Medan Elektromagnetik_kuliah2

Medan Elektromagnetik Kuliah 2

Imbas Elektromagnetik

26 Mei 2009 Dr. Sri Poernomo Sari, ST, MT

1. Arus listrik dan medan magnet Michael Faraday Yoseph Henry

Arus listrik dapat dibangkitkan dengan menggunakan medan magnet

Arus listrik hanya timbul dalam kumparan jika magnet sedang bergerak atau medan magnetnya selalu berubah terhadap waktu.

Percobaan Faraday : gerakan kutub magnet terhadap kumparan menimbulkan arus listrik dalam kumparan itu. Apabila magnet dalam keadaan diam dalam kumparan sama sekali tidak terjadi arus listrik.

1

U

i

i

S

U

i

S

i

Arus listrik yang ditimbulkan oleh kutub Utara yang Mendekati kumparan berlawanan arah dengan arus listrik yang ditimbulkan oleh kutub Utara yang menjauhi kumparan. Simpangan jarum galvanometer pada percobaan tersebut menunjukkan bahwa dalam rangkaian terjadi arus listrik. Perpindahan muatan listrik atau arus listrik dapat terjadi bila ada beda tegangan. Beda tegangan dinamakan : Gaya Gerak Listrik Induksi (GGL induksi) Arus yang terjadi disebut : Arus Induksi atau Arus Imbas

Hukum Lenz Arah arus induksi ditentukan dengan Hukum Lenz : Arah arus induksi dalam suatu penghantar itu sedemikian, sehingga menghasilkan medan magnet yang melawan perubahan garis gaya yang menimbulkannya Hukum Faraday Percobaan Faraday diperoleh kesimpulan : 1. Gerakan magnet makin cepat kuat arus yang ditimbulkan makin besar. 2. Makin banyak lilitan kawat kumparan makin besar pula kuat arusnya. 3. Arus listrik dalam kumparan yang terjadi karena induksi, dinamakan arus induksi. Induksi yang menyebabkan terjadinya arus induksi disebut induksi elektromagnet

2

Besarnya gaya gerak listrik induksi (E volt) : 1. Berbanding langsung dengan kecepatan perubahan banyak garis gaya (dφ/dt weber/s) 2. Berbanding langsung dengan banyak lilitan kawat (N)

E= − N

dφ dt

Tanda negatif (-) sesuai dengan hukum Lenz

2. Gerakan kawat penghantar dalam medan magnet Kawat PQRS diletakkan dalam medan magnet dengan kekuatan B hingga bidangnya tegak lurus garis gaya. Kawat CD dapat digerakkan memotong garis gaya sepanjang kawat PQ dan RS. B R D

F Q C

v

S

∆s P

3

Misalkan CD digerakkan ke kanan dengan kecepatan tetap v, Hingga melintasi jarak ∆s. Pada kawat bekerja gaya yang Arahnya berlawanan dengan arah gerak kawat sebesar F; Besar usaha dari gaya ini W = - F ∆s Karena F =B i L , maka :

W = − B i L ∆s Jika hambatan kawat r, dalam waktu ∆t timbul energi :

W = i 2 r ∆t i 2 r ∆t = B i L ∆s

Persamaan

ir=BL

B = kuat medan (Wb/m2) L = panjang kawat (m) v = kecepatan (m/s) E = GGL induksi (volt)

∆s ∆t

E=BLv

3. Induksi diri P

Q

Arus listrik yang dialirkan melalui kawat PQ menimbulkan medan magnet di dalam kumparan. Karena kuat arus tetap, medan magnet juga tetap yang berarti tidak terjadi perubahan garis gaya da gaya gerak listrik induksi. Apabila kuat arus diubah dengan mengubah-ubah hambatan maka akan terjadi perubahan garis gaya yang akan menimbulkan GGL induksi. GGL ini disebabkan oleh perubahan Kuat arus dalam kawat itu sendiri,dinamaka GGL induksi-diri

4

Besarnya GGL induksi-diri sebanding dengan kecepatan Perubahan garis gaya, dirumuskan sebagai :

E=−L

L = indukstansi diri (henry) E = GGL induksi-diri (volt) di/dt = kecepatan perubahan kuat arus (A/s)

di dt

4. Induktansi diri pada kumparan B = µ0 n i = µ0

Induksi magnetik dalam kumparan

Φ = µ0

Banyaknya garis gaya magnet GGL induksi :

E=− N

N i l

N iA l

GGL induksi-diri :

dφ dt

E=− L

−N N µ0 Induktansi diri :

di dt

dφ di =−L dt dt Nφ=Li N l

i A= Li L = µ0

N2 l

A

5