Feromagnetik.doc

BAB 1 PENDAHULUAN

A. LATAR BEAKANG Magnet merupakan suatu objek yang memiliki medan magnet. Kata magnet berasal dari bahasa Yunani magnitis lithos yang berarti batu magnesia. Magnesia adalah nama sebuah wilayah di Yunani pada masa lalu yang kini bernama Manisa dimana terkandung batu magnet yang ditemukan sejak jaman dulu. Penggunaan magnet saat ini telah sangat luas sejak pertama kali ditemukan di Magnesia. Penggunaannya mencakup berbagai hal luas dalam kehidupan manusia, seperti hal kecil saja magnet digunakan sebagai kacing pada tas yang kita gunakan sehari-hari, atau pada kotak pensil, sepatu, mainan, dan lain sebagainya. Tidak terbaas pada hal-hal kecil saja, magnet juga digunakan pada bidang-bidang yang mencakup keberlangsungan hidup manusia seperti kita tahu bahwa magnet bisa digunakan sebagai alat terapi yang dibuat menyerupai kalung. Dengan semakin majunya peradaban manusia, tentu kebutuhan kita yang tinggal di peradaban yang maju ini semakin besar. Kita dituntut untuk melakukan berbagai hal dengan cepat, mudah, efisien, dan ekonomis. Tentu untuk melakukan hal-hal itu, kita memerlukan alat-alat bantu, misalnya saja agar kita bisa mencetak dokumen dengan sangat cepat, kita memerlukan printer. Namun, tentu ada konsekuensi dari adanya alat-alat yang kita gunakan tersebut. Ya, tentu kita tahu peralatan tersebut tidak dapat bekerja dengan sendirinya bukan? Peralatan tersebut

1

menggunakan energi yang kita kenal selama ini dengan listrik. Untuk membangkitkan energi listrik itu tidaklah mudah. Berbagai proses harus dilewati agar listrik tersebut dapat sampai kepada konsumen sebagaimana mestinya. Terlepas dari bagaiman cara pendistribusian energi listrik dari produsen kepada konsumen, pada dasarnya pembangkitan energi listrik itu hanya terfokus pada suatu mesin lisrtik yang bekerja berdasarkan prinsip induksi magnetis. Mesin listrik ini disebuat sebagai generator. Generator digunakan untuk membangkitkan energi listrik. Dengan menggunakan berbagai energi yang ada seperti energi kimia maupun energi kinetik, energi tersebut dikonversi oleh generator menjadi energi listrik. Energi listrik yang telah dihasilkan oleh generator kemudian diolah lagi, dimana tegangan yang dihasilkan oleh generator kemudian dinaikan lalu diturunkan, dinaikan dan diturunkan lagi, melewati jaringan transmisi distribusi, hingga sampai kepada konsumen dengan tegangan sebagaimana mestinya. Pada saat men-transmisikan maupun pendistribusian tenaga listrik, terdapat suatu mesin listrik yang sangat vital yang berperan dalam proses pendistribusian tersebut. Mesin listrik ini disebut sebagai transformator. Transfomartor memiliki konstruksi yang cukup sederhana. Dimana terdapat dua jenis kumparan pada transformator yaitu kumparan primer dan kumparan sekunder. Selain itu terdapat inti besi yang berfungsi untuk meningkatkan fluks magnetik. Disini bahan feromagnetik berperan. Bahan inti besi ini bersifat magnet lunak, selain itu memiliki sifat feromagnetik sehingga sangat cocok digunakan pada transfotmator.

2

Pada dunia kelistrikan, penggunaan bahan feromagnetik tidak hanya terdapat pada transformator. Bahan feromagnetik merupakan salah satu faktor penting karena penggunaan yang dapat kita temukan dimana saja. Hal kecil saja, bahan feromagnetik bisa digunakan sebagai stator pada motor-motor DC mainan anak-anak sampai motor pada sepeda listrik hingga penggunaan bahan feromagnetik pada daya besar seperti transformator jaringan.

B. TUJUAN Adapun tujuan yang ingin dicapai bersama dengan makalah ini adalah: 1. Memenuhi tugas yang telah diberikan oleh Bapak IR. H. Arbain, MT kepada kami. 2. Pembaca terutama mahasiswa dapat memahami lebih dalam mengenai materi tentang bahan-bahan feromagnetik. 3. Makalah ini dapat bermafaat bagi kami khususnya dan masyarakat pada umumnya.

3

BAB 2 PEMBAHASAN

A. PENGERTIAN

Feromagnetik merupakan salah satu sifat kemagnetan yang dimiliki oleh suatu unsur bahan logam atau bisa kita sebut bahan feromagnetik. Bahan feromagnetik mudah menyalurkan garis gaya magnet (ggm) dan permeabilitasnya jauh di atas 1. Resisitivitas bahan ferromagnet adalah rendah. Hal ini yang menyebabkan pemakaian ferromagnet terbatas pada frekuensi rendah. Feromagnet merupakan bahan satu-satunya yang banyak digunakan dalam pembuatan hentaran magnet mesin listrik, karena bahan feromagnet memiliki hambatan yang sangat rendah terhadap pengaliran arus-gaya-magnet dan kekuatan mekaniknya sangat tangguh. Berkat teknologi pembuatan bahan (metalurgi), teknik pencampuran unsur, bahan feromagnet dapat memiliki permeabilitas yang sangat baik. Selain itu, teknik tersebut membuatnya mampu menyimpan dan mempertahan sifat magnet, sehingga bila kedalam bahan feromagnet dialirkan arus-gaya-magnet sekali saja, maka bahan tersebut segera berubah menjadi magnet tetap (permanen). Bahan feromagnet sesungguhnya tidak memiliki sifat tembus arus-gayamagnet (permeabilitas) bernilai tetap atau konstan. Pada pemberian penguatan (eksitasi) antara harga kuat medan magnet -Hmaks dan +Hmaks bentuk lengkung B=f(H) .

4

Unsur yang memiliki sifat feromagnetik adalah Fe, Co, Ni, Gd, Dy dan beberapa logam lakur (alloy). Bahan feromagnetik mempunyai magnetisasi spontan M yang besar tanpa adanya medan magnet yang menginduksi. Jika ada medan magnet luar yang menginduksi bahan feromagnetik ini, maka medan magnet B dalam bahan feromagnetik dapat menjadi ratusan sampai ribuan kali besarnya daripada medan magnet yang menginduksi. Sifat kemagnetan bahan feromagnetik dapat berubah apabila dipanaskan. Sifat feromagnetik suatu bahan akan hilang dan berubah menjadi bahan paramagnetik jika suhu bahan dinaikkan melebihi suatu nilai tertentu, yang disebut “suhu Curie”. Pada bahan feromagnetik lunak, sisa magnetiknya sangat lemah karena hampir seluruh domain kembali kearah yang acak. Bahan ini sering digunakan sebagai Head VCR dan disk drive komputer. Pita kaset dan disket sendiri merupakan bahan feromagnetik keras agar dapat menyimpan data lebih lama. Bahan feromagnetik memiliki permeabilitas yang jauh lebih besar daripada permeabilitas vakum.

5

B. BAHAN-BAHAN FEROMAGNETIK 1.

BESIGambar 1. Inti besi transformator

Fakta singkat mengenai besi  Nomor atom: 26

 Isotop: 8

 Massa atom: 55,85 g/mol

 Energi

 Elektronegativitas menurut Pauling: 1,8

ionisasi

pertama:

761

kJ/mol  Energi ionisasi kedu: 1556,5 kJ/mol

 Kepadatan: 7,8 g/cm 3 pada 20 °C

 Energi ionisasi ketiga: 2951 kJ/mol

 Titik lebur: 1536 °C

 Potensial standar: – 0.44 V (Fe2+ /

 Titik didih: 2861 °C

Fe) ; 0,77 V ( Fe3+ / Fe2+)

 Radius Vanderwaals: 0,126 nm

 Titik jenuh sangat tinggi.

 Radius ionik: 0,076 nm (+2) ; 0,064

 Mempunyai

nm (+3)

lengkung

histeresis

yang baik.  Ditemukan oleh: Orang jaman kuno

6

Sifat fisika dan kimia besi Besi adalah logam berkilau, kuat, mudah ditempa, dan berwarna perak abu-abu. Logam ini memiliki empat bentuk kristal yang berbeda. Jika terpapar udara, besi berpotensi mengalami karat. Besi berkarat terutama di udara lembab, tetapi tidak di udara kering. Logam ini mudah larut dalam asam encer. Besi merupakan unsur yang aktif secara kimia dan membentuk dua seri utama senyawa kimia, besi bivalen (II) atau fero, dan senyawa besi trivalen (III) atau feri. Besi juga unsur paling melimpah (massa , 34,6%) yang membentuk bumi. Konsentrasi besi dalam berbagai lapisan bumi bervariasi dari amat tinggi di inti hingga sekitar 5% di kerak luar. Sebagian besar besi ditemukan dalam berbagai senyawa oksida besi, seperti mineral hematit, magnetit, dan taconite. Inti bumi diyakini sebagian besar terdiri dari paduan logam besi-nikel. Besi dalam istilah metalurgi (ilmu pengolahan logam) terdapat dua jenis besi yaitu besi putih dan kelabu. Pada tahap awal pembuatan mesin listrik, besi banyak digunakan untuk pembuatan hantaran magnet dan seluruh sistem mekanik serta rumah mesin arus searah. Setelah mesin arus bolak-balik ditemukan, pemakaian besi sebagai hantaran magnet berkurang dengan cepat, karena sifat magnetnya rendah dan rugi-rugi besinya relatif tinggi. Dewasa ini, besi digunakan pada pembuatan hantaran magnet mesin arus searah dan arus bolak-balik, khusunya bagian-bagian yang tidak mengalami

7

perubahan arus-gaya-magnet yang berarti, baik amplitudo atau arahnya, seperti bagian stator mesin arus searah atau motor mesin serempak medan berputar. Inipun terbatas pelaksanaannya pada mesin berdaya kecil. Peralihan konstruksi hantaran magnet ke sistem laminasi (lempeng-lempeng bajan yang berlapis=lapis dengan penyekat lapisan kertas diantaranya) bertujuan mengurangi dengan tajam rugi-besi oleh timbulnya pulasi medan karena adanya sebagian hantaran magnet menjadi cepat usang.

2.

BAJAGambar 2. Serat baja

Menurut teknologi pembuatannya, dikenal berbagai jenis baja, yaitu baja giling (rolled steel), baja tempat (forged steel), baja campuran (alloyed steel), dan baja tuang (cast steel) 

Baja Giling

Dari cara pembuatan bahan feromagnet, baja ternyata merupakan struktur terpadu (konglomerat) antara ferit dengan sejumlah unsur lain yang terikat pada ferit selama proses peleburan. Karena baja giling dihasilkan dari penggilingan dingin,

8

maka biji-biji feritnya tertarik melebar ke arah tarikan. Pengolahan ini menyebabkan ketidakrataan sifat magnet dan mekanik bahan hantaran magnet dan menyebabkan lengkung rugi histeresis menjadi besar, sehingga rugi histeresis rangkaian magnet mesin secara keseluruhan cukup tinggi. Pengaruh buruk lain terhadap bahan hantaran magnet adalah akibat proses pengerjaan atau fabrikasi, seperti pemotongan lembaran, pelubangan atau perforasi alur, dan penyusunan ke dalam paket sistem magnet mesin. Untuk memulihkan sifat magnet bahan ke keadaan semula, yakni keadaan sebelum penggilingan dan pengerjaan dingin, maka bahan hantaran magnet harus dipanaskan ulang dengan memasukannya ke dalam tungku hingga mencapai temperatur sekitar 800° C, sehingga bangun butir-butir feritnya dapat kembali seperti semula. Pada suhu ini biji-biji ferit akan kembali membesar dan menyebabkan

bidang

lengkung

histeresis

B=f(H)

menyusut.

Untuk

menghindarkan oksidasi yang berlebihan selama proses pemanasan ulang, udara dalam ruang pemanasan harus diganti dengan gas netral.



BAJA CAMPURAN

Untuk membuat hantaran magnet medan tetap (permanen) dibutuhkan baja campuran, yang bisa sekali diberi kuat medan magnet yang tinggi akan menyimpan medan magnet sisa yang cukup besar. Permaloy-C yang merupakan campuran Ni (78,5%), Fe (18%), Al (3%) dan Mn (0,5%)

mempunyai permeabilitas awal sebesar 6000.

Permeabilitas maksimumnya sebesar 1000000. Harga induksi medan

9

magnet sisa B=0,45 tesla, dan tegangan magnet pemulih per meter H=0,035 AB/m.



BAJA TEMPA Baja tempa (forget steel) umumnya digunakan untuk pembuatan hantaran magnet bergerak (berputar) mesin serempak berdaya besar dengan kecepatan poros tinggi, baik sebagai pembangkit atau penggerak. Bila diameter rotor relatif kecil dibandingkan panjangnya, dan jarak sangga bantalan pembangkit turbin-uap (turbo-generator) cukup besar, maka induksi medan magnet kutub berputar bernilai antara 1,5-2,0 T akan menyebabkan tegangan mekanik yang bekerja pada rotor sangat besar. Selain itu, harus diperhitungkan keseimbangan dinamik puntir massa yang berputar terhadap titik putarnya, dan reaksi pengimbang bahan rotor terhadap ayunan lentur karena tarikan medan gravitasi bumi terhadap massa berputar tersebut. Hal-hal di atas dimaksudkan untuk memperoleh bahan berkekuatan mekanik sangat tinggi.



BAJA TUANG Baja tuang dipakai untuk hantaran magnet bagian diam mesin arus searah seperrti gandar stator. Pada mesin arus bolak-balik, khusunya pada pembangkit turbin-uap (turbo-generator), baja tuang juga dipakai sebagai penahan kepala belitan (kumparan) hantaran listrik berputar yang terletak pada kedua sisi poros.

10

Akhir-akhir ini, gandar stator mesin arus searah lebih banyak dibuat dari baja tuang ketimbang besi, karena selain secara mekanik baja jauh lebih kuat, juga memiliki daya hantar magnet yang lebih baik daripada besi tuang. Selain itu, daya hantar magnet baja sangat bervariasi dan perilakunya dapat diatur lewat teknologi pencampuran unsur kimia lain selama proses pembuatan bahan hantaran magnet. Adapun sifat kemagnetan dari baja adalah: 

Permeabilitas tinggi



Kerugian histerisis rendah apabila dibandingkan dengan besi dan baja tuang

3. NIKEL

Gambar 3. Nikel yang telah diproses Fakta singkat mengenai nikel  Nomor atom: 28

1,8

 Massa atom: 58,71 g/mol

 Kepadatan: 8,9 g/cm3 pada 20 °C

 Elektronegativitas menurut Pauling:

 Titik lebur: 1453 °C

11

 Titik didih: 2913 °C

 Energi ionisasi kedua: 1753 kJ/mol

 Radius Vanderwaals: 0,124 nm

 Energi ionisasi ketiga: 3387 kJ/mol

 Radius ionik: 0,069 nm (+2) ; 0,06

 Potensial standar: -0,25 V

nm (+3 )  Isotop: 10

 Ditemukan oleh: Alex Constedt (1751)

 Energi ionisasi pertama: 735 kJ/mol

Sifat fisika dan kimia besi Nikel merupakan logam keras, ulet, bisa ditempa, dan berwarna putih keperakan. Nikel merupakan konduktor panas dan listrik yang cukup baik. Senyawa nikel umumnya bersifat bivalen, meskipun terdapat pula tingkat valensi lainnya. Unsur ini juga membentuk sejumlah senyawa kompleks. Sebagian besar senyawa nikel berwarna biru atau hijau. Nikel larut perlahan dalam asam encer namun, seperti besi, menjadi pasif ketika dipaparkan dengan asam nitrat. Kebanyakan nikel di bumi tidak dapat diakses karena berada dalam inti bumi cairr. Nikel diketahui menyumbang 10% komposisi inti bumi. Jumlah total nikel yang terlarut dalam laut berada pada kisaran 8 miliar ton.

4. KOBALT

12

Gambar 4. Unsur kobaltFakta singkat mengenai kobalt  Nomor atom: 27

nm (+3)

 Massa atom: 58,9332 g/mol

 Isotop: 8

 Elektronegativitas menurut Pauling:

 Energi ionisasi pertama: 757 kJ/mol  Energi ionisasi kedua: 1666,3

1,8  Kepadatan: 8,9 g/cm3 pada 20 °C

kJ/mol

 Titik lebur: 1495 °C

 Energi ionisasi ketiga: 3226 kJ/mol

 Titik didih: 2927 °C

 Potensial standar: – 0,28 V (Co2+ /

 Radius Vanderwaals: 0,125 nm  Radius ionik: 0,078 nm (+2) ; 0,063

Co) , 1,84 V (Co3+ / Co2+)  Ditemukan oleh: George Brandt tahun 1737

Sifat fisika dan kimia kobalt Kobalt merupakan unsur feromagnetik, keras, getas, berkilau, dan berwarna perak-keputihan. Seperti besi, kobalt bisa diubah menjadi magnet dengan sifat fisik mirip dengan besi dan nikel.Unsur ini aktif secara kimia dan

13

mampu membentuk banyak senyawa. Kobalt stabil di udara dan tidak terpengaruh oleh air, namun perlahan-lahan larut oleh asam encer. Sebagian besar cadangan kobalt terdapat di inti bumi. Kobalt memiliki kelimpahan relatif rendah dalam kerak bumi dan di perairan. Meskipun tingkat rata-rata kobalt dalam tanah adalah 8 ppm, terdapat daerah yang hanya memiliki 0,1 ppm dan tempat lain hingga sebanyak 70 ppm. Dalam lingkungan laut, kobalt dibutuhkan oleh ganggang biru-hijau (cyanobacteria) dan organisme pengikat nitrogen lainnya. Kobalt tidak ditemukan dalam bentuk unsur bebas dan umumnya ditemukan dalam bentuk bijih. Kobalt biasanya tidak ditambang sendiri melainkan sebagai produk sampingan penambangan nikel dan tembaga. Bijih utama kobalt meliputi cobaltite, erythrite, glaucodot, dan skutterudite. Produsen utama kobalt dunia adalah Republik Demokratik Kongo, Cina, Zambia, Rusia, dan Australia .

14

C. PENERAPAN

Pada dunia kelistrikan, penggunaan magnet sangatlah luas terutama pada sistem yang menggunakan penggerak. Seperti halnya motor listrik, yang menggunakan magnet sebagai stator pada motor listrik, magnet sebagai pembangkit listrik pada generator, maupun penggunaan magnet sebagai peningkat atau penurun tegangan pada transformator. Pada mesin-mesin listrik, magnet bekerja atas asas adanya fluks magnetik / garis gaya magnet yang berpotongan terhadap kumparan, sehingga jika pada generator akan mengakibatkan gaya gerak listrik, pada motor akan membuat rotor berputar, dan pada transformator dapat menaikan/menurunkan tegangan. Penggunaan magnet tidak hanya terbatas pada mesin-mesin listrik saja, namu penggunaannya sangatlah luas. Magnet juga bisa digunakan pada alat-alat ukur yang menggunakan jarum penunjuk atau analog. Adapun beberapa contoh penggunaan magnet di dunia kelistrikan adalah sebagai berikut: 1. TRANSFORMATOR Transformator adalah salah satu mesin listrik yang banyak digunakan untuk menaikan atau menurunkan tegangan baik pada pembangkit, sistem transmisi, sistem distribusi, maupun Gambar 5. Transformator

penggunaan dalam skala kecil yakni seperti

penggunaan pada alat-alat elektronik rumah tangga.

Transformator

hanya

15

bekerja pada tegangan AC. Transformator tidak diperuntukan untuk penggunaan pada tegangan DC, karena jika menggunakan tegangan DC tidak akan menghasilkan fluks magnetik.

Konstruksi Transfomartor

Gambar 6. Konstruksi transformatorKeterangan gambar: NP : jumlah lilitan primer

VP : tegangan primer

NS : jumlah lilitan sekunder

VS : tegangan sekunder

Transfomartor memiliki tiga komponen utama agar dapat bekerja dengan baik, komponen-komponen tersebut adalah kumparan primer, kumparan sekunder, dan inti besi. Kedua kumparan ini tidak terhubung secara fisik, tetapi terhubung secara induksi magnetik melalui inti besi. Inti besi pada transformator berfungsi untuk meningkatkan induksi magnetik. Inti besi pada transformator dibagi menjadi dua jenis, yaitu: 

Inti besi tipe Shell (Shell Core Transformator)



Inti besi tipe tertutup (Closed Core Transformator)

16

Gambar 6. Dua jenis inti besi transformator Pada trafo dengan inti besi berbentuk shell, kumparan dikelilingi oleh inti besi. Fluks magnetik pada inti besi tipe shell akan terbelah dua (lihat gambar 2). Sementara kumparan primer dan kumparan sekunder digulung bersamaan. Untuk trafo yang memiliki inti besi tipe tertutup. Tidak ada pembagian fluk magnetik. Kumparan primer dan kumparan sekunder terpisah dan dihubungkan dengan inti besi.

Inti besi trafo tidak dibuat berbentuk besi tunggal, tetapi dibuat dari pelat besi yang berlapis – lapis. Bentuk lapisan pelat besi pada inti trafo dapat dilihat seperti pada gambar 3 berikut

ini.

17

Gambar 7. Plat besi transformator

Cara menghubungkan lapisan inti besi juga bermacam-macam. Beberapa cara yang umum yang digunakan dapat dilihat seperti pada gambar 4 berikut ini.

Gambar 8. Penghubungan plat besi transformator

Transfomartor bekerja berdasarkan prinsin induksi elektromagnet. Dimana tegangan AC yang diberikan pada kumparan primer akan menghasilkan medan magnet, medan magnet akan menghasilkan fluks magnetik, yang mana fluks magnetik ini akan berpotongan terhadap kumparan sekunder sehingga kumparan sekunder akan terinduksi dan dapat membangkitkan gaya gerak listrik

2. MESIN ARUS SEARAH Mesin arus searah dapat berupa generator DC atau motor DC. Untuk membedakan sebagai generator atau motor dari mesin difungsikan sebagai apa. 18

Generator DC alat yang mengubah energi mekanik menjadi energi listrik DC. Motor DC alat yang mengubah energi listrik DC menjadi energi mekanik putaran. Sebuah motor DC dapat difungsikan sebagai generator, atau sebaliknya generator DC bisa difungsikan sebagai motor DC Secara fisik mesin DC tampak jelas ketika rumah motor atau disebut stator dibongkar terdapat kutub-kutub magnet bentuknya menonjol . Mesin DC yang sudah dipotong akan tampak beberapa Kompounden yang mudah dikenali. Bagian yang berputar dan berbentuk belitan kawat dan ditopang poros disebut sebagai rotor atau jangkar.

Gambar 9. Motor DC

3. KONTAKOR MAGNETIK

Magnetic Contactor (MC) adalah sebuah komponen

yang

berfungsi

sebagai

penghubung/kontak dengan kapasitas yang besar dengan menggunakan daya minimal. Dapat dibayangkan MC adalah relay dengan Gambar 10. Kontaktor 19

kapasitas yang besat. Umumnya MC terdiri dari 3 pole kontak utama dan kontak bantu (aux. contact). Untuk menghubungkan kontak utama hanya dengan cara memberikan tegangan pada koil MC sesuai spesifikasinya.Komponen utama sebuah MC adalah koil dan kontak utama. Koil dipergunakan untuk menghasilkan medan magnet yang akan menarik kontak utama sehingga terhubung pada masing masing pole. Prinsp kerja Sebuah kontaktor terdiri dari koil, beberapa kontak Normally Open ( NO ) dan beberapa Normally Close ( NC ). Pada saat satu kontaktor normal, NO akan membuka dan pada saat kontaktor bekerja, NO akan menutup. Sedangkan kontak NC sebaliknya yaitu ketika dalam keadaan normal kontak NC akan menutup dan dalam keadaan bekerja kontak NC akan membuka. Koil adalah lilitan yang apabila diberi tegangan akan terjadi magnetisasi dan menarik kontak-kontaknya sehingga terjadi perubahan atau bekerja. Kontaktor yang dioperasikan secara elektromagnetis adalah salah satu mekanisme yang paling bermanfaat yang pernah dirancang untuk penutupan dan pembukaan rangkaian listrik maka gambar prinsip kerja kontaktor magnet dapat dilihat pada gambar berikut :

Gambar 11. Kontak transformator

20

4. SPEAKER Dalam konteks komputerisasi, speaker memiliki fungsi sebagai alat untuk mengubah gelombang listrik yang mulanya dari perangkat penguat audio/suara menjadi gelombang getaran yaitu berupa suara itu sendiri. Proses dari perubahan gelombang elektromagnet menuju ke gelombang bunyi tersebut bermula dari aliran listrik yang ada pada penguat audio/suara kemudian dialirkan ke dalam kumparan. Dalam kumparan tadi terjadilah pengaruh gaya magnet pada speaker yang sesuai dengan kuat-lemahnya arus listrik yang diperoleh maka getaran yang dihasilkan yaitu pada membran akan mengikuti. Dengan demikian, terjadilah gelombang bunyi yang dalam keseharian dapat kita dengar.

BAGIAN BAGIAN SPEAKER 

Sekat rongga (conus). Berfungsi untuk menghasilkan gelombang tekanan yang diakibatkan oleh gerakan udara di sekitarnya dari pergerakan kumparan. Gelombang tekanan tersebutlah yang sehari-hari kita dengarkan sebagai suara.



Membran. Berfungsi untuk menerima proses induksi dari magnet yang kemudian menghasilkan bunyi yang diakibatkan oleh getarannya (induksi).



Magnet. Berfungsi melakukan induksi terhadap membran dan juga untuk menghasilkan medan magnet.

21

Gambar 12. Konstruksi speaker 5. RELAY

Gambar 13. Konstruksi relay Relay adalah sebuah alat elektro mekanik yang bekerja dengan memanfaatkan teori arus listrik yang menghasilkan medan magnet. Pada dasarnya relay tidak berbeda dengan kontaktor dalam hal prinsip kerja. Kebanyakan relay mempunyai ukuran kecil, yang mempunyai fungsi Normally Open dan Normally Close. Perbedaan relay dan kontaktor Meskipun relay dan kontaktor memiliki prinsip kerja yang sama, namun dalam penerapannya, kedua benda ini digunakan pada kondisi yang berbeda. Dari 22

segi fisik, ukuran relay lebih kecil daripada kontaktor. Selain itu, pemakaian kontaktor biasanya digunakan untuk starting motor ataupun arus fasa yang besar, sedangkan relay digunakan untuk memberikan nilai input kepada controller.

6.

BEL LISTRIK Gambar 14. Bel listrik

Bel listrik adalah suatu alat yang mampu menghasilkan suara dari adanya perubahan energi listrik menjadi magnet (yang nantinya menimbulkan energi gerak yang berfungsi sebagai sumber pelaku timbulnya suara).

Penemu Bel Listrik Joseph Henry (17 Desember 1797 - 13 Mei 1878) adalah seorang ilmuwan Amerika yang menjabat sebagai Sekretaris pertama dari Smithsonian Institution, serta anggota pendiri dari Institut Nasional untuk Promosi Science, prekursor Smithsonian Institution. Ia sangat dihormati selama hidupnya. Sambil membangun elektromagnet, Henry menemukan fenomena elektromagnetik induktansi diri. Dia juga menemukan induktansi independen dari Michael Faraday, meskipun Faraday adalah orang pertama yang mempublikasikan hasil. 23

Henry mengembangkan elektromagnet dalam perangkat praktis. Dia menciptakan prekursor kepada bel listrik (khusus lonceng yang bisa dibunyikan di kejauhan melalui kawat listrik, 1831) dan estafet listrik (1835). Satuan SI induktansi, yang dinamakan

henry,

untuk

menghormatinya.

Karya

Henry

pada

relay

elektromagnetik adalah dasar dari telegraf listrik praktis, diciptakan oleh Samuel Morse dan Charles Wheatstone secara terpisah.

Bagian-bagian bel listrik

Gambar 15. Konstruksi bel listrikBagian-bagian utama bel listrik: 1. Sebuah magnet listrik 2. Pemutus arus atau interuptor 3. Sebuah pelat besi lunak yang dihubungkan dengan pegas dan pemukul bel

Prinsip kerja Ketika saklar ditekan (dalam keadaan on) hingga menutup rangkaian yang sebelumnya telah di hubungkan ke sumber arus listrik (baterai atau adaptor), arus

24

listrik mengalir dari sumber arus listrik menuju interuptor melalui kawat tembaga. Kemudian arus dilanjutkan menuju ke lempengan baja dan selanjutnya menuju ke kumparan. Adanya arus listrik yang mengalir melalui kumparan mengakibatkan paku berubah menjadi magnet dan menarik lempengan logam/besi tipis yang dilekatkan pada lempengan baja. Pada lempengan logam/besi ini kemudian dilekatkan dengan kawat yang berfungsi sebagai pemukul bel. Tertariknya lempengan logam beserta lempengan baja mengakibatkan kawat pemukul bergetar dan memukul bel/lonceng hingga berbunyi. Pada saat yang sama hubungan lempengan baja dengan interuptor terputus sehingga arus listrik berhenti mengalir. Berhentinya arus listrik itu menyebabkan paku kumparan kehilangan sifat magnetnya. Akibatnya lempengan baja kembali ke posisi semula. Lempengan baja kembali terhubung dengan interuptor dan arus listrik kembali mengalir, sifat magnet pada kumparan muncul kembali. Begitu seterusnya hingga saklar dimatikan (dalam keadaan off).

7. DINAMO SEPEDA

Gambar 16. Dinamo sepeda

Dinamo mengubah energi gerak pada sepeda di ubah menjadi energi listrik. 25

Dinamo sepeda merupakan generator kecil yang berfungsi menghasilkan arus listrik yang kecil untuk menyalakan lampu sepeda. Terangnnya lampu di tentukan oleh cepatnya roda berputar yang mengakibatkan di namo juga cepat dan arus listrik juga akan besar pula. Dengan adanya dinamo pada sepeda dapat memudahkan kita bila menggunakan sepeda bila malam hari. Prinsip kerja Bagian utama dinamo sepeda adalah sebuah magnet tetap dan kumparan yang disisipi besi lunak. Jika magnet diputar, perputaran tersebut menimbulkan GGL induksi pada kumparan. Jika sebuah lampu pijar (lampu sepeda) dipasang pada kabel yang menghubungkan kedua ujung kumparan. lampu tersebut akan dilalui arus induksi. Akibatnya, lampu tersebut menyala. Nyala lampu akan makin terang jika perputaran magnet tetap makin cepat (laju sepeda makin kencang). 8. GENERATOR AC

Gambar 17. Generator

Generator merupakan sebuah alat yang mampu menghasilkan arus listrik. salah satu jenis generator yang ada adalah generator arus bolak balik. Generator arus bolak-balik berfungsi mengubah tenaga mekanis menjadi tenaga listrik arus bolak-balik. 26

Generator Arus Bolak-balik sering disebut juga sebagai alternator atau generator AC (alternating current) atau juga generator singkron. Alat ini sering dimanfaatkan di industri untuk mengerakkan beberapa mesin yang menggunakan arus listrik sebagai sumber penggerak. Generator arus bolak-balik dibagi menjadi dua jenis, yaitu  Generator arus bolak-balik satu fasa  generator arus bolak-balik tiga fasa Prinsip kerja generator Prinsip dasar generator arus bolak-balik menggunakan hukum Faraday yang menyatakan jika sebatang penghantar berada pada medan magnet yang berubah-ubah, maka pada penghantar tersebut akan terbentuk gaya gerak listrik. Besar tegangan generator bergantung pada : 1. Kecepatan putaran (N) 2. Jumlah kawat pada kumparan yang memotong fluk (Z) 3. Banyaknya fluk magnet yang dibangkitkan oleh medan magnet (f) 3. Konstruksi Generator

Generator arus bolak-balik ini terdiri dari dua bagian utama, yaitu: 

Stator, merupakan bagian diam dari generator yang mengeluarkan tegangan bolakbalik



rotor, merupakan bagian bergerak yang menghasilkan medan magnit yang menginduksikan ke stator.

27

Stator terdiri dari badan generator yang terbuat dari baja yang berfungsi melindungi bagian dalam generator, kotak terminal dan name plate pada generator. Inti Stator yang terbuat dari bahan ferromagnetik yang berlapis-lapis dan terdapat alur-alur tempat meletakkan lilitan stator. Lilitan stator yang merupakan tempat untuk menghasilkan tegangan. Sedangkan, rotor berbentuk kutub sepatu (salient) atau kutub dengan celah udara sama rata (rotor silinder). Konstruksi dari generator sinkron dapat dilihat pada gambar berikut ini.

Jumlah Kutub pada Generator Jumlah kutub generator arus bolak-balik tergantung dari kecepatan rotor dan frekuensi dari ggl yang dibangkitkan. Hubungan tersebut dapat ditentukan dengan persamaan berikut ini.

Keterangan: f = frekuensi tegangan (Hz) p = jumlah kutub pada rotor n = kecepatan rotor (rpm)

9. HARDISK

28

Gambar 18. Bagian-bagian hardisk Harddisk adalah sebuah komponen perangkat keras yang menyimpan data sekunder dan berisi piringan magnetis. Harddisk diciptakan pertama kali oleh insinyur IBM, Reynold Johnson pada tahun 1956. Diska keras pertama tersebut terdiri dari 50 piringan berukuran 2 kaki (0,6 meter) dengan kecepatan rotasinya mencapai 1.200 rpm (rotation per minute) dengan kapasitas penyimpanan 4,4 MB. Diska keras zaman sekarang sudah ada yang hanya selebar 0,6 cm dengan kapasitas 750 GB. Kapasitas terbesar diska keras saat ini mencapai 3 TB dengan ukuran standar 3,5 inci. TEKNOLOGI Sebuah cakram keras menyimpan data dengan cara memagnetkan selaput tipis material ''ferromagnetik'' pada piringan. Urutan perubahan arah pemagnetan akan mewakili data biner bit. Pembacaan data dari piringan dengan cara mendeteksi perubahan pemagnetan. Data pengguna disandikan menggunakan skema pengkodean yang menentukan bagaimana data ditampilkan ulang berdasarkan perubahan medan magnet Umumnya cakram keras terdiri dari sebuah poros (spindle) yang menjaga putaran piringan (platter) tempat data disimpan. Piringan terbuat dari bahan nonmagnetis, biasanya alumunium alloy, kaca atau keramik yang dilapisi satu lapisan tipis bahan magnetis setebal 10-20 nanometer yang kemudian dilapisi karbon sebagai pelindung terluar. Sebagai perbandingan, tebal selembar kertas standar adalah 0,07 - 0,18 millimeter.

29

Piringan pada cakram keras modern berputar secara bervariasi mulai dari 4.200 ppm pada perangkat ringan hemat energi sampai 15.000 ppm untuk server berkinerja tinggi. Cakram keras generasi pertama berputar pada kecepatan 1.200 ppm. Generasi berikutnya menggunakan kecepatan 3.600 ppm dan pada umumnya saat ini bekerja pada 5.400 - 7.200 ppm. Informasi dibaca dan ditulis pada piringan berputar melalui alat pembaca-tulis (disk read and write head) yang bekerja sangat dekat (sekitar 10 nanometer) di atas permukaan piringan magnetis. Pembaca-tulis ini dipergunakan untuk mendeteksi dan mengubah kemagnetan media yang ada di bawahnya. Pada cakram modern ada satu pembaca-tulis yang terpasang pada lengan bertuas untuk masing-masing permukaan piringan. Sebuah lengan bertuas menggerakan pembaca-tulis seperti busur melintasi piringan yang berputar, memungkinkan masing-masing pembaca-tulis mengakses hampir seluruh permukaan piringan. Lengan ini digerakan menggunakan motoran penggerak lengan sistem gulungan. Cakram keras model lama menuliskan data secara tetap dalam bit per detik, sehingga setiap alur memiliki ukuran data yang sama. Model terbaru (sejak tahun 1990an) menggunakan sistem perekaman area bit (zone bit recording) yang bisa menambah kecepatan penulisan dari piringan area terdalam ke area terluar. Dengan demikian data yang tersimpan di area terluar akan lebih banyak. Pada cakram modern, kecilnya ukuran bidang magnetis membahayakan area

kemagnetannya

dari

kemungkinan

kehilangan

karena

efek

panas

(superparamagnetism). Untuk mengatasi hal ini, piringan dilapisi dengan dua 30

lapisan magnetis sejajar, dipisahkan sejauh 3 atom menggunakan bahan nonmagnetis ruthenium dan dua lapisan bermagnet yang arahnya bersebrangan saling memperkuat satu sama lain. Teknologi lain digunakan untuk mengatasi efek panas yang memungkinkan perekaman dengan kepadatan tinggi dibuat pertama kali tahun 2005 dan pada tahun 2007 teknologinya sudah banyak dipakai pada cakram keras

31

BAB 3 PENUTUP

A. KESIMPULAN Bahan feromagnetik adalah bahan yang mudah menyalurkan garis gaya megnet. Ini disebabkan karena permeabilitas bahan feromagnetik umumnya diatas 1. Bahan feromagnetik mempunyai resistivitas yang sangat rendah sehingga penggunaannya terbatas pada frekuensi rendah. Bahan feromagnetik yang sering dijumpai dalam kehidupan sehari-hari adalah besi, baik penggunaan pada kelistrikan maupun pada penggunaan lainnya. Tidak hanya besi, adapun bahan-bahan feromagnetik yang sering digunakan adalah baja, nikel kobalt. Dalam dunia kelistrikan, bahan feromagnetik banyak ditemukan mesinmesin listrik yang menggunakan prinsip induksi magnetik. Seperti halnya penggunaan besi pada inti transformator, bahan feromagnetik sebagai stator pada motor-motor DC, dan sedikit keluar dari kelistrikan, bahan feromagnetik juga digunakan pada harddisk komputer.

32