Besaran
Besaran adalah segala sesuatu yang dapat diukur dan dinyatakan dengan angka, misalnya panjang, luas, volume, dan kecepatan. Warna, indah, cantik bukan termasuk besaran karena ketiganya tidak dapat diukur dan dinyatakan dengan angka.
Besaran dibagi dua yaitu besaran pokok dan besaran turunan. Besaran pokok adalah besaran yang satuannya telah ditetapkan terlebih dahulu dan tidak diturunkan dari besaran lain. Ada tujuh besaran pokok dalam Satuan Internasional (SI), seperti dalam tabel di bawah ini:
No. | Besaran pokok | Satuan SI | Singkatan | Alat ukur |
1. | Panjang | meter | m | mistar |
2. | Massa | kilogram | kg | neraca |
3. | Waktu | sekon | s | stopwatch |
4. | Suhu | kelvin | k | termometer |
5. | Kuat arus | ampere | a | ampermeter |
6. | Jumlah molekul | mole | mol | |
7. | Intensitas cahaya | candela | cd | |
Besaran turunan adalah besaran yang satuannya diturunkan dari besaran pokok.
No. | Besaran turunan | Besaran pokok | Satuan |
1. | Luas | panjang x lebar | m2 |
2. | Volume | panjang x lebar x tinggi | m3 |
3. | Kecepatan | Jarak / waktu | m/s |
Kemagnetan
1. Bahan Magnetik dan Nonmagnetik
Berdasarkan kemagnetannya, bahan‑bahan dibedakan menjadi sebagai berikut.
1. Bahan magnetik yang disebut juga ferromagnetik, yaitu bahan yang dapat ditarik oleh magnet dengan cukup kuat. Contoh: besi, nikel, dan baja
2. Bahan nonmagnetik, terdiri dari:
· Paramagnetik, yaitu bahan yang hanya sedikit ditarik oleh magnet kuat. Contoh : kayu, aluminium dan platina
· Diamagnetik, yaitu bahan yang sedikit ditolak oleh magneti kuat. Contoh : emas, bismut dan merkuri
Bahan‑bahan magnetik dapat digolongkan lagi menjadi magnet keras dari magnet lunak. Bahan magnet keras adalah bahan yang sukar dijadikan magnet, tetapi setelah menjadi magnet akan menyimpan kemagnetannya dalam waktu yang lama. Contoh: baja, alkomak, dan kobalt. Bahan magnet lunak adalah bahan yang mudah dijadikan magnet, namun tidak mampu menyimpan kemagnetannya dalam waktu yang lama, misalnya besi.
2. Sifat Kemagnetan
Beberapa sifat kemagnetan yang dapat diamati:
1. Magnet memiliki dua buah kutub, yaitu kutub utara dan kutub selatan. Kutub utara selalu menunjuk ke arah utara Bumi, sedangkan kutub selatan selalu menunjuk ke arah selatan Bumi.
2. Kutub‑kutub senama (sejenis) akan tolak-menolak dan kutub‑kutub yang tidak senama (tidak sejenis) akan tarik‑menarik.
3. Teori Kemagnetan
Menurut teori kemagnetan,
1. sebuah bahan magnet tersusun dari sejumlah besar magnet‑magnet kecil yang dinamakan magnet elementer
2. pada magnet, magnet elementer tersusun secara teratur, sedangkan pada bahan nonmagnetik, magnet elementer tersusun secara acak;
3. prinsip membuat magnet adalah menjadikan magnet elementer yang tadinya tidak teratur menjadi teratur dan searah;
4. pada bahan magnet lunak, magnet elementer mudah "diputar" sehingga bahan‑bahan tersebut mudah dijadikan magnet;
5. pada bahan magnet keras, magnet elementer sukar "diputar" sehingga bahan ini sukar dijadikan magnet;
6. bila magnet permanen dipotong, masing-masing potongan akan tetap mempunyai dua kutub, yaitu kutub utara dan kutub selatan.
4. Pembuatan Magnet
a. Membuat magnet dengan cara menggosok
Bahan magnet dapat dijadikan magnet dengan cara menggosokkan magnet dengan arah yang senantiasa tidak berubah. Ujung akhir bahan magnet yang digosok akan menjadi kutub yang berlawanan dengan kutub magnet yang menggosok (lihat gambar).
b. Membuat magnet dengan cara induksi
Peristiwa batang besi atau baja menjadi magnet karena sebuah magnet berada di dekatnya (tanpa menyentuh) disebut induksi magnetik. Ujung bahan magnetik yang didekatkan ke ujung magnet utama akan menjadi kutub yang berlawanan dengan kutub magnet utama yang terdekat. Perhatikan gambar berikut.
c. Membuat magnet dengan menggunakan
arus listrik
Untuk membuat magnet dengan cara ini, bahan magnet dililiti kawat berarus listrik yang berisolasi seperti pada gambar. Magnet yang dihasilkan dinamakan elektromagnet. Untuk menentukan ujung mana yang menjadi kutub utara dan selatan digunakan kaidah tangan kanan berikut.
Bayangkan tangan kananmu menggenggam kumparan sedemikian sehingga arah putaran keempat jari menunjukkan arah arus. A rah ibu jari menunjuk ke ujung yang menjadi kutub utara (lihat gambar).
Menghilangkan Sifat Kemagnetan
Sifat kemagnetan dapat dihilangkan dengan cara pemanasan atau pemukulan. Pada waktu pemanasan dan pemukulan, magnet elementer diganggu keteraturannya.
Comments (0)
Induksi Elektromagnetik
Listrik dalam era industri merupakan keperluan yang sangat vital.
Dengan adanya transformator, keperluan listrik pada tegangan yang sesuai dapat terpenuhi. Dahulu untuk membawa listrik diperlukan kuda. Kuda (pada gambar) sedang membawa pembangkit listrik untuk penerangan lapangan ski. Seandainya transformator belum ditemukan, berapa ekor kuda yang diperlukan untuk penerangan sebuah kota? Fenomena pemindahan listrik akan kamu pelajari pada bab ini. Pada bab ini kamu akan mempelajari pemanfaatan kemagnetan dalam produk teknologi.
Pretest
1. Bagaimanakah cara membuat elektromagnetik? 2. Apakah kegunaan galvanometer? 3. Berilah contoh alat yang dapat mengubah energi gerak menjadi energi listrik ! Kata-Kata Kunci
– arus induksi – generator – dinamo – GGL induksi – efisiensi transformator – transformator – fluks magnetik – transmisi daya listrik Adakah pusat pembangkit listrik di dekat rumahmu? 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. Bagaimanakah cara menaikkan dan menurunkan tegangan listrik? Untuk memahami hal ini pelajari uraian berikut.
A. GGL INDUKSI
Pada bab sebelumnya, kamu sudah mengetahui bahwa kelistrikan dapat menghasilkan kemagnetan. 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. Dengan demikian, ujung kumparan itu merupakan kutub utara sehingga arah arus induksi seperti yang ditunjukkan Gambar 12.1.a (ingat kembali cara menentukan kutub-kutub solenoida).
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. Coba sebutkan bagaimana cara memperlakukan magnet dan kumparan agar timbul GGL induksi?
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. Bagaimanakah cara memperbesar GGL induksi? 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
Latihan
1. Apakah penyebab terjadinya GGL induksi? 2. Mengapa magnet yang diam di dalam kumparan tidak menimbulkan GGL induksi? 3. Apakah perubahan bentuk energi yang terjadi pada peristiwa induksi elektromagnetik? 4. Sebutkan tiga cara memperbesar arus induksi. 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.
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. Perbedaan 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
Tidak ada komentar:
Posting Komentar