Makalah Fisika BAB I

BAB I

PENDAHULUAN

A.    Latar Belakang

Pada masa seperti sekarang ini teknologi semakin maju. Teknologi yang berhubungan dengan ilmu-ilmu Fisika juga mengalami kemajuan yang sangat pesat. Bahkan ditemukan teknologi-teknologi baru yang memudahkan manusia.

Kemajuan teknologi tentunya berimbas pada penggunaan alat-alat di sekitar kita. Tentunya sebagai manusia modern kita tidak mau direpotkan dengan teknologi masa lalu yang dianngap tidak efisien. Itu menyebkan alat-alat elektronik masa kini lebih praktis dan mudah di gunakan.

Namun harus kita sadari bahwa penemuan teknologi oleh para ilmuan itulah yang sebenarnya sangat berjasa bagi kemajuan jaman saat ini. Misalnya saja pada listrik yang sekarang menjadi sangat kompleks dan sangat menarik untuk di bahas. Untuk itu penulis memilih judul”Induksi Elektromegnetik dan Penerapannya”.

B.     Identifikasi Masalah

            Sesuai dengan judul makalah maka dapat disimpulkan masalah yang di bahas:

a.       Apakah induksi elektromagnetik itu?

b.      Apakah yang berpengaruh pada induksi elektromagnetik?

c.       Bagaimana penerapan induksi elektromagnetik dalam kehidupan?

C.    Tujuan

            Tujuan penyuusunan makalah ini:

a.       Untuk mengetahui induksi elektromagnetik

b.      Untuk mengetahui hal yang berpengaruh pada induksi elektromagnetik

c.       Untuk mengetahui penerapan induksi elektromagnetik.

D.    Manfaat

Manfaat penyusunan makalah ini adalah sebagai berikut:

a.       Mengetahui tentang induksi elektromagnetik

b.      Mengetahui hal yang berpengaruh pada induksi elektromagnetik

c.       Mengetahui penerapan induksi elektromagnetik.

BAB 1

Landasan Teori

A.    Induksi Elektromagnetik

.

Michael Faraday (1791-1867), seorang ilmuwan berkebangsaan Inggris, membuat hipotesis (dugaan) bahwa medan magnet seharusnya dapat menimbulkan arus listrik.

Berdasarkan percobaan, ditunjukkan bahwa gerakan magnet di dalam kumparan menyebabkan jarum galvanometer menyimpang.Jika kutub utara magnet digerakkan mendekati kumparan, jarum galvanometer menyimpang ke kanan.Jika magnet diam dalam kumparan, jarum galvanometer tidak menyimpang.

Jika kutub utara magnet digerakkan menjauhi kumparan, jarum galvanometer menyimpang ke kiri.Penyimpangan jarum galvanometer tersebut menunjukkan bahwa pada kedua ujung kumparan terdapat arus listrik.Peristiwa timbulnya arus listrik seperti itulah yang disebut induksi elektromagnetik. Adapun beda potensial yang timbul pada ujung kumparan disebut gaya gerak listrik (GGL) induksi.

Terjadinya GGL induksi dapat dijelaskan seperti berikut.Jika kutub utara magnet didekatkan ke kumparan. Jumlah garis gaya yang masuk kumparan makin banyak. Perubahan jumlah garis gaya itulah yang menyebabkan terjadinya penyimpangan jarum galvanometer.

Hal yang sama juga akan terjadi jika magnet digerakkan keluar dari kumparan. Akan tetapi, arah simpangan jarum galvanometer berlawanan dengan penyimpangan semula.Dengan demikian, dapat disimpulkan bahwa penyebab timbulnya GGL induksi adalah perubahan garis gaya magnet yang di lingkupi oleh kumparan.

Keterkaitan antara magnet dan listrik ditemukan pertamakali oleh salah seorangilmuan Fisika pada tahun 1820. Penemuan itu telah berhasil membuktikan bahwa aruslistrik dapat menimbulkan sebuah medan magnet. Berawal dari penemuan itu, parailmuan lain akhirnya berpikir bahwa ada kemungkinan besar hal sebaliknya jugadapat terjadi, yakni medan magnet menghasilkan arus listrik. Hingga pada tahun 1822 salah seorang ilmuan Fisika lain akhirnya berhasil membuktikan bahwa keyakinansejumlah ilmuan itu benar, medan magnet juga dapat menghasilkan arus listrik.Hingga saat ini penemuan kedua ilmuan Fisika tersebut telah diterapkan di berbagaiaplikasi di dunia kelistrikan. Berikut adalah dua ilmuan Fisika tersebut beserta penemuan yang mereka lakukan.

Hans Christian Oersted

Pada tahun 1820, Oersted melakukansebuah percobaan terhadap aruslistrik pada sebuah kabel. Oerstedmeletakkan kabel tersebut tepatdiatas sebuah kompas kecil dimanakabel tersebut dihubungkan pada power supply . Pada awalnyaia menduga bahwa arah jarum kompas tersebut akan memiliki arah yang sama denganarah arus listrik yang melewati kabel, namun kemudian Orsted dikejutkan oleh sebuahkejadian dimana arah jarum kompas tersebut malah berubah arah menjauhi arus listrik  pada kabel . Tak hanya itu, Oersted juga menemukan bahwa setelah tidak adaarus listrik yang melewati kabel, gaya magnet yang bekerja pada kompas juga hilang.Dari peristiwa itu akhirnya Oersted menyimpulkan bahwa gaya magnet yang bekerja pada kompas tersebut disebabkan oleh arus listrik pada kabel yang terletak tepat dikompas itu. Berawal dari penemuan ini, akhirnya Oersted melahirkan salah satuhukum fisika yang dikenal dengan nama right hand rule, yakni hukum sederhanaunutk mengetahui arah medan magnet terhadap arah arus listrik. Selain itu Oersted juga berhasil mengemukakan sebuah penemuan lain yakni Elektromagnetik, sebuah penemuan tentang arus listrik pada kumparan yang dapat menimbulkan sebuahmagnet permanen yang lengkap dengan kutubnya.

Michael Faraday, Penemuan Oersted telahmembuat Faraday berpikir  bahwa jikalau arus listrik dapat meghasilkan medanmagnet, maka hal sebaliknya juga sangat mungkin dapatterjadi. Hingga pada tahun 1822, Farad menuliskan sebuah penemuan barunya pada buku catatannya yakni penemuan yang dapat mengubah magnet menjadi energilistrik. Percobaan demi percobaan ia lakukan hingga akhirnya penemuan itu berhasilia dapatkan setelah hampir sepuluh tahun.Penemuan Farrad itu ia dapatkan dari pengujian sebuah kabel yang melewati medanmagnet, dimana kabel itu dihubungkan pada Galvanometer. Namun ternyata kabel itutidak dapat begitu saja memiliki arus listrik, sekalipun sudah diletakkan di medanmagnet. Kabel itu ternyata harus digerakkan keatas atau kebawah hingga memutusgaris medan magnet. Farad kemudian menyimpulkan bahwa medan magnet dapatmenimbulkan mutan listrik jika terjadi pergerakan relative antara kabel dan magnet.Proses menghasilkan arus listrik pada rangkaian yang berasal dari magnet itulah yangdinamakan sebagai Induksi Elektromagnetik

B.     Hukum Faraday

Menurut Faraday, besar GGL induksi pada kedua ujung kumparan sebanding dengan laju perubahan fluks magnetik yang dilingkupi kumparan. Artinya, makin cepat terjadinya perubahan fluks magnetik, makin besar GGL induksi yang timbul. Adapun yang dimaksud Fluks Magnetikadalah kerapatan garis-garis gaya dalam medan magnet, artinya fluks magnetik yang berada pada permukaan yang lebih luas kerapatannya rendah dan kuat medan magnetik (B) lebih lemah, sedangkan pada permukaan yang lebih sempit kerapatan fluks magnet akan kuat dan kuat medan magnetik (B) lebih tinggi.

Satuan internasional dari besaran fluks magnetik diukur dalam Weber, disingkat Wb dan didefinisikan dengan:

”Suatu medan magnet serba sama mempunyai fluks magnetik sebesar 1 weber bila sebatang penghantar memotong garis-garis gaya magnetik selama satu detik akan menimbulkan gaya gerak listrik (ggl) sebesar satu volt”.

Dari prinsip dasar listrik magnet tadi dan dengan mempertimbangkan konsep simetri yang berlaku dalam hukum alam, James Clerk Maxwell mengajukan suatu usulan. Usulan yang dikemukakan Maxwell, yaitu bahwa jika medan magnet yang berubah terhadap waktu dapat menghasilkan medan listrik maka hal sebaliknya boleh jadi dapat terjadi.

Dengan demikian Maxwell mengusulkan bahwa medan listrik yang berubah terhadap waktu dapat menghasilkan (menginduksi) medan magnet. Usulan Maxwell ini kemudian menjadi hukum ketiga yang menghubungkan antara kelistrikan dan kemagnetan.

(James Clerk Maxwell peletak dasar teori gelombang elektromagnetik)

Jadi, prinsip ketiga adalah medan listrik yang berubah-ubah terhadap waktu dapat menghasilkan medan magnet. Prinsip ketiga ini yang dikemukakan oleh Maxwell pada dasarnya merupakan pengembangan dari rumusan hukum Ampere. Oleh karena itu, prinsip ini dikenal dengan nama Hukum Ampere-Maxwell.

Dari ketiga prinsip dasar kelistrikan dan kemagnetan di atas, Maxwell melihat adanya suatu pola dasar. Medan magnet yang berubah terhadap waktu dapat membangkitkan medan listrik yang juga berubah-ubah terhadap waktu, dan medan listrik yang berubah terhadap waktu juga dapat menghasilkan medan magnet. Jika proses ini berlangsung secara kontinu maka akan dihasilkan medan magnet dan medan listrik secara kontinu. Jika medan magnet dan medan listrik ini secara serempak merambat (menyebar) di dalam ruang ke segala arah maka ini merupakan gejala gelombang. Gelombang semacam ini disebut gelombang elektromagnetik karena terdiri dari medan listrik dan medan magnet yang merambat dalam ruang.

Pada mulanya gelombang elektromagnetik masih berupa ramalan dari Maxwell yang dengan intuisinya mampu melihat adanya pola dasar dalam kelistrikan dan kemagnetan, sebagaimana telah dibahas di atas.Kenyataan ini menjadikan J C Maxwell dianggap sebagai penemu dan perumus dasar-dasar gelombang elektromagnetik.

Melalui eksperimennya ini Hertz berhasil membangkitkan gelombang elektromagnetik dan terdeteksi oleh bagian penerimanya.Eksperimen ini berhasil membuktikan bahwa gelombang elektromagnetik yang awalnya hanya berupa rumusan teoritis dari Maxwell, benar-benar ada sekaligus mengukuhkan teori Maxwell tentang gelombang elektromagnetik.

Kata-Kata Kunci

–  arus induksi

–   generator

–  dinamo

–  GGL  induksi

–  efisiensi transformator

–  transformator

–  fluks magnetik

–  transmisi daya listri

Pembangkit  listrik  biasanya  terletak  jauh  dari  permukiman  penduduk. Untuk  membawa  energi  listrik,  atau  lebih  dikenal  transmisi  daya listrik, diperlukan kabel yang sangat panjang. Kabel yang demikian dapat menurunkan tegangan. Karena itu diperlukan alat yang dapat menaikkan  kembali  tegangan  sesuai  keperluan.  Pernahkah   kamu melihat tabung berwarna biru yang dipasang pada tiang listrik? Alat tersebut adalah transformator yang berfungsi untuk menaikkan dan menurunkan  tegangan.

C.     GGL Induksi

Kemagnetan dan kelistrikan merupakan dua gejala alam yang prosesnya dapat dibolak-balik.Ketika H.C.Oersted membuktikan bahwa di sekitar kawat berarus listrik terdapat medan magnet (artinya listrik menimbulkan magnet ), para ilmuwan mulai berpikir keterkaitan antara kelistrikan dan kemagnetan. Tahun 1821 Michael Faraday membuktikan bahwa perubahan medan magnet dapat menimbulkan arus listrik ( artinya magnet menimbulkan listrik )  melalui eksperimen yang sederhana.  Sebuah  magnet  yang digerakkan masuk dan keluar pada kumparan dapat menghasilkan arus  listrik pada kumparan  itu. Galvanometer merupakan  alat  yang dapat digunakan untuk mengetahui ada tidaknya arus listrik yang mengalir. Ketika sebuah magnet yang digerakkan masuk dan keluar pada kumparan (seperti kegiatan di atas), jarum galvanometer menyimpang ke kanan dan ke kiri.

Bergeraknya jarum galvanometer menunjukkan bahwa  magnet yang digerakkan keluar dan masuk   pada kumparan menimbulkan arus listrik. Arus listrik bisa terjadi jika pada ujung-ujung kumparan terdapat GGL (gaya gerak listrik). GGL yang terjadi di ujung-ujung kumparan dinamakan GGLinduksi. Arus listrik hanya timbul pada saat  magnet  bergerak.  Jika  magnet  diam  di  dalam  kumparan,  di ujung kumparan tidak terjadi arus listrik.