Arief Final.

8/7/2019 Arief Final.

http://slidepdf.com/reader/full/arief-final 1/10

Tujuan Pembelajaran

Kompetensi Dasar : 2.3 Memformulasikan konsep induksi Faraday dan arus

bolak-balik serta penerapan nya

indikator :

y Mengidentifikasi konsep Induksi Elektro magnetik

y Memformulasikan konsep induksi elektromagnetik

y Mengaplikasikan konsep induksi elektromagnetik pada

teknologi (misalnya generator dan transformator)

y Mendeskriptifkan rangkaian arus bolak ± balik

y Merumuskan rangkaian arus bolak balik

y Memformulasikan konsep arus induksi dan ggl induksi

y Memformulasikan konsep arus dan tegangan bolak-balik

Tujuan Pembelajaran :

Setelah mempelajari bab ini di harapkan :

1. Siswa mampu menerapkan hukum Faraday dalam menentukan

GGL induksi akibat perubahan fluks magnetik.

2. Siswa mampu menentukan arah arus induksi dalam suatu rangkaian

tertutup berdasarkan hukum Lenz.

3. Siswa mampu menentukan GGL induksi akibat perubahan fluks

magnetik dan perubahan induksi magnetik

4. Siswa mampu membedakan prinsip kerja Dinamo dan prinsip kerja

alternantor.

5. Siswa mampu menerpkan konsep induksi elektromagnetik dalam

menyelesaikan permasalahan tentang transformator.

6. Siswa mampu menerapkan konsep ggl induksi dan arus induksin

dalam menyelesaikan masalah.

7. Siswa mampu menentukan arus dan tegangan maksimum melalui gambar

tampilan osiloskop

8. Siswa menerapkan konsep arus dan tegangan bolak-balik dalam

menyelesaikan masalah yang berkaitan dengan rangkaian Resistor,



induktor dalam arus AC.

9. Siswa mampu menerapkan konsep arus dan tegangan bolak-balik

dalam menyelesaikan masalah yang berkaitan dengan rangkaian R-C seri

dalam arus AC.

10. Siswa mampu menerapkan konsep arus dan tegangan bolak-balik

dalam menyelesaikan masalah yang berkaitan dengan rangkaian R-L-C

seri dalam arus AC.

11. Siswa menerapkan konsep arus dan tegangan bolak-balik dalam

menyelesaikan masalah yang berkaitan dengan rangkaian R-L-C seri

dalam arus AC.

12. Siswa dapat menentukan frekwensi resonansi rangkaian R-L-C seri dalam

arus AC.

Pengambangan materi :

1. Konsep induksi elektro Magnetik

- Fluks magnetik adalah hasil kali antara komponen induksi magnetik

tegak lurus bidang dengan luas bidang A.

�� .

Satuan SI fluks magnetik adalah : Weber (Wb)

1 Wb = (1T)atau 1T = 1 Wb

Arah normal adalah : arah tegak lurus terhadap bidang.

Arus induksi adalah : arus listrik yang mengalir dengan arah tertentu.

- Gaya gerak listrik (GGL) induksi adalah beda potensial yang

menyebabkian terjadinya arus listrik.

Arah arus listrik dapat ditunjukan dengan kaidah tanggan kanan engan cara

keempat jari kecuali ibu jari dirapatkan dan diarahkan sejajar dengan arah

induksi magnetik B. Ibujari akan menunjuk arah kecepatan V dan telapak tangan akan menunjuk arah induksi didalam kawat penghantar.

Pada kawat PQ yang berarus dengan panjang kawat l, akan bekerja gaya

lorenz yang disebabkan oleh medan magnetik B, dengan persamaan

��

Karena arus dalam kawat PQ tegak lurus medan magnetik B, maka :



�� Gaya gerak listrik adalah energi permuatan yang diperlukan untuk

mengalirkan arus dalam loop kawat.

Bila jumlah muatan yang melewati setiap titik dalam ramgkaian dalam

selang waktu - Hukum faraday tentang induksi faraday

Ggl induksi yang ditimbulkan pada ujung ± ujung suatu penghantar

atau kumparan sebanding dengan laju perubahan fluks magnetik yang

dilingkupi oleh loop penghantar atau kumparan tersebut.

��

- Ggl induksi oleh perubahan bidang A berubah(B dan U) dirusmuskan

oleh faraday sebagai berikut : �� Karena B dan cos U konstan, sehingga diperoleh I �� Untuk laju perubahan luas bidang tetap (tidak tergantung waktu),

maka:

�� Dengan sebagai luas awal bidang yang melingkupi fluks magnetik

dan adalah luas akhir yang melingkupi fluks magnetik.

Untuk bidang tetap dan arah normal sejajar dengan arah B, ,

atau cos U = 1, persamaan nya adalah :

- GGL induksi oleh perubahan besar induksi magnetik terjadi pada transformotor.

Persamaan faraday untuk perubahan besar induksi magnetik (A dan U

= tetap) adalah sebagai berikut :

� ��



Pada laju perubahan induksi tetap,persamaannya adalah :

��

Pada tetap dan arah medan magnetik B tegak lurus dengan bidang

loop, �� sehingga persamaannya adalah:

- Ggl induksi akibat perubahan orientasi bidang kumparan sering terjadi

pada generator. Perubahan sudut yang terjadi menimbulkam ggl pada

ujung ujung ± ujung kumparan.hal ini berarti orientasi sudut U antara

arah normal bidang kumparan dengan arah medan magnetik senantiasa berubah.

Persamaan faraday tentang perubahan orientasi sudut U (A dan B tetap)

adalah :

��

- Hukum lenz tentang arah arus induksi

Polaritas ggl induksi selalu demikian rupa sehingga arus induksi yang

ditimbulkannya selalu menghasilkan fluks magnetik yang menentang

perubahan fluks utama yang melalui loop. Ini berarti arus induksi

cenderung mempertahankan fluks utama awal yang melalui rangkaian.

- Induktansi diri adalah ggl induksi I yang dihasilkan dalam kumparan

ini sendiri menetang fluks utama penyebabnya. Ggl induktansi diri

sebanding dengan laju perubahannya kuat arus terhadap waktu.

� - Konsep induktansi diri sebuah kumparan.

�

Kedua persamaan diatas disamakan maka hasilnya adalah :



- Induktansi kumparan dalam bahan

2. Aplikasi Induksi Elektromagnetik

a. Generator Listrik

- Gaenerator ac

Generator sederhana terbuat dari kumparan yang berputar dalam suatu

medan magnetik

Bila loop diputar dengan kecepatan sudut[

maka persamaan nya dapatditulis :

�� Jika GGL induksi maksimum antara ujung ± ujung sikat sama dengan , maka persamaan dapat ditulis sebagai :

�� Dengan ggl maksimum , diberikan oleh :

- Generator DC

Komponen ± komponennya sama dengan komponen generator AC

kecuali kotak pada ujung ± ujung loop yang berputar dibuat dari

sebuah cincin belah yang disebut Komutator.



b. Transformotor

- Transformator adalah suatu alat yang digunakan untuk mengubah suatu

tengangan AC tertentu menjadi tegangan AC lainnya.

Trafo yang meningkatkan arus disebut transformotor Step ± Up,

sedangkan trafo yang menurunkan arus disebut Transformator step ±

down.

- Persamaan trafo

Sesuai dengan hukum faraday maka pada kumparan sekunder muncul

GGL induksi, , yang dinyatakan oleh :

Dan pada kumparan primer terjadi juga induki ggl

karena induksi

sendiri. Dan dinyatakan oleh :

Dari persamaan 1 dan 2 maka didapat :

Sehingga :

Persamaan trafo ideal :

3. Rangkaian arus bolak ± balik

- Kuat arus dan tegangan ac dinyatakan dengan Fasor

��

�� Diagram fasfor adalah diagram yang menyatakan suatu besaran dengan

vektor.

- Formulasi arus dan tegangan AC



��

��

Sehingga :

��

Dan

��

- Rangkaian resitif, Induktif, dan kapasistansi murni.

a. Rangkaian AC pada resistor murni

Sesuai dengan hukum ohm, beda tegangan pada ujung ± ujung

resistor murni R adalah: �� Jika

Maka :

��

Daya pada rangkaian murni :

b. Rangkaian ac pada indukator murni

Jika arus bolak-balik i melalui dengan Indutansi L, maka antara

ujung ± ujung indikator akan terbangkit suatu ggl induksi, yang

dinyatakan oleh :

Dengan memasukan nilai �� maka;

��



1. Reaktansi induktif

Reaktansi induktif didefinisikan sebagai hasil bagi antara

tegangan pada ujung ± ujung konduktor dan kuat arus yang

melalui induktor.

Sehingga :

2. Sifat induktor pad frekwensi mendekati 0 (arus DC)

Apabila sebuah sebuah induksi dengan frekwensi mendekati 0

(terjadi pada arus DC) maka suatu induktor sama sekali tidak

mengahambat arus DC.

c. Rangakaian arus bolak ± balik untuk kapasitor murni.

Sebuah muatan listrik q dapat disimpan pada sebuah kapasitor

dengan kapasitas C. Sehingga :

Jika kedua ruas didefinisikan dengan waktu maka diperoleh :

Karena maka diperoleh :

Reaktansi Kapasitor

Sehingga :



d. Rangakaian R L C

R = resistor,

L = Induktor

C = Kapasitor

Dengan mementukan sudut fase dengan diagram fosfor tagangan

adalah :

�� Besar Tegangan gabungannya :

Dengan arah :

��

Impedensi Rangkaian arus RLC

Jika dan dan pada persamaan disibtitusikan maka

di peoleh :

e. Kasus ± kasus rangkaian ac:

- Mengandung R, L, dan C p X = p

- Mengandung R, dan L p X = p

-

Mengandung R, dan Cp

X = p

- Mengandung L, dan C p R = 0; X = p

f. Resonansi rangkaian RLC

�� ,



Sudut fase bernilai positif karena tegangan mendahului arus dan

rangakaian disebut induktif. Atau, sudut fase bernilai negatif

karena tegangan telamabat terhadap arus dan rangkaian disebut

resitif. Jika reaktansi induktif sama dengan reaktasi kapasitif, sudut

fase bernilai 0 dan impedensi rangkaian sama dengan hambatan

rangkaian, dengan kata lain, tegangan sefase dengan arus dan

rangkaian disebut resitif.

g. Kuat arus dan impedansi rangkaian RLC pada keadaan resonansi.

Impedansi Rangkaian �� (nilai

maksimum)

Kuat arus (nilai maksimum)

h. Penerapan resonansi pada isolalator dan rangkaian penala

- Isolator

Untuk mengangkat getaran listrik audio (dibawah 20Hz),

diperlukan getaran listrik frekwensi radio (diatas 20k Hz). Ini

dilakukan agar dapat menghantarkan suara ketempat yang jauh.

Rangkaian yang menghasilkan getaran listrik pada radio adalah

rangkaian isolator.

- Rangkaian penala berfungsi untuk memilih suatu gelombang

radio dari banyak gelombang radio yang ada.

Arief Final.

Documents

Transcript of Arief Final.