A. GGL INDUKSI
Menurutmu, dapatkah kemagnetan menimbulkan
kelistrikan? 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 sangat 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 GGL
induksi. Arus listrik hanya timbul pada saat magnet bergerak. Jika
magnet diam di dalam kumparan, di ujung kumparan tidak terjadi arus
listrik.
1. Penyebab Terjadinya GGL Induksi
Ketika kutub utara magnet batang digerakkan masuk ke dalam kumparan,
jumlah garis gaya-gaya magnet yang terdapat di dalam kumparan
bertambah banyak. Bertambahnya jumlah garis- garis gaya ini menimbulkan
GGL induksi pada ujung-ujung kumparan. GGL induksi yang ditimbulkan
menyebabkan arus listrik mengalir menggerakkan jarum galvanometer. Arah
arus induksi dapat ditentukan dengan cara memerhatikan arah medan
magnet yang ditimbulkannya. Pada saat magnet masuk, garis gaya dalam
kumparan bertambah. Akibatnya medan magnet hasil arus induksi bersifat
mengurangi garis gaya itu.
Ketika kutub utara magnet batang digerakkan keluar dari dalam
kumparan, jumlah garis-garis gaya magnet yang terdapat di dalam
kumparan berkurang. Berkurangnya jumlah garis-garis gaya ini juga
menimbulkan GGL induksi pada ujung-ujung kumparan. GGL induksi yang
ditimbulkan menyebabkan arus listrik mengalir dan menggerakkan jarum
galvanometer. Sama halnya ketika magnet batang masuk ke kumparan. pada
saat magnet keluar garis gaya dalam kumparan berkurang. Akibatnya medan
magnet hasil arus induksi bersifat menambah garis gaya itu. Dengan
demikian, ujung, kumparan itu merupakan kutub selatan, sehingga arah
arus induksi seperti yang ditunjukkan Gambar 12.1.b. Ketika kutub utara
magnet batang diam di dalam kumparan, jumlah garis-garis gaya magnet
di dalam kumparan tidak terjadi perubahan (tetap). Karena jumlah
garis-garis gaya tetap, maka pada ujung-ujung kumparan tidak terjadi
GGL induksi. Akibatnya, tidak terjadi arus listrik dan jarum
galvanometer tidak bergerak. Jadi, GGL induksi dapat terjadi pada kedua
ujung kumparan jika di dalam kumparan terjadi perubahan jumlah
garis-garis gaya magnet (fluks magnetik). GGL yang timbul akibat adanya
perubahan jumlah garis-garis gaya magnet dalam kumparan disebut GGL
induksi. Arus listrik yang ditimbulkan GGL induksi disebut arus
induksi. Peristiwa timbulnya GGL induksi dan arus induksi akibat adanya
perubahan jumlah garis-garis gaya magnet disebut induksi
elektromagnetik
2. Faktor yang Memengaruhi Besar GGL Induksi
Sebenarnya besar kecil
GGL induksi dapat dilihat pada besar kecilnya penyimpangan sudut jarum
galvanometer. Jika sudut penyimpangan jarum galvanometer besar, GGL
induksi dan arus induksi yang dihasilkan besar. Ada tiga faktor yang memengaruhi GGL induksi,
yaitu : a. kecepatan gerakan magnet atau kecepatan perubahan jumlah
garis-garis gaya magnet (fluks magnetik), b. jumlah lilitan, c. medan
magnet
B. PENERAPAN INDUKSI ELEKTROMAGNETIK
Pada induksi elektromagnetik terjadi perubahan bentuk energi gerak
menjadi energi listrik. Induksi elektromagnetik digunakan pada
pembangkit energi listrik. Pembangkit energi listrik yang menerapkan
induksi elektromagnetik adalah generator dan dinamo. Di dalam generator
dan dinamo terdapat kumparan dan magnet. Kumparan atau magnet yang
berputar menyebabkan terjadinya perubahan jumlah garis-garis gaya
magnet dalam kumparan. Perubahan tersebut menyebabkan terjadinya GGL
induksi pada kumparan. Energi mekanik yang diberikan generator dan
dinamo diubah ke dalam bentuk energi gerak rotasi. Hal itu menyebabkan
GGL induksi dihasilkan secara terus-menerus dengan pola yang berulang
secara periodik.
1. Generator
Generator dibedakan menjadi dua, yaitu generator arus searah (DC)
dan generator arus bolak-balik (AC). Baik generator AC dan generator DC
memutar kumparan di dalam medan magnet tetap. Generator AC sering
disebut alternator. Arus listrik yang dihasilkan berupa arus
bolak-balik. Ciri generator AC menggunakan cincin ganda. Generator arus
DC, arus yang dihasilkan berupa arus searah. Ciri generator DC
menggunakan cincin belah (komutator). Jadi, generator AC dapat diubah
menjadi generator DC dengan cara mengganti cincin ganda dengan sebuah
komutator. Sebuah generator AC kumparan berputar di antara kutub- kutub
yang tak sejenis dari dua magnet yang saling berhadapan. Kedua kutub
magnet akan menimbulkan medan magnet. Kedua ujung kumparan dihubungkan
dengan sikat karbon yang terdapat pada setiap cincin. Kumparan
merupakan bagian generator yang berputar (bergerak) disebut rotor.
Magnet tetap merupakan bagian generator yang tidak bergerak disebut
stator. Bagaimanakah generator bekerja? Ketika kumparan sejajar dengan
arah medan magnet (membentuk sudut 0 derajat), belum terjadi arus
listrik dan tidak terjadi GGL induksi (perhatikan Gambar 12.2). Pada
saat kumparan berputar perlahan-lahan, arus dan GGL beranjak naik
sampai kumparan membentuk sudut 90 derajat. Saat itu posisi kumparan
tegak lurus dengan arah medan magnet. Pada kedudukan ini kuat arus dan
GGL induksi menunjukkan nilai maksimum. Selanjutnya, putaran kumparan
terus berputar, arus dan GGL makin berkurang. Ketika kumparan mem
bentuk sudut 180 derajat kedudukan kumparan sejajar dengan arah medan
magnet, maka GGL induksi dan arus induksi menjadi nol.gb122
Putaran kumparan berikutnya arus dan tegangan mulai naik lagi dengan
arah yang berlawanan. Pada saat membentuk sudut 270 derajat, terjadi
lagi kumparan berarus tegak lurus dengan arah medan magnet. Pada
kedudukan kuat arus dan GGL induksi menunjukkan nilai maksimum lagi,
namun arahnya berbeda. Putaran kumparan selanjutnya, arus dan tegangan
turun perlahanlahan hingga mencapai nol dan kumparan kembali ke posisi
semula hingga memb entuk sudut 360 derajat.
2. Dinamo
Dinamo dibedakan menjadi dua yaitu, dinamo arus searah (DC) dan
dinamo arus bolak-balik (AC). Prinsip kerja dinamo sama dengan
generator yaitu memutar kumparan di dalam medan magnet atau memutar
magnet di dalam kumparan. Bagian dinamo yang berputar disebut rotor.
Bagian dinamo yang tidak bergerak disebut stator. gb1231Perbedaan
antara dinamo DC dengan dinamo AC terletak pada cincin yang digunakan.
Pada dinamo arus searah menggunakan satu cincin yang dibelah menjadi
dua yang disebut cincin belah (komutator). Cincin ini memungkinkan arus
listrik yang dihasilkan pada rangkaian luar Dinamo berupa arus searah
walaupun di dalam dinamo sendiri menghasilkan arus bolak-balik. Adapun,
pada dinamo arus bolak-balik menggunakan cincin ganda (dua cincin).
Alat pembangkit listrik arus bolak balik yang paling sederhana adalah
dinamo sepeda. Tenaga yang digunakan untuk memutar rotor adalah roda
sepeda. Jika roda berputar, gb124kumparan atau magnet ikut berputar.
Akibatnya, timbul GGL induksi pada ujung-ujung kumparan dan arus
listrik mengalir. Makin cepat gerakan roda sepeda, makin cepat magnet
atau kumparan berputar. Makin besar pula GGL induksi dan arus listrik
yang dihasilkan. Jika dihubungkan dengan lampu, nyala lampu makin
terang. GGL induksi pada dinamo dapat diperbesar dengan cara putaran
roda dipercepat, menggunakan magnet yang kuat (besar), jumlah lilitan
diperbanyak, dan menggunakan inti besi lunak di dalam kumparan.
