah ini dapat selesai tepat pada waktunya, di makalah ini berisi

penjelasan tentang magnet. Dan saya membuat makalah ini dengan praktek sehari-hari yang

saya dapat kan.

Dibuat/disusun oleh :

Michael

Page 3: prinsip kerja kemagnetan

Penjelasan Tentang Magnet

Magnet atau magnit adalah sebuah obyek yang memiliki sebuah medan magnet.

Kata magnet (magnit) berasal dari bahasa Yunani magnítis líthos yang berarti batu Magnesian.

Batu magnet pertama kali ditemukan pada tahun 6500 SM didaerah Yunani di propinsi Magnesia.

Berikut fakta-fakta mengenai magnet yang wajib kita ketahui :

* Magnet memiliki dua kutub, yaitu kutub utara dan kutub selatan

Kutub utara : kutub magnet yang menunjuk arah utara saat bergerak bebas

Kutub selatan : kutub magnet yang menunjuk arah selatan saat bergerak bebas

Oleh sebab itu selama ribuan tahun bahkan hingga sekarang magnet digunakan sebagai penunjuk

arah.

Alat penunjuk arah sederhana yang memanfaatkan magnet adalah kompas

Page 4: prinsip kerja kemagnetan

Berdasarkan asalnya magnet digolongkan menjadi 2 jenis, yaitu :

- Magnet alam : magnet yang terbentuk secara alami tanpa campur tangan manusia

contoh : Planet Bumi

- Magnet buatan : magnet yang sengaja dibuat oleh manusia untuk tujuan tertentu

Magnet jenis ini sifatnya mirip dengan magnet alam.

Hanya saja sifat kemagnetannya tidak abadi, walaupun ada yang bertahan lama sifat kemagnetannya.

Hampir seluruh magnet yang ada saat ini adalah magnet buatan

Contoh :

Magnet Batang

Tapal Kuda

Jarum

Page 5: prinsip kerja kemagnetan

Bahan-bahan magnet :

Berdasarkan memagnetannya, benda digolongkan menjadi :

- Ferromagnetik, yaitu bahan yang dapat ditarik kuat oleh magnet. Contoh besi dan baja

- Paramagnetik, yaitu bahan yang ditarik lemah oleh magnet. Contoh aluminium

- Diamagnetik, yaitu bahan yang ditolak oleh magnet. Contoh emas

Teori magnet :

Bila kita memiliki magnet yang besar, kemudian kita potong menjadi dua, apakah potongannya juga

merupakan magnet?

Bagaimana kalau kita potong terus hingga tidak dapat dipotong kembali?

Apakah masih magnet?

Jawaban :

Sebuah magnet yang besar tersusun dari magnet yang kecil yang kita sebut magnet elementer.

Karena magnet elementer adalah magnet yang paling kecil yang berupa atom, maka : Setiap benda

tersusun dari magnet elementer

Jikalau benda tersusun dari magnet elementer mengapa besi tidak bersifat magnetik secara alami?

Jawaban :

Pada sebuah magnet, magnet-magnet elementernya tersusun rapi dan searah. Sehingga

menimbulkan kutub-kutub magnet

Sedangkan pada besi bukan magnet, magnet-magnet elementernya tersusun dengan arah yang

berlainan. Sehingga tidak menimbulkan kutub magnet.

Cara membuat magnet :

Setelah mengetahui teori magnet di atas, maka sekarang saatnya membuat sebuah magnet

Bagaimana caranya?

Dengan menyusun rapi magnet elementernya dan membuatnya searah, maka besi tersebut menjadi

sebuah magnet.

Page 6: prinsip kerja kemagnetan

Lalu bagaimana cara menyusun rapi magnet elementer dan membuatnya searah?

1.Digosok dengan Magnet

Yaitu dengan menggosokkan magnet pada besi searah secara terus menerus

2. Diinduksi dengan magnet

Yaitu mendekatkan magnet ke besi, namun tidak menempel

Dilakukan hingga besi mampu menarik benda yang dapat ditarik magnet

3. Dengan Arus Listrik DC / Elektromagnet

Yaitu melilitkan kabel pada batang besi. Lalu kabel tsb dialiri arus listrik DC

Menghilangkan sifat magnet :

Dapatkah sebuah magnet kehilangan sifat kemagnetannya?

Sifat kemagnetan akan hilang bila magnet-magnet elementer penyusunnya kembali ke posisi semula yang tidak teratur.

Hal ini dapat terjadi bila magnet:> dipukul / dibanting> dipanaskan / dibakar> berada disekitar arus listrik AC (bolak-balik)

Page 7: prinsip kerja kemagnetan

GAYA MAGNET

Percobaan Oersted menunjukkan bahwa di sekitar penghantar berarus listrik terdapat medan magnet. Dengan demikian, jika penghantar berarus listrik diletakkan dalam medan magnet tentu terjadi interaksi antara medan magnet dan arus listrik. Interaksi tersebut menghasilkan suatu gaya yang disebut gaya Lorentz.

F = B I ℓdenganF = gaya Lorentz (N)I = kuat arus listrik (A)B = medan magnetik (T)ℓ = panjang penghantar (m)

Adapun arah gaya Lorentz dapat ditentukan dengan aturan atau kaidah tangan kiri seperti berikut. Jika jari tengah menunjukkan arah arus listrik dan telunjuk menunjukkan arah medan magnet, arah gaya Lorentz ditunjukkan oleh ibu jari.F = gata LorentzB = medan magnetikI = arus listrik

Page 8: prinsip kerja kemagnetan

Alat-Alat yang Menggunakan Prinsip Kemagnetan dan Kegunaannya :

Bel Listrik

Elektromagnet dalam bel listrik berupa inti besi yang berbentuk huruf U. Inti besi tersebul dililiti

kumparan dengan arah belitan yang berbeda. Hal ini dilakukan dengan maksud agar diperoleh magnet

yang berbeda jika kumparan tersebut dialiri arus listrik

Ketika sakelar ditekan. teradi aliran arus liitrik. Akibatnya, inti besi lunak menjadi elektromagnet.

Elektromagnet ini dapat menarik jangkar besi lunak. Saat jangkar besi tersebut menempel pada

elektromagnet, pemukul mengenai bel dan terjadi bunyi.

Selama jangkar besi menempel pada besi lunak. aliran arus listrik terputus. Hal itu menyebabkan

sifat kemagnetan inti besi lunak hilang. Akibatnya. jangkar besi lunak kembali ke posisi semula.

Demikianlah hal ini berlangsung berulang-ulang selama sakelar bel ditekan. Alat untuk menyambung

atau memutus arus listrik secara berulang-ulang secara otomatis disebut interuptor. Jadi, elektromagnet

pada bel listrik memutus dan menyambyng arus listrik dengan cepat secara otomatis.

Page 9: prinsip kerja kemagnetan

Relai

Relai adalah alat yang dapat menghubungkan atau memutus arus listrik besar menggunakan

arus listrik kecil. Oleh karena itu, motor listrik atau mesin-mesin listrik yang memerlukan arus besar

dapat dikontrol dari jauh menggunakan kabel yang dapat dilalui arus kecil. Kabel seperti itu lebih murah

harganya. Bagian utama relai adalah elektromagnet dan kontak. Relai banyak digunakan sebagai kontak

starter mobil. Adapun prinsip kerjanya adalah sebagai berikut.

Ketika sakelar ditekan, arus listrik kecil mengalir. Aliran arus ini menyebabkan jangkar besi lunak tertarik

ke elektromagnet hingga menempel. Hal itu menyebabkan kontak terhubung. Akibatnya, motor listrik

teraliri arus. Aliran arus listrik itulah yang menyebabkan motor listrik berputar.

Pesawat Telepon

Pesawat telepon terdiri atas dua bagian utama, yaitu mikrofon (pesawat pengirim) dan telepon

(pesawat penerima). Mikrofon terdiri atas diafragma aluminium, kotak karbon, dan butir-butir karbon.

Adapun telepon terdiri atas diafragma besi, magnet permanen, dan

elektromagnet.

Page 10: prinsip kerja kemagnetan

Ketika gagang telepon diangkat, posisi telepon disebut off hook. Lalu sirkuit terbagi menjadi dua

jalur di mana bagian positifnya akan berfungsi sebagai Tip yang menunjukkan angka nol sedangkan pada

bagian negatif akan berfungsi sebagai Ring yang menunjukkan angka -48V DC. Kedua jalur ini yang

nantinya akan memproses pesan dari sender untuk sampai ke receiver. Agar dapat menghasilkan suara

pada telepon, sinyal elektrik ditransmisikan melalui kabel telepon yang kemudian diubah menjadi sinyal

yang dapat didengar oleh telepon receiver. Untuk teknologi analog, transmisi sinyal analog yang

dikirimkan dari central office (CO) akan diubah menjadi transmisi digital. Angka-angka sebagai nomer

telepon merupakan penggabungan antara nada-nada dan frekuensi tertentu yang kemudian dinamakan

Dual-tone multi-frequency DTMF dan memiliki satuan Hertz. Hubungan utama yang ada dalam sirkuit

akan menjadi on hook ketika dibuka, lalu akan muncul getaran. Bunyi yang muncul di telepon penerima

menandakan telepon telah siap digunakan.

Motor Listrik

Bagian-bagian utama motor listrik adalah sebagai berikut:

1. Rotor, berupa kumparan yang dapat berputar pada sumbunya; 2. Komutator (cincin belah), merupakan bagian ujung rotor (bagian yang berputar); 3. Sikat bagian komutator dan berarus; 4. Magnet tetap magnet.

Jika arus listrik dialirkan melalui kumparan, pada kumparan bekerja gaya Lorentz. Gaya Lorentz inilah yang memutar kumparan, jika sumbu kumparan dihubungkan dengan kipas angin, kipas angin tersebut akan berputar bersama sumbu kumparan,

Page 11: prinsip kerja kemagnetan

Circuit Breaker

Sebuah pemutus sirkuit adalah dioperasikan secara otomatis listrik beralih dirancang untuk

melindungi sebuah sirkuit listrik dari kerusakan yang disebabkan oleh kelebihan beban atau hubungan

pendek . Its basic function is to detect a fault condition and, by interrupting continuity, to immediately

discontinue electrical flow. fungsi dasar adalah untuk mendeteksi suatu kondisi kesalahan dan, karena

mengganggu kontinuitas, untuk segera menghentikan aliran listrik. Unlike a fuse , which operates once

and then has to be replaced, a circuit breaker can be reset (either manually or automatically) to resume

normal operation. Tidak seperti sekering , yang beroperasi sekali dan kemudian harus diganti, aliran

listrik dapat direset (baik secara manual maupun otomatis) untuk melanjutkan operasi normal. Circuit

breakers are made in varying sizes, from small devices that protect an individual household appliance up

to large switchgear designed to protect high voltage circuits feeding an entire city. Pemutus arus yang

dibuat dalam berbagai ukuran, dari perangkat kecil yang melindungi suatu alat rumah tangga seseorang

sampai besar switchgear dirancang untuk melindungi rangkaian tegangan tinggi makan seluruh kota.

Circuit Breaker Rated Quantities

Umumnya rated voltage dan frequency pada breaker, terdapat kuantitas rated lainnya yang sangat

penting selama pengoperasian dan seleksinya. Kuantitas tersebut dijelaskan secara ringkas pada

paragraph berikut.

1. Rated Current

Rated current circuit breaker adalah nilai rms arus yang dapat membawa secara kontinu tanpa

peningkatan temperature komponennya melebihi batas tertentu.

Page 12: prinsip kerja kemagnetan

2. Rated Breaking Current

Rated breaking current adalah nilai rms arus yang dapat memutuskan pada keadaan tertentu dari

tegangan recovery (recovery voltage).

Gambar 11.1 menunjukkan arus short circuit mengalir pada sebuah circuit induktif dengan tahanan yang

diabaikan termasuk sebuah sumber AC dan circuit breaker dengan sebuah gangguan yang diberikan

pada terminalnya. Nilai rated breaking current mungkin termasuk komponen arus DC, yang mana ini

disebut asymmetrical breaking current. Nilai ini dapat dihitung sebagai berikut. Nilai maksimum

komponen arus DC adalah:

Dimana Vp adalah tegangan fasa sumber dan X adalah jumlah reaktansi induktif circuit per fasa. Rms

komponen AC adalah:

Rms asymmetrical breaking current adalah:

Nilai breaking current adalah nilai arus pada short circuit sesaaat. Bagaimanapun, contact circuit breaker

terpasang beberapa millisecond kemudian. Dan arus gangguan menjadi turun di bawah nilai ini (gambar

11.1). Normalnya, asymmetrical breaking current diperoleh dengan permodelan seperti 1,6 (Vp/X).

3. Rated Making Current

Rated making current didefinisikan sebagai nilai puncak arus dimana circuit breaker dapat

menghubungkan ketika tertutup pada sebuah short circuit. Terlihat tugas yang dibebankan pada circuit

breaker selama proses ini adalah berat, karena tekanan mechanical yang tinggi dihasilkan dengan circuit

breaker. Rated curren circuit breaker bernilai:

Im = nilai maksimum komponen DC + nilai puncak komponen AC

Puncak arus pertama terjadi setelah hampir 1-4 (one-fourth) siklus dari sebuah short circuit sesaaat.

Untuk membolehkan selama penurunan yang tipis pada arus, factor 2 (double-effect factor) digantikan

oleh 1,8.

4. Rated Short-Time Current

Rated short-time current adalah arus maksimal dimana circuit breaker dapat mengalirkan selama 1

sekon (detik) tanpa kerusakan terhadap konduktor, isolasi, mekanisme operasi atau tank.

Page 13: prinsip kerja kemagnetan

5. Circuit Breaker Breaking Capacity

Breaking capacity pada sebuah circuit breaker 3 fasa (MVA) bernilai:

Dimana V adalah rated voltage pada kV dan Ib adalah rms rated breaking current pada kA. Berdasarkan

penelitian British, rated breaking current adalah nilai rms dari komponen alternative yang hanya

terdapat pada pemisahan kontak sesaat dan keadaan ini disebut dengan symmetrical breaking capacity.

Berdasarkan penelitian Amerika, rated breaking current termasuk component DC, yang meningkatkan

breaking capacity dengan factor 1,6 dan keadaan ini disebut dengan asymmetrical breaking capacity.

6. Rated Insulation Level

Rated insulation level sebuah circuit breaker adalah frekuensi daya penahan dan tegangan impulse

isolasinya.

7. Rated Operating Sequence (Duty Cycle)

Circuit breaker, terutama sekali dipasangkan dengan auto-reclosures yang ditujukan pada frequent dan

successive operation. Pada keadaan seperti itu, breaker dan medium dielektrik mendapatkan

mechanical yang buruk dan tekanan electrical secara berurutan. Circuit breaker harus memenuhi salah

satu percobaan berikut.

O – t – CO – T – CO

atau

CO – t’ – CO

Dimana O adalah sebuah opening operation, C adalah closing operation, CO adalah closing operation

yang segera diikuti oleh opening operation, t adalah waktu antar operation (3 menit 0.3 detik untuk

circuit breaker tanpa maupun dengan auto-reclosures secara berurutan). T adalah 3 menit dan t’ adalah

15 detik untuk circuit breaker yang digunakan dengan auto-reclosures yang cepat.

Page 14: prinsip kerja kemagnetan

Faraday

Pada 1831-1832 Michael Faraday menemukan bahwa perbedaan potensial dihasilkan antara

ujung-ujung konduktor listrik yang bergerak tegak lurus terhadap medan magnet. Dia membuat

generator elektromagnetik pertama berdasarkan efek ini menggunakan cakram tembaga yang berputar

antara kutub magnet tapal kuda. Proses ini menghasilkan arus searah yang kecil.

Desain alat yang dijuluki ‘cakram Faraday’ itu tidak efisien dikarenakan oleh aliran arus listrik

yang arahnya berlawanan di bagian cakram yang tidak terkena pengaruh medan magnet. Arus yang

diinduksi langsung di bawah magnet akan mengalir kembali ke bagian cakram di luar pengaruh medan

magnet. Arus balik itu membatasi tenaga yang dialirkan ke kawat penghantar dan menginduksi panas

yang dihasilkan cakram tembaga. Generator homopolar yang dikembangkan selanjutnya menyelesaikan

permasalahan ini dengan menggunakan sejumlah magnet yang disusun mengelilingi tepi cakram untuk

mempertahankan efek medan magnet yang stabil. Kelemahan yang lain adalah amat kecilnya tegangan

listrik yang dihasilkan alat ini, dikarenakan jalur arus tunggal yang melalui fluks magnetik.

Page 15: prinsip kerja kemagnetan

Dinamo

Dinamo adalah generator listrik pertama yang mampu mengantarkan tenaga untuk industri, dan

masih merupakan generator terpenting yang digunakan pada abad ke-21. Dinamo menggunakan prinsip

elektromagnetisme untuk mengubah putaran mekanik menjadi listrik arus bolak-balik.

Dinamo pertama berdasarkan prinsip Faraday dibuat pada 1832 oleh Hippolyte Pixii, seorang

pembuat peralatan dari Perancis. Alat ini menggunakan magnet permanen yang diputar oleh sebuah

"crank". Magnet yang berputar diletakaan sedemikian rupa sehingga kutub utara dan selatannya

melewati sebongkah besi yang dibungkus dengan kawat. Pixii menemukan bahwa magnet yang berputar

memproduksi sebuah pulsa arus di kawat setiap kali sebuah kutub melewati kumparan. Lebih jauh lagi,

kutub utara dan selatan magnet menginduksi arus di arah yang berlawanan. Dengan menambah sebuah

komutator, Pixii dapat mengubah arus bolak-balik menjadi arus searah

Page 16: prinsip kerja kemagnetan

KATA PENUTUP

Demikianlah makalah yang dapat saya buat, yang masih banyak kekurangan di sana-sini.

Semoga pembaca dapat menemukan informasi yang diperlukan.

Sekian dan terimakasih.