Bab 1 kemagnetan

MGMP IPA FISIKA SMP Kelas IX Semester Genap Kab. Lamongan 1

PENASEHAT :Drs. H. Mu’ad, SE, MM, M.Pd

PEMBINA :MKKS Kabupaten Lamongan

PENELAAH : H. M. Ubaidillah Ma’shum, M.Pd

REDAKSI PELAKSANA :H. Suwignyo, SE

TEAM PENULIS NASKAH :Mujianto, S.Pd

Mudzakkir, S.PdSyamsiyah, S.Si

TEAM EDITINGMusyawarah Guru Mata Pelajaran (MGMP) IPA Fisika SMP Negeri

Kabupaten Lamongan

DESIGN GRAFIS / ILLUSTRATOR :Hj. Merry Sulistyowati, S.Pd

Dariyat Mono MMoh. Zaed

SETTING / LAY OUT :Murtadlo Husni

Moch. Arief SulistionoAhmad Muklisin

PENERBIT DAN PERCETAKAN

KARYA PUSTAKA MANDIRIDs. Puter, RT 3/1 Kembangbahu Lamongan

Telp. (0322) 7709612, 08121795468

KATA PENGANTAR

Assalamualaikum Wr. Wb.

Puji syukur senantiasa kami panjatkan kepada Allah SWT, karena atas segala limpahan rahmat dan karunia-Nya kami dapat menyelesaikan Materi & soal Latihan FISIKA Kelas IX Semester Genap 2009/2010 SMP Negeri se Kabupaten Lamongan dengan baik.

Kami berupaya bersama-sama seluruh guru bidang studi FISIKA di Kabupaten Lamongan memecahkan hambatan dalam pengajaran di sekolah dengan menyusun bahan perlengkapan ajar sejenis materi dan latihan soal ini, mudah-mudahan sedikit membantu kesulitan tersebut.

Bahan ajar ini merupakan bahan pelengkap ajar yang disesuaikan dengan Kurikulum Tingkat Satuan Pendidikan tahun 2006 (KTSP). Berdasarkan kondisi di lapangan model pelengkap ajar seperti ini sangat membantu baik oleh guru lebih-lebih oleh siswa, mengingat materi ajar yang sangat padat dengan keterbatasan waktu dan sarana pembelajaran di sekolah juga belum memadai.

Bahan ajar ini disusun dengan mengedepankan berbagai aspek belajar siswa yang baru "student oriented" yaitu belajar berpusat pada siswa dengan langkah-langkah :

Pemilihan materi pokok ajar (materi essensial) Bentuk pelatihan bervariasi penggunaan media pembelajaran.Evaluasi dan pengayaan yang terukur. Semoga bahan ajar ini dapat meningkatkan

motivasi belajar siswa dan dapat meningkatkan prestasi belajarnya.

Wassalamualaikum Wr. Wb.

Lamongan, Januari 2010

PENULIS

A. KEMAGNETAN

Magnet

Kata Magnet berasal dari kata Magnesia, yaitu suatu daerah yang termasuk wilayah

kerajaan Yunani kuno tempat ditemukannya batuan yang dapat menarik benda-benda dari

besi beberapa abad sebelum masehi.

Dengan perkembangan dan kemajuan teknologi manusia dapat menciptakan magnet

yang berasal dari besi, baja, dan campuran beberapa logam lainnya untuk memenuhi

kebutuhannya.

Pengelompokan magnet dapat dibedakan atas:

1. Menurut bentuknya: magnet batang, magnet silinder, magnet jarum dan magnet ladam.

2. Menurut asalnya: magnet alami dan magnet buatan.

3. Menurut sifat kemagnetannya: magnet tetap (permanen) dan magnet sementara

(remanen).

Magnet alam adalah magnet yang ditemukan di alam, biasanya berupa batuan yang dapat

menarik besi yang ada di dekatnya.

Magnet buatan adalah magnet-magnet yang sengaja dibuat oleh manusia untuk memenuhi

kebutuhan hidupnya. Magnet jenis ini biasanya dibuat dari besi atau baja.

Magnet tetap atau magnet permanen adalah magnet-magnet yang mempunyai sifat

kemagnetan yang sukar dihilangkan. Magnet jenis ini biasanya dibuat dari baja.

Magnet sementara adalah magnet-magnet yang mempunyai sifat kemagnetan yang mudah

hilang/dihilangkan karena suatu sebab.

MGMP IPA FISIKA SMP Kelas IX Semester Genap Kab. Lamongan2

Standar Kompetensi: 4. Memahami konsep kemagnetan dan penerapannya dalam kehidupan sehari-hari.

Kompetensi Dasar: 4.1 Menyelidiki gejala kemagnetan dan cara membuat magnet4.2 Mendeskripsikan pemanfaatan kemagnetan dalam produk teknologi 4.3 Menerapkan konsep induksi elektromagnetik untuk menjelaskan prinsip kerja beberapa alat yang

memanfaatkan prinsip induksi elekstromagnetik.

Ringkasan MateriRingkasan Materi

Benda Magnetik dan benda Non Magnetik

Benda-benda yang ada di sekitar kita berdasarkan sifat kemagnetannya dapat dibedakan

menjadi 2 macam, yaitu:

1. Benda Magnetik

Benda magnetik adalah benda-benda yang dapat dipengaruhi (ditarik/ditolak) oleh

magnet.

Benda magnetik dapat dibedakan menjadi 3 yaitu:

a. Feromagnetik, yaitu benda-benda yang dapat ditarik kuat oleh magnet dan dapat

dibuat menjadi magnet.

Contoh: besi, baja, cobalt, nikel

b. Paramagnetik, yaitu benda-benda yang ditarik lemah oleh magnet dan tidak dapat

menjadi magnet.

Contoh: mangan, platina, aluminium dan uranium

c. Diamagnetik, yaitu benda-benda yang seolah-olah ditolak oleh magnet dan tidak

dapat dibuat menjadi magnet.

Contoh: bismut, seng, emas

2. Benda non Magnetik

Benda non magnetik adalah benda-benda yang tidak dapat ditarik oleh magnet.

Contoh: kertas, kayu, plastic, kaca

Cara membuat Magnet

Untuk membuat magnet dapat dilakukan dengan 3 cara sebagai berikut:

1. Dengan cara menggosok, yaitu: menggosokkan ujung magnet permanen pada

permukaan benda bahan magnet, misalnya besi digosok dengan magnet yang arah sama

dan berulang-ulang.

Bahan magnet ini akhirnya bersifat seperti magnet batang yang mempunyai dua kutub,

dan kemagnetannya bersifat permanen.

2. Dengan mengalirkan arus listik DC/electromagnet, yaitu: mengalirkan arus lstrik

pada kumparan yang di bagian tengahnya dimasukkan inti besi (misal paku yang besar).

Magnet yang dibuat dengan cara ini mempunyai sifat kemagnetan yang remanen, artinya

hanya bersifat sebagai magnet sewaktu dialiri arus listrik saja. Kutub magnet yang

diperoleh dapat ditentukan dengan menggunakan kaidah tangan kanan Oerstead. (di

bahas berikutnya).

3. Dengan cara induksi magnet yaitu: mendekatkan benda yang bukan magnet dengan

magnet permanen sehingga benda tersebut akan bersifat sebagai magnet.


Gambar cara membuat magnet

Sifat kemagnetan suatu benda akan berkurang atau hilang jika mengalami hal-hal sebagai

berikut

1. Sering jatuh

2. Sering dipukul-pukul

3. Dibakar atau dipanaskan pada suhu yang tinggi.

4. Sering dialiri arus AC

5. Penyimpanan magnet yang salah (penyimpanan magnet haruslah berpasangan dengan

posisi kutub berlawanan dan harus dikunci dengan batang besi biasa). Dengan demikian

garis gaya magnetnya akan berputar di dalam magnet saja).

Sifat-sifat Magnet

Sebuah benda dapat dikatakan Magnet bila mempunyai sifat-sifat sebagai berikut:

1. Dapat menarik benda-benda magnetik.

2. Mempunyai dua kutub yaitu kutub utara dan kutub selatan.

3. Bagian kutub magnet mempunyai gaya tarik terbesar.

4. Berlaku hukum utama kemagnetan yaitu:

a. Kutub magnet senama/sejenis bila didekatkan akan tolak-menolak.

b. Kutub magnet tak senama/tak sejenis bila didekatkan akan tarik-menarik.

Magnet Elementer

Untuk menerangkan beberapa hal tentang kemagnetan seorang fisikawan yang bernama

Weber menyusun hipotesisnya sebagai berikut:


1. Besi atau baja terdiri dari atom-atom magnetik yang disebut magnet elementer yang

mempunyai kutub utara dan kutub selatan.

2. Magnet elementer pada besi mudah diarahkan sehingga dengan mudah dapat dibuat

menjadi magnet, sedangkan pada baja magnet elementernya sukar diarahkan sehingga

sulit untuk dibuat menjadi magnet.

3. Pada besi bukan magnet, magnet elementernya tidak teratur dan berbentuk lingkaran-

lingkaran tertutup.

4. Bila sebatang magnet dipotong menjadi dua atau lebih maka bagian-bagian itu akan

merupakan magnet baru.

Pada prinsipnya membuat magnet adalah suatu proses penyearahan/pengaturan posisi

magnet elementer sehingga teratur dan terarah susunan kutub magnetnya. Besi mudah

menjadi magnet dibandingkan dengan baja karena magnet elementer pada besi mudah diatur

dan diarahkan, sedangkan pada baja sukar, sehingga sifat kemagnetan besi mudah hilang

dibandingkan baja.

Medan Magnet

Medan magnet adalah suatu daerah yang masih dapat dipengaruhi oleh gaya magnet.

Pola medan magnet berupa garis khayal berbentuk lengkung yang berasal dari kutub utara

menuju kutub selatan magnet. Pola bentuk ini biasanya disebut garis gaya magnet atau fluk

magnetik.


Kemagnetan Bumi

Bumi dapat dianggap sebagai magnet raksasa yang mempunyai kutub utara dan kutub

selatan. Kutub utara magnet bumi terletak di sekitar kutub selatan bumi dan kutub selatan

magnet bumi berada di sekitar kutub utara bumi. Letak kutub-kutub magnet bumi tidak

berhimpitan dengan kutub-kutub bumi. Hal ini berarti arah yang ditunjukkan oleh jarum

kompas tidak tepat pada arah utara selatan bumi tetapi agak menyimpang dari arah utara

selatan bumi.

Sudut penyimpangan yang dibentuk oleh jarum kompas terhadap arah selatan bumi

disebut sudut deklinasi. Bila kutub utara jarum kompas menyimpang ke arah timur (ke

kanan) maka sudut deklinasinya positif, dan sebaliknya bila kutub utara jarum kompas

menyimpang ke arah barat (ke kiri) maka sudut deklinasinya negatif. Bila beberapa daerah

mempunyai sudut deklinasi yang sama disebut Isogon. Besar sudut deklinasi suatu tempat

berubah-ubah dari tahun ke tahun.


Selain membantuk sudut terhadap arah utara selatan bumi, jarum kompas juga

membentuk sudut terhadap bidang datar. Sudut kemiringan yang dibentuk oleh jarum

kompas terhadap bidang datar disebut sudut inklinasi. Sudut inklinasi positif terjadi bila

kutub utara jarum kompas menunjuk kea rah bawah dan sebaliknya sudut inklinasinya

negatif bila kutub utara jarum kompas menunjuk ke arah atas.

Beberapa tempat yang memiliki sudut inklinasi yang sama disebut Isoklin. Di daerah

kutub mempunyai sudut inklinasi maksimum sebesar 900, sedangkan pada daerah

katulistiwa mempunyai sudut inklinasi minimum sebesar 00, sehingga daerah katulistiwa

disebut juga daerah aklin.

Kegiatan Siswa 1

KLASIFIKASI ZAT

BERDASARKAN SIFAT KEMAGNETANNYA

KEGIATAN I

I. Tujuan: Membedakan benda-benda yang bersifat magnetik dan non magnetik.

II. Alat dan bahan:

1. Magnet batang/silinder/U 7. Kaca

2. Besi 8. Plastik

3. Baja 9. Kayu

4. Aluminium 10. Isi pensil

5. Tembaga 11. Kertas

6. Emas 12. Karet

III. Cara kerja

Dekatkan ujung magnet pada masing-masing bahan yang tersedia dan berikan tanda ( ) pada

tabel berikut!


Bahan Dapat ditarik magnet Tidak dapat ditarik magnet

Besi

Baja

Aluminium

Tembaga

Emas

Kaca

Kayu

Isi pensil

Kertas

Karet

..........................................

..........................................

..........................................

..........................................

..........................................

..........................................

..........................................

..........................................

..........................................

..........................................

........................................

........................................

........................................

........................................

........................................

........................................

........................................

........................................

........................................

........................................

IV. Permasalahan:

1. Apakah semua bahan dapat ditarik oleh magnet?

Jawab : ......................................................................................................................................

2. Sebutkan bahan-bahan yang termasuk magnetik!

Jawab : ......................................................................................................................................

3. Sebutkan bahan-bahan yang termasuk non magnetik!

Jawab : .....................................................................................................................................

V. Kesimpulan:

1. Magnet adalah............................................................................................................................

2. Bahan Magnetik adalah..............................................................................................................

3. Bahan non magnetik adalah.......................................................................................................

KEGIATAN 2

I. Tujuan: Membuat magnet dengan cara menggosok, mengalirkan arus listrik DC dan induksi

magnet.

II. Alat dan Bahan:

1. Magnet batang 5. Baterai

2. Paku besi besar 6. Paku kecil

3. Paku baja besar 7 Statif dan penjepit

4. Kawat tembaga berisolasi 8. Piasu kecil/silet

III. Cara Kerja

Kegiatan A (membuat magnet dengan cara menggosok)

Ambillah logam besi/paku besi besar, kemudian dekatkan ke paku-paku kecil, apa yang

terjadi?


Dengan sebuah magnet, gosoklah logam besi/paku besi besar tersebut dengan gerakan

searah beberapa kali, kemudian logam besi/paku besi besar tersebut dekatkan ke paku-paku

kecil, apa yang terjadi?

Ulangi kegiatan di atas dengan menggunakan logam baja/paku baja besar.

IV. Tabel Pengamatan

Tulis hasil pengamatan pada tabel!

No. Keadaan calon magnet Calon magnet terhadap paku kecil Keterangan

1.

2.

3.

4.

Besi sebelum digosok

Besi sesudah digosok

Baja sebelum digosok

Baja sesudah digosok

........................................................

........................................................

........................................................

........................................................

.................................

.................................

.................................

.................................

V. Pertanyaan:

1. Bahan apakah yang mudah dijadikan magnet?..........................................................................

Serta bagaimana sifat kemagnetannya?.....................................................................................

2. Untuk membuat magnet permanen dipergunakan bahan...........................................................

Sedangkan untuk membuat magnet sementara dipergunakan bahan ........................................

VI. Kegiatan B (mengalirkan arus listrik DC)

Lilitkan kawat tembaga berisolasi pada paku besar, kemudian dekatkan ke paku-paku kecil,

apa yang terjadi?........................................................................................................................

Kupaslah bagian ujung-ujung kawat dengan pisau kecil (silet) kemudian hubungkan dengan

kutub-kutub baterai dan dekatkan ujung paku besar ke paku-paku kecil. Apa yang terjadi?

....................................................................................................................................................

Putuskan hubungan kawat tembaga dengan kutub-kutub baterai. Apa yang terjadi?................

VII. Permasalahan

1. Bilamana paku besar bersifat magnet?

Jawab: .....................................................................................................................................

2. Bila tegangan baterai diperbesar dengan menambah jumlah baterai, adakah pengaruhnya

terhadap sifat kemagnetan paku?

Jawab: .....................................................................................................................................

3. Bila jumlah lilitan diperbanyak, adakah pengaruhnya terhadap sifat kemagnetan paku?

Jawab: .....................................................................................................................................


VIII. Kegiatan C (Induksi Magnet)

Pasangkan paku besar pada tiang dengan penjepit, kemudian dekatkan ke paku-paku kecil, apa yang terjadi?..........................................................................................................................................................................................................................................................

Dekatkan salah satu ujung magnet pada paku besar, kemudian dekatkan ujung paku besar dengan paku-paku kecil, apa yang terjadi?............................................................................................................................................................................................................................

Jauhkan magnet dari paku besar, apa yang terjadi pada paku-paku kecil? ...........................................................................................................................................................................

IX. Kesimpulan:

1. Tiga cara membuat magnet yaitu: ................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................

2. Magnet permanen dapat dibuat dengan cara..........................................................................3. Sedangkan magnet sementara (remanen) dibuat dengan cara...............................................

LATIHAN SOAL

A. Pilihlah salah satu jawaban yang benar!1. Logam di bawah ini yang sulit untuk dibuat magnet, tetapi setelah menjadi magnet sulit

untuk dihilangkan adalah logam......a. besi b. baja c. tembaga d. aluminium

2. Agar besi/baja bisa menjadi magnet, bisa kita lakukan dengan cara......a. dipanaskan c. dialiri listrik b. dipukul d. digosok dengan magnet

3. Benda yang mudah ditarik oleh magnet disebut......a. feromagnetik c. diamagnetik b. non magnetik d. paramagnetik

4. Bahan di bawah ini yang dapat ditarik magnet adalah......a. kayu, plastik c. aluminium, plastikb. besi, paku, silet d. tembaga, aluminium

5. Di bawah ini suatu cara untuk menghilangkan sifat magnetan, kecuali......a. dipanaskan c. digosok magnetb. dialiri arus listrik AC d. dipukul

6. Besi lebih mudah dibuat magnet dari pada baja, karena......a. magnet elementer baja mudah berubah arahb. magnet elementer besi sulit berubah arah


c. magnet elementer besi mudah berubah arahd. magnet elementer besi dan baja sulit berubbah arah

7. Benda benda non magnetik adalah benda benda yang......a. mudah ditarik oleh magnet c. dapat dibuat magnetb. ditolak oleh magnet d. tidak terpengaruh oleh kemagnetan

8. Sudut antara jarum kompas dengan arah utara selatan yang sebenarnya disebut......a. inklinasi c. kutubb. deklinasi d. bumi

9. Jika sebatang magnet dipotong menjadi tiga bagian, maka bagian yang tengah......a. tidak bersifat magnet c. hanya memiliki kutub selatanb. hanya memiliki kutub utara d. memliki kutub utara dan kutub selatan

10. Daerah pada magnet yang gaya magnetnya terkuat disebut......a. magnet b. medan magnetc. kutub magnet d. garis gaya magnet

B. Jawablah pertanyaan di bawah ini dengan benar!1. Jelaskan yang dimaksud:

a. Feromagnetik:......................................................................................................................contohnya.............................................................................................................................

b. Paramagnetik:......................................................................................................................contohnya ............................................................................................................................

c. Diamagnetik:........................................................................................................................contohnya ............................................................................................................................

2. Apa yang dimaksud dengan: a. Magnet sementara/permanen:..............................................................................................b. Magnet sementara/remanen:................................................................................................c. Magnet buatan:.....................................................................................................................

3. Sebutkan magnet menurut bentuknya!Jawab: .......................................................................................................................................

........................................................................................................................................4. Sebutkan 3 cara membuat magnet dan tentukan pula kutub-kutub yang terjadi berdasarkan

prosesnya!Jawab: .......................................................................................................................................

........................................................................................................................................5. Sifat kemagnetan suatu benda akan hilang atau melemah. Sebutkan cara untuk

menghilangkan sifat kemagnetan benda!Jawab: ........................................................................................................................................

........................................................................................................................................


B. ELEKTROMAGNET

Elektromagnet adalah magnet yang terjadi karena pengaruh dari medan listrik pada kawat

penghantar yang dialiri oleh arus listrik.

Peristiwa elektromagnet pertama kali diketemukan oleh seorang ahli yang bernama Hans

Christian Oersted dengan melakukan percobaan sebagai berikut: kompas didekatkan pada kawat

penghantar yang dialiri oleh arus listrik, ternyata jarum kompas tertolak. Hal ini membuktikan

bahwa di sekitar kawat penghantar yang dialiri arus listrik terdapat medan magnet.

Untuk menentukan arah medan magnet dapat digunakan aturan tangan kanan sebagai

berikut ini:

Jika Ibu jari menunjukkan arah arus listrik, maka

Empat jari yang tergenggam menunjukkan arah medan magnet.

Selain dengan aturan di atas arah medan magnet dapat ditentukan dengan aturan alat

penarik sumbat botol (penarik gabus) seperti gambar di bawah ini:


Menurut Oersted besar medan magnet pada suatu kawat penghantar ditentukan oleh:

1. Besar kuat arus listrik yang mengalir.

2. Jarak kawat penghantar terhadap titik tertentu.

Elektromagnet pada kumparan

Bila arus listrik dialirkan pada kumparan, maka ujung-ujung kumparan akan menjadi

kutub-kutub magnet. Untuk menentukan letak kutub-kutub magnet dapat digunakan aturan

tangan kanan, yaitu:

1. sesuai kaidah tangan kanan Oerstead

sebagaimama tersebut di atas, atau

2. - Jika empat jari menunjukan arah arus

pada kumparan, maka

- Ibu jari menunjuk kutub Utara

Keuntungan Elektromagnet

Dengan mengatur besar kecilnya arus listrik yang mengalir pada kumparan akan

mendapatkan beberapa keuntungan antara lain:

1. kekuatan kutub magnetnya dapat diubah-ubah

2. sifat kemagnetannya dapat dihilangkan dan dimunculkan.

3. kutub magnet dapat diubah-ubah dengan mengubah arah arus listrik.

4. dapat dibuat dalam beberapa bentuk dan ukuran.

Prinsip elektromagnet banyak dimanfaatkan dalam pembuatan alat-akat yang

menggunakan listrik.

Contoh: - bel listrik - pesawat relay - telegraf

- telepon - katrol magnet


GAYA LORENTZ

Untuk menunjukkan adanya gaya yang bekerja pada kawat penghantar yang berada di

dalam medan magnet, dapat digunakan alat-alat seperti pada gambar di bawah ini.

Bila arus listrik mengalir pada kawat

penghantar maka kawat tersebut akan

mendapatkan gaya ke arah atas atau ke bawah

sesuai arah arus listrik dan arah medan

magnet. Gaya yang menyebabkan kawat

penghantar tertolak disebut Gaya Lorentz.

Arah gaya Lorentz dapat ditentukan dengan

menggunakan aturan tangan kanan, seperti

gambar berikut ini:

i = menunjukkan arah arus listrik

B = menunjukkan arah medan magnet

F = menunjukkan arah gaya Lorentz

Gaya Lorentz dimanfaatkan dalam pembuatan motor listrik dan alat ukur listrik.


Kegiatan Siswa 3

SIFAT MAGNET

I. Tujuan: 1. Menentukan kutub-kutub magnet.

2. Mengetahui pengaruh medan magnet bumi terhadap magnet

3. Mengetahui sifat-sifat magnet

II. Alat dan bahan:

1. Statip 1 buah 3. Benang besar

2. Paku-paku kecil 4. Magnet batang 2 buah

III. Cara kerja

1. Letakkan sebuah magnet batang pada paku-paku kecil yang jumlahnya banyak di atas

kertas, lalu tariklah magnet batang ke atas!

Perhatikan pada bagian mana magnet yang tertempeli paku-paku kecil dalam jumlah

banyak?

Apakah semua bagian magnet tertempeli paku-paku kecil?

Bagian manakah yang punya gaya tarik terbesar?

2. Gantungkan sebuah magnet batang dengan tali pada statip, sehingga magnet bisa bebas

bergerak!

3. Tunggu sampai magnet batang diam, dan perhatikan arah yang ditunjuk magnet batang

tersebut!

4. Beri tanda U untuk bagian ujung magnet yang menunjukkan arah utara dan S untuk arah

selatan!

5. Dekatkan kutub magnet yang senama dengan magnet lain yang sudah diketahui kutubnya.

Apa yang terjadi?

IV. Pertanyaan

1. Mengapa magnet batang yang digantung tersebut bisa menunjuk arah utara dan selatan?

...................................................................................................................................................

2. Mengapa ujung magnet yang menunjuk arah utara diberi nama kutub utara dan yang

menunjuk arah selatan diberi nama kutub selatan?

....................................................................................................................................................

3. Mengapa arah yang ditunjukkan oleh magnet batang tidak sesuai dengan arah kutub?

....................................................................................................................................................

4. Apa yang terjadi bila dua kutub magnet yang senama didekatkan?

....................................................................................................................................................

5. Apa yang terjadi bila dua kutub magnet yang berlawanan saling didekatkan?

....................................................................................................................................................


Kegiatan Siswa 4

MEDAN MAGNET

I. Tujuan: 1. Membuktikan adanya garis-garis magnet.

2. Mengetahui adanya medan magnet.

3. Mengetahui mengapa kutub-kutub magnet sejenis tolak-menolak dan kutub tak

sejenis tarik-menarik.

II. Alat dan Bahan:

1. Serbuk biji besi

2. Kertas HVS putih 1 lembar

3. Magnet batang 2 buah

III. Cara Kerja

1. Letakkan sebuah magnet batang di atas meja dan tutuplah dengan kertas HVS!

2. Taburkan serbuk besi sedikit demi sedikit di atas magnet yang tertutup kertas tersebut. Apa

yang terjadi?

3. Beri tanda U untuk ujung magnet yang menunjukkan arah utara dan S untuk ujung yang

menunjukkan arah selatan pada masing-masing magnet!

4. Dekatkan 2 kutub magnet yang tidak senama, tutuplah dengan kertas HVS lalu taburkan

serbuk besi. Perhatikan pola garis yang terbentuk!

5. Dekatkan 2 kutub magnet yang senama, tutuplah dengan kertas HVS lalu taburkan serbuk

besi. Perhatikan pola garis yang terbentuk!

IV. Pertanyaan

1. Bentuk pola apakah yang timbul setelah serbuk besi ditaburkan di atas kertas HVS yang di

bawahnya terdapat magnet batang?

Jawab: .......................................................................................................................................

2. Tahukah kamu kemana arah garis gaya magnet yang berpola tersebut?

Jawab: .......................................................................................................................................

3. Gambarlah arah garis gaya magnet untuk cara kerja no. 2, 4 dan 5!

Jawab: .......................................................................................................................................

Kegiatan Siswa 5

GAYA LORENTZ

I. Tujuan:

- Siswa dapat menjelaskan yang mempengaruhi besarnya Gaya Lorentz.

- Siswa dapat menuliskan rumus Gaya Lorentz.


II. Bahan dan alat:

1. Magnet U yang kuat (alnico) 1 buah 4. Statif 2 buah

2. Power suply 1 buah 5. Saklar 1 buah

3. Kabel penghubung secukupnya 6. Kertas aluminium 1 cm x 40 cm 1 buah

III. Cara kerja

1. Rangkailah alat dan bahan di atas seperti pada gambar!

2. Amati kedudukan kertas sehingga arus mengalir dan amati gerakan kertas aluminium

tersebut kemanakah gerakan kertas aluminium itu?

Jawab: .......................................................................................................................................

3. Tutuplah saklar sehingga arus mengalir dan amati gerakan kertas aluminium tersebut. Ke

manakah gerakan kertas aluminium tersebut?

Jawab: .......................................................................................................................................

4. Ulangi percobaan Nomor 3 dengan mengubah arah arus. Ke manakah gerakan kertas

alumunium itu?

Jawab: .......................................................................................................................................

5. Ulangi percobaan Nomor 4 dengan mengubah medan magnet. Ke manakah gerakan kertas

alumunium itu?

Jawab: .......................................................................................................................................

6. Ulangi percobaan Nomor 5 dengan mengubah arah arus. Ke manakah gerakan kertas

aluminium itu?

Jawab: .......................................................................................................................................

7. Dari hasil percobaan di atas, kertas aluminium mendapat gaya Lorentz. Hubungkan antara

Gaya Lorentz, arah medan magnet dan arah arus dinyatakan dengan tangan kanan seperti

pada gambar!..............................................................................................................................

8. Ibu jari menunjukkan arah ........................................................................................................

Telunjuk menunjukkan arah .....................................................................................................

Jari tengah menunjukkan arah ..................................................................................................


IV. Kesimpulan

1. Gaya yang dialami oleh penghantar berarus di dalam medan magnet disebut..........................

2. Besarnya Gaya Lorentz bisa dirumuskan sebagai berikut:

F = ……………x …………… x ……………..

Keterangan:

F = ……………….dengan satuan …………….

B = ……………….dengan satuan …………….

I = ………………..dengan satuan …………….

l = ………………. Dengan satuan …………….

LATIHAN SOAL

A. Pilihlah jawaban yang paling benar !

1. Bagian magnet yang paling kuat untuk menarik serbuk besi adalah bagian......

a. salah satu ujung magnet c. kedua ujung magnet

b. tengah-tengah magnet d. seluruh bagian magnet

2. Daerah di sekitar magnet yang masih dipengaruhi oleh gaya magnet disebut......

a. garis gaya magnet c. sudut inklinasi

b. medan magnet d. sudut deklinasi

3. Bentuk garis gaya magnet adalah garis khayal yang bebentuk......

a. garis lengkung dai kutub U ke kutub S

b. garis melingkar-lingkar

c. garis lurus dari kutub U ke kutub S

d. garis lurus dan garis lengkung

4. Penyimpangan jarum kompas terhadap arah utara selatan yang sebenarnya disebut sudut......

a. deviasi c. inklinasi

b. deklinasi d. disperse

5. Bila inklinometer dibawa ke kutub magnet bumi maka besar sudut inklinasinya akan

mencapai......

a. 00 c. 600

b. 300 d. 900

6. Besar medan magnet di sekitar kawat berarus listrik dipengaruhi oleh......

a. jarak terhadap kawat berarus c. besar kawat penghantar

b. besar kuat arus listrik d. jawaban a dan b benar

7. Di bawah ini alat-alat yang menggunakan prinsip elektromagnet, kecuali......

a. bel listrik c. telepon

b. pesawat relay d. rice cooker


8. Gaya Lorentz dimanfaatkan pada pembuatan......a. motor listrik dan bel listrik b. motor listrik dan alat ukur listrik c. dinamo dan bel listrik d. dinamo dan motor listrik

B. Jawablah pertanyaan di bawah ini dengan benar!1. Magnet batang yang digantung bebas akan selalu menunjukkan arah......................................2. Kutub selatan magnet bumi berada di sekitar............................................................................3. Sudut deklinasi positif dan sudut deklinasi negatif terjadi bila.................................................4. Besar Gaya Lorentz dipengaruhi oleh 3 faktor yaitu:

a. ..............................................................................................................................................b. ..............................................................................................................................................c. ..............................................................................................................................................

5. Jelaskan bagaimana prinsip kerja bel listrik!....................................................................................................................................................

ULANGAN HARIAN

I. Pilihlah salah satu jawaban yang benar!1. Besi lebih mudah dibuat magnet dibandingkan baja karena magnet-magnet elementer

baja......a. mudah diputar dan mudah teratur c. sukar diputar dan mudah teraturb. mudah diputar dan sukar teratur d. sukar diputar dan sukar teratur

2. Benda-benda non magnetik adalah benda-benda......a. dapat dibuat magnet c. tidak dapat dibuat magnet b. ditolak oleh magnet d. ditarik oleh magnet

3. Berikut ini cara-cara membuat magnet, kecuali......a. digosok dalam satu arah c. dibakar b. dialiri arus DC (elektromagnet) d. induksi magnet

4. Bagian magnet yang mempunyai gaya tarik terbesar adalah .......a. bagian sumbu magnet c. bagian ujung-ujung magnet b. bagian tengah magnet d. bagian gigi magnet

5. Daerah-daerah yang mempunyai sudut deklinasi yang sama disebut......a. isoklin c. isogonb. isobar d. isotherm

6. Prinsip-prinsip elektromagnet banyak diterapkan pada pembuatan alat-alat...... a. dinamo sepeda c. bel listrik b. transformator d. kipas angin


7. Daerah yang masih dipengaruhi oleh gaya magnet disebut......

a.. medan listrik c. tempat magnet

b. medan magnet d. garis gaya magnet

8. Bila dalam sebuah kumparan yang berarus listrik disisipkan sebuah besi lunak maka

kemagnetannya akan......

a. berkurang c. tetap

b. bertambah d. hilang

9. Besar medan magnet di sekitar kawat berarus adalah......

a. berbanding lurus dengan kuat arus listrik

b. berbanding lurus dengan jaraknya

c. berbanding terbalik dengan kuat arus listrik

d. berbanding terbalik dengan kuadrat jarak

10. Penghantar berarus listrik yang dilewatkan pada medan magnet akan mendapatkan gaya......

a. Oersted b. Lorentz c. Archimedes d. Pascal

11. Besar gaya Lorentz pada kawat penghantar dipengaruhi oleh......

a. panjang kawat c. jenis kawat

b. luas penampang kawat d. tegangan kawat

12. Besar Gaya Lorentz dapat dirumuskan......

a. F = B/il b. F = i/Bl c. F = Bil d. F = l/Bi

13. Penghantar yang panjangnya 100 m berada pada medan magnet yang besarnya 20 T dengan

kuat arus yang mengalir sebesar 5 A, maka besar gaya Lorentznya......

a. 125 N b. 500 N c. 750 N d. 1000 N

14. Prinsip gaya Lorentz dimanfaatkan dalam pembuatan......

a. telepon b. pesawat relay c. alat ukur listrik d. bel listrik

15. Pernyataan berikut yang tidak menambah kekuatan elektromagnet adalah......

a. memperbesar arus listrik c. mengubah arah arus

b. memberi inti besi pada kumparan d. menambah jumlah lilitan

II. Jawablah soal-soal berikut ini dengan singkat dan tepat!

1. Sebutkan dan Jelaskan 3 cara membuat magnet!

a. ..............................................................................................................................................

b. ..............................................................................................................................................

c. ..............................................................................................................................................

2. Sebutkan keuntungan elektromagnet!

a. ..............................................................................................................................................

b. ..............................................................................................................................................

c. ..............................................................................................................................................


3. Jelaskan hipotesis Weber tentang kemagnetan!

a. ..............................................................................................................................................

b. ..............................................................................................................................................

c. ..............................................................................................................................................

4. Sebutkan letak kutub utara magnet bumi dan kutub selatan magnet bumi!

Jawab: .......................................................................................................................................

........................................................................................................................................

5. Sebutkan cara cara memperkuat elektromagnet!

Jawab: .......................................................................................................................................

........................................................................................................................................

6. Sebutkan cara untuk menghilangkan sifat kemagnetan!

a. ..............................................................................................................................................

b. ..............................................................................................................................................

c. ..............................................................................................................................................

d. ..............................................................................................................................................

e. ..............................................................................................................................................

7. Sebuah kawat penghantar panjangnya 8 m dialiri listrik sebesar 2 A. Bila besar gaya Lorentz

320 N, berapakah besar medan magnetnya?

Jawab: .......................................................................................................................................

........................................................................................................................................

C. INDUKSI ELEKTROMAGNETIK

Gaya Gerak Listrik Induksi

Telah dipelajari sebelumnya bahwa arus listrik dapat menghasilkan medan magnet

(menurut Oerstead). Bisakah terjadi hal yang sebaliknya? yaitu ”medan magnet dapat

menghasilkan arus listrik”, gejala ini pertama kali dipelajari oleh ahli fisika yang bernama

Michael Faraday.

Jika magnet batang digerakkan keluar masuk

kumparan, ternyata jarum galvanometer akan

mengalami penyimpangan (bergerak), hal ini

menunjukkan adanya arus litrik.

Arus listrik yang diperoleh dengan cara

demikian disebut arus induksi dan GGL

yang dihasilkan disebut GGL Induksi.

Magnet batang dimasukkan ke dalam

kumparan (a) dan reaksi dari perubahan

garis gaya magnet yang terjadi (b)


Timbulnya GGL induksi pada ujung-ujung kumparan dapat dijelaskan sebagai berikut:

a. Jika kutub sebuah magnet dimasukkan ke dalam kumparan, garis–garis gaya yang masuk ke

dalam kumparan bertambah.

b. Jika kutub magnet dikeluarkan dari kumparan, garis-garis gaya di dalam kumparan

berkurang.

c. Jika kutub magnet tidak bergerak/didiamkan, garis-garis gaya di dalam kumparan tetap.

Jadi: timbulnya GGL induksi ialah jika jumlah garis gaya magnet yang masuk kumpuran

mengalami Perubahan

Adapun perubahan jumlah garis gaya magnet yang masuk kumparan dapat dilakukan dengan

cara-cara berikut:

1. Menggerakkan kumparan di sekitar magnet atau sebaliknya (pada dinamo)

2. Mengalirkan arus bolak balik (AC) pada kumparan primer di dekat kumparan sekunder,

seperti pada trafo.

3. Memutus-mutus arus searah (DC) pada kumparan primer di dekat kumparan sekunder,

seperti pada induktor.

Sedangkan faktor-faktor yang mempengaruhi besarnya GGL induksi pada kumparan adalah:

1. Kecepatan perubahan garis gaya magnet

- Semakin cepat gerak magnet, semakin besar GGL induksi yang timbul

2. Jumlah lilitan yang digunakan

- Semakin banyak jumlah lilitan, semakin besar GGL induk yang timbul

3. Kekuatan magnet

- Semakin kuat magnet, semakin besar GGL induksi yang timbul

4. Inti kumparan

- Jika kumparan diberi inti besi, GGL induksi yang timbul lebih besar dari pada kumparan

tanpa inti

Besarnya GGL induksi yang terjadi dinyatakan dalam persamaan:

Keterangan :

ind = GGL induksi (volt)

N = Jumlah lilitan

= Perubahan garis gaya (webwr)

t = Selang waktu (detik)

Tanda ( - ) menunjukkan arah arus induksi berlawanan dengan arah

penyebabnya.


ind = - N

Bentuk lain rumus untuk menghitung GGL Induksi

Keterangan:

B = Kuat medan magnet (webwr/m2)

L = Panjang penghatar (m)

V = Kecepatan gerak magnet (m/s)

Contoh soal:

1. Sebuah magnet didekat kumparan. Gerakan magnet tersebut menimbulkan perubahan

jumlah garis gaya yang masuk kumparan sebesar 0,5 webwr setiap 3 sekonnya. Jika jumlah

lilitan pada kumparan 600, hitunglah GGL induksi yang terjadi!

Penyelesaian:

Diketahui:

= 0,5 webwr

t = 2 sekon

N = 600 lilitan

Ditanya : ind = …….. ?

Jawab : ind = - N

= - 600

2. Panjang kumparan suatu dinamo sepeda 6 cm, berputar pada medan magnet homogen 5 tesia

dengan kecepatan 12/sekon. Hitung GGL induksi yang dihasilkan dinamo!

Penyelesaian:

Diketahui: L = 6 cm = 0,06 m

B = 5 tesia

V = 12 m/s

Ditanya : ind = …….. ?

Jawab : ind = B . L. V

= 5 tesla x 0,06 m x 12 m/s

= 3,6 volt

Jadi GGL dinamo sepeda adalah 3,6 volt


ind = B .L V

Kegiatan Siswa 6

GAYA GERAK LISTRIK

I. Pendahuluan

Setelah Oerstead menemukan bahwa arus listrik dapat menimbulkan medan magnet, maka

ternyata medan magnet juga dapat menimbulkan terjadinya arus listrik (Faraday).

II. Tujuan

1. Mempelajari terjadi gaya gerak listrik induksi

2. Menemukan faktor-faktor yang mempengaruhi GGL induksi

III. Alat dan Bahan

1. Galvanometer (basic meter) 1 buah 5. Kumparan ± 1000 lilitan 2 buah

2. Kumparan ± 2000 lilitan 1 buah 6. Magnet batang 1 buah

3. Inti besi lunak 2 buah 7. Baterey 2 buah

4. Benang nilon secukupnya

IV. Langkah Kegiatan

1. Susunlah alat-alat seperti pada gambar!

a. Letakkan magnet batang pada lubang kumparan. Apa yang terjadi pada jarum

galvonometer

..............................................................................................................................................

b. Gerakkan magnet batang masuk ke lubang kumparan cepat-cepat. Apa yang terjadi pada

jarum galvonometer?

..............................................................................................................................................

c. Keluarkan magnet batang dari dalam kumparan . Apa yang terjadi pada galvanometer

..............................................................................................................................................

d. Ulangi kegiatan a, b, c dan d dengan mengganti jenis kutub magnatnya. Bandingkan

simpangan jarum galvanometer dengan kegiatan sebelumnya?

Kesimpulan:.........................................................................................................................

..............................................................................................................................................

..............................................................................................................................................


2. Kegiatan II

a. Keluar masukkan magnet batang ke dalam kumparan dengan kecepatan yang berbeda-

beda (makin cepat). Lihat jarum galvanometer, bagaimana penyimpangannya?

..............................................................................................................................................

..............................................................................................................................................

b. Lakukan kegiatan 2a dengan mengganti kumparan yang lain, dengan jumlah kumparan

maikn banyak. Lihat jarum galvanometer bagaimana penyimpangannya?

..............................................................................................................................................

.............................................................................................................................................

Kesimpulan: ........................................................................................................................

..............................................................................................................................................

..............................................................................................................................................

3. Kegiatan III

a. Susunlah alat-alat seperti gambar di bawah ini!

b. Susunlah kedua kumparan berhadap-hadapan. Kumparan I dihubungkan ke baterai dan

kumpran II dihubungkan ke galvanometer, amati keadaan jarum galvanometer! Pada

saat arus dihubungkan, apa yang terjadi pada galvanometer!

..............................................................................................................................................

..............................................................................................................................................

c. Putus aliran listrik, lihat jarum galvanometer, bagaimana penyimpangannya?

..............................................................................................................................................

..............................................................................................................................................

d. Sambung dan putuskan arus listrik secara cepat dan berulang-ulang ternyata simpangan

jarum galvanometer!

..............................................................................................................................................

..............................................................................................................................................


e. Masukkan inti besi lunak ke dalam kedua kumparan dan lukan seperti kegiatan 3C.

Catatlah simpangan jarum galvanometer. Bandingkan dengan kegiatan 3C!

..............................................................................................................................................

..............................................................................................................................................

Kesimpulan:.........................................................................................................................

..............................................................................................................................................

..............................................................................................................................................

4. Kegiatan IV

a. Susunlah alat seperti gambar di bawah ini!

Hubungkan kumparan dengan galvanometer. Putar

magnet batang dihadapan kumparan tersebut

dengan jalan menggantungkannya pada sebuah tali

yang dipilin. Lihat simpangan jarum galvanometer

..................................................................................

..................................................................................

..................................................................................

..................................................................................

b. Masukkan inti besi lunak ke dalam kumparan, dan lakukan kegiatan seperti langkah 4°,

ternyata jarum galvanometer.

..............................................................................................................................................

..............................................................................................................................................

V. Tugas/Pertanyaan

1. Apakah yang timbul pada ujung-ujung kumparan jika suatu magnet dimasukkan cepat-cepat

ke dalam kumparan?

....................................................................................................................................................

....................................................................................................................................................

2. Apa yang terjadi jika magnet diam di dalam kumparan?

....................................................................................................................................................

....................................................................................................................................................

3. Apakah syarat terjadinya GGL induksi?

....................................................................................................................................................

....................................................................................................................................................


LATIHAN SOAL

A. Pilihlah satu jawaban yang tepat!

1. Arus induksi pada solenoida dapat ditimbulkan dengan cara berikut, kecuali......

a. memasukkan magnet ke dalam solenoida

b. memperbanyak lilitan solenoida

c. mengeluarkan magnet dari dalam solenoida

d. memutar magnet batang didekat solenoida

2. Agar diujung-ujung kumparan terjadi gaya gerak listrik induksi banyaknya garis gaya yang

berada di dalam kumparan harus......

a. tetap b. berkurang c. bertambah d. berubah

3. Beberapa faktor yang mempengaruhi besarnya GGL induksi elektromagnet......

1. Jumlah lilitan pada kumparan 3. Kecepatan gerak magnet

2. Arah garis gaya magnet 4. Arah lilitan kawat

Yang benar dari pernyataan di atas adalah......

a. 1 dan 3 b. 1 dan 4 c. 2 dan 4 d. 2 dan 3

4. Yang pertama kali menemukan gejala induksi elektromagnetik adalah......

a. George Simon Ohm c. Michael Faraday

b. James Watt d. Hans Christian Oerstred

5. Jika magnet berputar di dalam splenoida, jarum pada galvanometer akan......

a. tetap menunjuk angka nol

b. bergerak ke kanan lalu berhenti

c. bergerak ke kiri terus

d. bergerak ke kanan & ke kiri secara periodik

6. Beda potensial yang ditimbulkan oleh gerakan magnet batang di dalam atau di sekitar

kumparan disebut......

a. beda potensial c. induksi elektromagnet

b. gaya Lorentz d. GGL induksi

7. Perhatikan gambar!

Kumparan A berada di dekat kumparan yang dihubungkan dengan baterai. Arus induksi

terjadi di kumparan A jika arus dalam kumparan B.....

a. diputus c. dihubungkan

b. dialirkan terus d. diputus dan hubungkan


8. Percobaan Faraday awal dibangkitkannya energi listrik dari.....

a. energi panas c. energi mekanik

b. energi potensial d. energi kimia

9. Alat untuk mengukur besar GGL induksi disebut .....

a. voltmeter c. ohmmeter

b. amperemeter d. galvanometer

10. Panjang kumparan suatu dinamo sepeda 6 cm, berputar pada medan magnet 5 tesia dengan

kecepatan 20 m/s GGL induksi yang terjadi adalah.....

a. 0,6 volt b. 6 volt c. 50 volt d. 600 volt

B. Kerjakan dengan tepat!

1. Sebuah kumparan 4000 lilitan, mula-mula melingkupi garis gaya magnet 1500 webwr.

Setelah 3 detik melingkupi 6000 webwr. Hitung GGL induksi yang terjadi!

Jawab: .......................................................................................................................................

.......................................................................................................................................

2. Pada suatu kumparan yang belum diketahui jumlah lilitannya dalam selang waktu 2 detik

terjadi perubahan garis gaya sebesar 4000 webwr. Jika kumparan tersebut menghasilkan

GGL induksi 20.000 volt. Hitunglah jumlah lilitannya!

Jawab: .......................................................................................................................................

........................................................................................................................................

3. Hitunglah besar GGL induksi yang terjadi oleh penghantar yang panjangnya 20 cm yang

bergerak pada medan magnet homogen 0,3 weber/m2 dengan kecepatan 12 m/s!

Jawab: .......................................................................................................................................

........................................................................................................................................

4. Sebuah magnet digerakkan di dekat kumparan. Gerakan magnet tersebut menimbulkan

perubahan banyaknya geris gaya magnet yang dilingkupi kumparan sebesar 0,04 webwr tiap

selang waktu 2 detik. Jika jumlah lilitan kumparan 600 lilitan. Hitunglah besar GGL induksi

yang timbul!

Jawab: .......................................................................................................................................

........................................................................................................................................

5. Sebutkan faktor-faktor yang mempengaruhi besarnya GGL induksi pada kumparan!

Jawab: .......................................................................................................................................

........................................................................................................................................

6. Bilamana magnet batang yang berada di dalam kumparan mengakibatkan GGL induksi pada

kumparan tersebut?

Jawab: .......................................................................................................................................

........................................................................................................................................


Alat-alat yang menggunakan prinsip induksi elektromagnetik:

- Dinamo (generator)

- Transformator (trafo)

- Induktor

1. Dinamo (Generator)

Dinamo atau generator adalah alat untuk menghasilkan energi listrik dengan induksi

elektromagnetik yang mengubah energi makanik menjadi energi listrik.

Prinsip kerja dinamo ada dua macam yaitu:

1. Kumparan berputar di dalam medan magnet

2. Magnet berputar diantara beberapa kumparan

Bagian-bagian dinamo:

1. Rotor : bagian dinamo yang berputar

2. Stator : Bagian dinamo yang diam

Gaya gerak listrik induksi pada generator dapat diperbesar dengan cara:

1. Mempercepat putaran rotor

2. Memperbanyak lilitan kumparan

3. Menggunakan magnet yang lebih kuat

4. Memasukkan inti besi lunak ke dalam kumparan

Macam-macam generator:

1. Generator arus bolak balik (AC)

2. Generator arus searah (DC)

a. Generator arus bolak–balik (AC)

Adalah dinamo yang dapat menghasilkan arus bolak balik atau AC (Alternating

Current). Pada prinsipnya sebuah dinamo terdiri dari sebuah kumparan yang berputar di

dalam medan magnet. Kedua ujung kawat kumparan dihubungkan pada dua buah cincin

tembaga yang disekat satu sama lain. Pada tiap cincin ditempel sekat yang mengambil arus

dari kumparan. Apabila kumparan diputar timbul GGL induksi yang mengalir ke dalam

rangkaian listrik dinamo.

b. Generator arus searah ( DC)

Adalah dinamo yang dapat menghasilkan arus searah atau DC (Direct Current). Pada

dasarnya dinamo arus searah sama dengan dinamo arus bolak balik, hanya pada ujung-ujung

kumparan dipasang cincin belah, yang beekerja sebagai komulator untuk mengubah arus

listrik yang keluar dari dinamo, sehingga arus yang keluar adalah arus searah.


LATIHAN SOAL


1. Bagian dari generator yang berputar disebut......

a. radiator b. rotor c. komulator d. stator

2. Pada generator terjadi perubahan energi......

a. kimia menjadi listrik c. kinetik menjadi energi listrik

b. panas menjadi energi listrik d. potensial menjadi energi listrik

3. Hal yang tidak perlu dilakukan untuk memperbesar GGL induksi adalah......

a. memperbesar ukuran generator

b. memperbanyak lilitan kumparan

c. memasukkan inti besi lunak

d. menggunakan magnet yang lebih kuat

4. Pada dynamo arus searah dijumpai adanya komulator, yang berfungsi sebagai......

a. penyearah arus c. pemutar magnet

b. penambah lilitan kumparan d. pengatur letak magnet

5. Perbedaan antara generator arus AC dengan generator arus DC terletak pada......

a. konduktor b. stator c. cincin d. generator

6. Peralatan yang dapat mengubah energi gerak menjadi energi listrik adalah......

a. motor listrik b. kipas angin c. bor listrik d. kumparan

7. Untuk memutar rotor pada generator diperlukan energi dari luar, yaitu......

a. energi mekanik b. energi potensial c. energi kimia d. energi listrik

8. Alat yang bekerja menggunakan prinsip kerja induksi elektromagnetik adalah......

a. eskalator b. komulator c. rotor d. generator


B. Kerjakan dengan tepat!

1. Sebutkan empat (4) cara untuk memperbesar GGL induksi pada generator!

Jawab: ......................................................................................................................................

2. Sebutkan dua (2) macam prinsip kerja dinamo!

Jawab: ......................................................................................................................................

3. Jelaskan prinsip kerja dinamo sepeda!

Jawab: .......................................................................................................................................

4. Jelaskan inti perbedaan dinamo AC dan dinamo DC!

Jawab: .......................................................................................................................................

2. Transformator (Trafo)

Transformator adalah alat untuk mengubah tegangan listrik arus bolak balik mejadi lebih tinggi

atau lebih rendah

a. Bagian-bagian transformator

1) Dua buah kumparan

2) Inti besi lunak yang dibuat berlapis-lapis

b. Jenis Transformator

Transformator dibedakan menjadi dua macam, yaitu:

1) Transformator penaik tegangan atau step up

Yaitu: Transformator yang digunakan untuk menaikkan tegangan dari tegangan rendah

ke tegangan yang lebih tinggi. Dalam transformator step up berlaku ketetentuan

Vs > Vp, Is < Ip dan Ns > Np.

2) Transformator penurun tegangan atau step down

Yaitu : Transformator yang digunakan untuk menurunkan tegangan dari tegangan tinggi

ke tegangan yang lebih rendah. Dalam transformator step down berlaku

ketentuan : Vs < Vp, Is > Ip dan Ns < Np


Pada transformator ideal (tidak terjadi kehilangan energi) Berlaku rumus:

1).

Keterangan:

2). Vp = tegangan primer (volt)

Vs = tegangan sekunder (volt)

Np = banyak lilitan primer (lilitan)

3). Ns = banyak lilitan sekunder (lilitan)

Ip = kuat arus primer (ampere)

Is = kuat arus sekunder (ampere)

4).

Catatan:

1. Transformator hanya dapat digunakan untuk mengubah tegangan listrik arus bolak-balik

2. Transformator tidak memperbesar daya listrik (hanya memindahkan)

Contoh soal:

a. Sebuah transformator dihubungkan dengan sumber tegangan 220 volt. Jika jumlah lilitan primer

transformator 400 lilitan dengan sekundernya 800 lilitan, hitunglah tegangan yang dihasilkan!

Diketahui : Vp = 220 volt

Np = 400 lilitan

Ns = 800 lilitan

Ditanya : Vs = ....?


Wp = WsPp = PsVp.Ip = Vs.Is

Jawab : =

Vs =

Vs =

Vs = 440 Volt

b. Sebuah transformator memiliki tegangan primer 220 volt. Jika arus primer pada trafo 6 A dan

kuat arus sekundernya 3 A, hitunglah tegangan sekundernya!

Diketahui : Vp = 220 volt

Ip = 6 A

Is = 3 A

Ditanya : Vs = ....?

Jawab : =

Vs =

Vs =

Vs = 440 Volt

LATIHAN SOAL


1. Alat yang dapat digunakan untuk menaikkan atau menurunkan tegangan arus bolak-balik

adalah......

a. induktor b. transistor c. generator d.

transformator

2. Bagian kumparan transformator yang ujung-ujungnya dihubungkan sumber listrik PLN

disebut dengan......

a. komutator c. kumparan sekunder

b. inti besi d. kumparan primer

3. Sebuah transformator dihubungkan dengan tegangan 120 volt, bila lilitan primer 40 dan

lilitan sekundernya 160, maka tegangan sekundernya adalah......

a. 30 Volt b. 160 Volt c. 480 Volt d. 640

Volt

4. Inti besi lunak akan menjadi elektromagnet jika......

a. lilitan primer diberi arus c. lilitan sekunder diberi kumparan


b. lilitan primer diberi kumparan d. kumparan primer

5. Perbandingan jumlah lilitan primer dan sekunder sebuah trafo adalah 10 : 2 jika tegangan

primer 200 volt, maka tegangan sekundernya adalah......

a. 40 Volt b. 50 Volt c. 100 Volt d. 1000

Volt

6. Pernyataan berikut dijumpai dalam trafo step-down, kecuali......

a. Vp > Vs b. Ip < Is c. Ip > Is d. Np >

Ns

7. Jumlah lilitan primer sebuah trafo dua kali jumlah lilitan sekundernya. jika arus sekundernya

5 A, maka kuat arus primernya adalah......

a. 0,4 A b. 2,0 A c. 2,5 A d. 10,0 A

8. Transformator adalah alat yang berfungsi untuk mengubah......

a. tegangan AC menjadi tegangan AC lebih besar atau lebih kecil

b. tegangan DC menjadi tegangan DC lebih besar atau lebih kecil

c. tegangan AC menjadi tegangan DC lebih besar atau lebih kecil

d. tegangan DC menjadi tegangan AC lebih besar atau lebih kecil

9. Sebuah transformator mempunyai kumparan primer dan sekunder dengan jumlah lilitan

masing-masing 500 dan 5000 lilitan, dihubungkan dengan jaringan bertegangan arus bolak-

balik 220 volt. Besar tegangan keluaran adalah......

a. 220 volt b. 1000 volt c. 2200 volt d. 22000

volt

10. Trafo yang berfungsi sebagai penaik tegangan disebut trafo......

a. tanpa senter top b. step up c. step down d. dengan senter

top

11. Besi lunak pada transformator berfungsi......

a. memperbesar tegangan yang masuk c. mengurangi GGL yang dihasilkan

b. memperbesar jumlah garis gaya d. mengurangi daya listrik

12. Sebab utama trafo tidak dapat digunakan untuk mengubah tegangan arus searah (DC)

adalah......

a. tegangan arus searah tidak dapat dilakukan perubahan

b. medan magnet tidak dapat ditimbulkan oleh arus ini

c. tidak terdapat perubahan garis gaya karena arusnya tetap

d. fluktuasi arus berubah-ubah

B. Kerjakan dengan cermat!

1. Sebutkan jenis trafo menurut fungsinya, dan jelaskan fungsi masing-masing!

Jawab: ......................................................................................................................................


......................................................................................................................................

2. Sebuah trafo mempunyai lilitan sekunder 5 kali jumlah lilitan primer. Jika tegangan primer

50 volt dan arus sekunder 2A, hitunglah!

a. Tegangan sekunder

b. Arus primer

Jawab: ......................................................................................................................................

......................................................................................................................................

3. Sebuah radio transistor bertuliskan AC/DC 6V. Radio itu dapat bekerja dengan baik jika

dihubungkan dengan stop kontak di rumah, padahal tegangan listrik di rumah 220 volt. Dari

pernyataan diatas jawab pertanyaan di bawah ini!

a. Alat apakah yang harus dipasang pada radio?

b. Berapakah perbandingan lilitannya!

Jawab: ......................................................................................................................................

......................................................................................................................................

4. Transformator dengan perbandingan jumlah lilitan primer dan sekundernya 1 : 20. Jika

tegangan primer 300 volt dan arus primernya 3 A. Hitunglah!

a. Tegangan yang dihasilkan!

b. Kuat arus sekundernya!

Jawab: ......................................................................................................................................

......................................................................................................................................

5. Sebuah transformator step down digunakan untuk mengubah tegangan bolak-balik 220 volt

menjadi 110 volt.

a. Hitung perbandingan lilitan kedua kumparan!

b. Jika lilitan kumparan primer jumlahnya 100, berapa jumlah lilitan sekundernya?

Jawab: ......................................................................................................................................

......................................................................................................................................

6. Jelaskan dengan singkat cara kerja transformator!

Jawab: ......................................................................................................................................

......................................................................................................................................

EFISIENSI TRANSFORMATOR

Pada saat trafo digunakan terasa hangat atau panas. Hal ini menunjukkan bahwa ada energi

yang berubah manjadi panas (kalor) Akibatnya energi yang keluar dari trafo lebih kecil daripada

energi yang masuk trafo, sehingga muncul istilah efesiensi yang dirumuskan sebagai berikut:

Efisiensi = x 100%


Energi listrik yang keluar

Energi listrik yang masuk

Rumus n = x 100%

n = x 100%

n = x 100%

Keterangan:

η ( eta) = efesiensi Vs = tegangan sekunder

Ws = energi keluar ( joule) Vp = tegangan primer

Wp = energi masuk ( Joule) Is = kuat arus sekunder

Ps = daya keluar ( watt) Ip = kuat arus primer

Pp = daya masuk (watt)

Transmisi daya listrik jarak jauh

Transmisi adalah pembangkit dan penghantar listrik, maksudnya energi listrik itu harus

dibangkitkkan oleh generator tenaga listrik, kemudian energi listrik itu harus dihantarkan ke tempat-

tempat pengguna energi listrik.

Ada dua cara untuk mentransmisikan tenaga listrik, yaitu:

1. Transmisi dengan sistem tegangan rendah

2. Transmisi dengan sistem tegangan tinggi


Ws

WpPs

Pp

VsIs

VpIp

1. Transmisi dengan sistem tegangan rendah

Keuntungan : Dapat mengurangi tingkat bahaya

Kerugian : 1. Karena tegangan rendah berarti arus besar sehingga harus digunakan kabel

yang besar, akibatbya biayanya mahal.

2. Karena kuat arus besar, energi yang hilang (berubah menjadi panas) juga

besar. Ingat rumus Q : 0,24.I2 . RT kalori

2. Transmisi dengan sistem tegangan tinggi

Keuntungan : 1. Karena tegangan tinggi, kuat arus menjadi kecil, sehingga pengantar (kabel)

yang digunakan tidak perlu besar, akibatnya biayanya lebih murah.

2. Karena kuat arus kecil, energi yang hilang juga kecil.

Kerugian : Tingkat bahayanya besar, karena tegangannya besar

Tingkat bahaya yang besar dapat dikurangi dengan cara:

1. Kabel teganggan tinggi ditempatkan pada tiang-tiang listrik yang tinggi.

2. Kabel teganggan tinggi dilewatkan pada daerah yang tidak padat penduduknya.

3. Memasang tanda/tulisan bahwa kabel tersebut berteganggan tinggi.

INDUKTOR

Induktor adalah alat yang digunakan untuk menghasilkan tegangan yang sangat tinggi arus

bolak balik dari arah yang searah yang berteganggan rendah.

Pada dasarnya indikator terdiri dari dua buah kumparan, yaitu kumparan primer (lilitan sedikit) dan

kumparan sekunder (lilitan banyak).

Kumparan primer terhubung langsung dengan baterai B, dan sewaktu arus mengalir arus

diputus-putus secara otomatis oleh interuptor (A). karena arus DC terputus-putus maka

mengakibatkan perubahan garis gaya yang menimbulkan arus induksi pada kumparan sekunder.

Kumparan sekunder lilitannya banyak sehingga tegangannya tinggi, akibatnya pada ujung P dan Q

terjadi loncatan elektron yang mengakibatkan terjadinya bunga api listrik.

Pemanfaatan induktor Ruhmkorff misalnya pada pengapian kendaraan bermotor bensin, yaitu

bagian busi.

SOAL – SOAL LATIHAN



1. Perpindahan energi listrik dari kumparan primer ke kumparan sekunder selalu kurang dari

100% sebab energi listrik ada yang mengalami......

a. perubahan menjadi cahaya c. penurunan kuat arus

b. penurunan tegangan d. perubahan menjadi energi kolar

2. Efesiensi transformator yang dapat diperoleh dari transmisi listrik tegangan tinggi

adalah......

a. hertz b. volt c. persen d. joule

3. Keuntungan yang dapat diperoleh dari transmisi listrik tegangan tinggi adalah......

a. tidak perlu tiang listrik yang banyak

b. potensi yang dihasilkan mudah diatur

c. jaringan yang dipasang menjadi berlipat

d. biayanya menjadi murah

4. Induktor Ruhmkoff adalah kumparan induksi yang digunakan untuk memperoleh......

a. arus yang kuat c. tegangan rendah

b. arus yang lemah d. tegangan tinggi

5. Transmisi energi listrik jarak jauh dilakukan dengan menggunakan......

a. tegangan rendah c. kuat arus besar

b. tegangan tinggi d. kabel listrik yang besar

6. Pada sebuah Transformator jika energi yang masuk 6.000 joule dan energi yang dihasilkan

5.000 joule, maka efesiensinya adalah......

a. 12,5 % b. 56 % c. 65 % d. 83,3 %

7. Efesiensinya sebuah trafo 80%. Jika energi yang dihasilkan 4.400 joule, maka energi yang

masuk adalah......

a. 3.500 joule b. 4.500 juole c. 5.500 joule d. 6.500 joule

8. Sebuah transformator dihubungkan dengan tegangan 110 volt yang arusnya 5A. Jika

tegangan yang dihasilkan 220 volt dengan arus 2A, efesiensi trafo adalah......

a. 12,5 % b. 80% c. 50 % d. 125 %

9. Pada indikator Ruhmkoff arus primernya menggunakan......

a. arus bolak-balik b. arus putar c. arus searahd. arus induksi

10. Jika daya yang masuk dalam trafo 250 watt, dan daya yang keluar dari trafo 250 watt,

efesiensi trafo adalah......

a. 125 % b. 80 % c. 50 % d. 8 %


B. Kerjakan dengan cermat!

1. Mengapa transmisi daya listrik jarak jauh selalu menggunakan tegangan tinggi!

Jawab: ......................................................................................................................................

......................................................................................................................................

2. Efesiensi sebuah transformator 85%. Jika energi yang masuk trafo 900 joule hitunglah

energi yang dihasilkan?

Jawab: ......................................................................................................................................

......................................................................................................................................

3. Sebuah transformator yang dihubungkan dengan tegangan 220 volt mengalir arus 3A. Jika

tegangan yang dihasilkan 55 volt dengan efesiensi 95%. Tentukan:

a. Daya sekundernya!

b. Arus sekundernya!

Jawab: ......................................................................................................................................

......................................................................................................................................

4. Sebuah transformator mempunyai tegangan pada lilitan primer 200 volt dan tegangan pada

lilitan sekunder 1.800 volt. Jika arus primer 0,2A dan arus sekunder 0,02A, hitung efesiensi

trafo tersebut!

Jawab: ......................................................................................................................................

......................................................................................................................................

5. Sebuah transformator dihubungan dengan teganggan 220 volt selama 20 menit dan mengalir

arus 4A. jika selama penggunaan trafo terjadi pengurangan energi sebasar 10.400 joule,

hitunglah efesiensitrafo tersebut!

Jawab: ......................................................................................................................................

......................................................................................................................................

6. Efesiensi sebuah transformator 90%

a. Apa maksud efesiensi tersebut?

b. Jika energi yang keluar 6.000 joule, hitunglah energi yang masuk trafo!

Jawab: ......................................................................................................................................

......................................................................................................................................


Bab 1 kemagnetan

Documents

Transcript of Bab 1 kemagnetan