Makalah Fisika Magnetic

23
Melalui magnet beberapa aplikasi telah ditemukan dan digunakan untuk kepentingan banyak pihak, untuk kehidupan sehari – hari bahkan kepentingan teknologi terbaru dan beberapa industri menggunakan magnet sebagai salah satu prinsip yang digunakan bagi perkembangan produknya. Adapun berikut adalah beberapa aplikasi yang menggunakan magnet maupun beberapa prinsip aplikasi atau alat yang menggunakan prinsip elektromagentik. 1. Magnetic Nanoparticles: Teknologi Baru untuk Perkembangan Life Science Indonesia Isu – isu nanoteknologi telah menyebar luas di masyarakat Indonesia, khususnya di kalangan akademika. Perkembangan tentang nanoteknologi di Indonesia berlangsung secara terus – menerus, disadari atau tidak, semakin lama semakin banyak orang yang melek teknologi. Buktinya, makin banyak riset maupun karya ilmiah yang dibuat mahasiswa atau dosen yang berkaitan dengan nanoteknologi dewasa ini. Meskipun demikian, nanoteknologi masih sebagai ‘ilmu baru’ yang hot dan belum banyak orang awam yang paham. Nanoteknologi

description

fisika dasar 2

Transcript of Makalah Fisika Magnetic

Melalui magnet beberapa aplikasi telah ditemukan dan digunakan untuk kepentingan

banyak pihak, untuk kehidupan sehari – hari bahkan kepentingan teknologi terbaru dan beberapa

industri menggunakan magnet sebagai salah satu prinsip yang digunakan bagi perkembangan

produknya. Adapun berikut adalah beberapa aplikasi yang menggunakan magnet maupun beberapa

prinsip aplikasi atau alat yang menggunakan prinsip elektromagentik.

1. Magnetic Nanoparticles: Teknologi Baru untuk Perkembangan Life Science Indonesia

Isu – isu nanoteknologi telah menyebar luas di masyarakat Indonesia, khususnya di kalangan

akademika. Perkembangan tentang nanoteknologi di Indonesia berlangsung secara terus – menerus,

disadari atau tidak, semakin lama semakin banyak orang yang melek teknologi. Buktinya, makin

banyak riset maupun karya ilmiah yang dibuat mahasiswa atau dosen yang berkaitan dengan

nanoteknologi dewasa ini. Meskipun demikian, nanoteknologi masih sebagai ‘ilmu baru’ yang hot

dan belum banyak orang awam yang paham. Nanoteknologi dapat diaplikasikan pada dua jenis

subyek mayor, yaitu Life Science dan Technology. Yang dimaksud dengan Technology disini adalah

aplikasi nanoteknologi yang ditekankan pada karya cipta gadgets canggih. Sedagkan aplikasi dalam

Life Science disini berarti aplikasi nanoteknologi dalam bidang medis (cenderung ke kedokteran)

maupun biologi. Life Science bersifat selalu mengalami perkembangan dan perkembangan, sama

halnya dengan perkembangan kontinyu nanoteknologi di Indonesia. Life Science juga merupakan

ilmu sains yang esensial, sangat dibutuhkan oleh masyarakat untuk menunjang hidupnya.

Nanoteknologi pada dasarnya ada tiga macam, yaitu: nano-proses, nano-material, dan nano-

karakterisasi. Untuk kasus nanomaterial, dia memiliki berbagai macam – macam jenis, yang akan

diulas disini adalah mengenai jenis nanopertikel magnetic atau Magnetic Nano-Particles (MNPs). Di

Universitas Gadjah Mada, tepatnya di Bagian minat Fisika Material FMIPA sedang dikembangkan

riset yang diketuai oleh Dr. Edi Suharyadi, M. Eng tentang Aplikasi Nanopartikel magnetic dalam

bidang life science.

Nanopartikel magnetic yang tersusun dari Fe3O4 ini dapat diaplikasikan dalam: MRI

(Magnetic Resonance Imaging) sebagai contrast agent, drug delivery system, dan terapi hipertemia.

MNPs atau yang diaplikasikan dalam biosensor difungsionalisasi sedemikian rupa agar bisa menjadi

bahan yang sangat berguna baik dalam contrast agent, drug delivery, maupun terapi hipertemia.

Dalam pembacaan scan MRI, penambahan nanopartikel magnetic berguna untuk memperjelas

pembacaan scan yang dilakukan. Pada kasus drug delivery, penambahan MNPs akan sangat berguna

dalam manghantarkan obat agar langsung menuju bagian yang sakit, lebih efisien dan cepat.

Nanopartikel yang masuk dalam tubuh akan menggiring obat langsung ke daerah yang diinginkan.

Prinsip untuk terapi hipertemia juga demikian, terapi berlangsung dengan memasukkan

MNPs yang nantinya dipandu jalannya menuju jaringan atau organ yang sakit. Untuk sintesis

nanopartikel magnetik (yaitu Fe3O4) dilakukan dengan reaksi kimia biasa, yaitu menambahkan

FeCl3.6H2O dengan FeSO4.7H2O. Setelah proses pemurnian hingga karakterisasi , nanopartikel

Fe3O4 ini difungsionalisasi, yaitu dilapisi dengan PEG (suatu polimer yang bersifat hidrofobik dan

hidrofilik). Fungsionalisasi merupakan proses yang dilakukan agar MNPs dapat masuk ke dalan

jaringan atau organ manusia. Nanopartikel magnetik akan berikatan dengan gugus hidrofilik dari

polimer, sedangkan gugus hidrofobik akan diikat oleh obat –obat yang akan membunuh sel kanker

pada terapi hipertemia. Perjalanan MNPs dengan obat menuju sel kanker bisa dilacak dan dipandu

oleh biosensor. *Penulis adalah Mahasiswa Jurusan Kimia FMIPA UGM sekaligus sebagai Kepala

Departemen Sosio-Network FORDINAGAMA

2. Nuclear Magnetic Resonance (NMR)

NMR atau RMI adalah studi struktur molekul melalui pengukuran hasil interaksi medan

elektromagnetik pada daerah frekuensi radio dengan sejumlah inti yang diletakkan di dalam medan

magnet eksternal yang kuat. Inti-inti ini merupakan bagian dari atom yang menyusun molekul. Suatu

spektrum NMR dapat menyediakan informasi mengenai struktur molekul yang mungkin mustahil

ditentukan dengan metode lain.

A. Pendahuluan

Sebelum era 1950 para ilmuwan khususnya yang berkecimpung dalam bidang kimia organik

mersakan kurang puas terhadap apa yang telah dicapai dalam analisis instrumental.

Kekurangpuasan mereka terutama dari segi analisis kuantitatif, penentuan struktur dan gugus

hidrokarbon yang dirasa banyak memberikan informasi.

Pada waktu itu dirasa perlu menambah anggota teknik spektroskopi untuk tujuan lebih

banyak memberikan informasi gugus hidrokarbon dalam molekul. Dua orang ilmuwan dari USA

pada tahun 1951 yaitu Felix Bloch dan Edwardo M. Purcell (dari Harvard university) menemukan

bahwa inti atom terorientasi terhadap medan magnet.

Selanjutnya menurut Bloch dan Purcell setiap proton di dalam molekul yang sifat kimianya

berbeda akan memberikan garis-garis resonansi orientasi magnet yang diberikan berbeda.

Bertolak dari penemuan ini lahirlah metode baru sebagai anggota baru teknik soektroskopi

yang diberi nama “Nuclear Magnetic Resonance (NMR)”. Para ilmuwan di Indonesia

mempopulerkan metode ini dengan nama spektrofotometer Resonansi Magnet Inti (RMI).

Spektrofotometri RMI sangat penting artinya dalam analisis kualitatif, khususnya dalam

penentuan struktur molekul zat organik. Spektrum RMI akan mampu menjawab beberapa

pertanyaan yang berkaitan dengan inti atom yang spesifik seperti:

- Gugus apa yang dihadapi?

- Di mana lokasinya gugus tersebut dalam molekul?

- Beberapa jumlah gugus tersebut dalam molekul?

- Siapa dan dimana gugus tetangganya?

- Bagaimana hubungan gugus tersebut dengan tetangganya?

Hasil spektoskopi RMI seringkali merupakan penegasan urutan gugus atau susunan atom

dalam satu molekul yang menyeluruh.

Nuclear Magnetic Resonance (NMR) adalah salah satu metode analisis yang paling mudah

digunakan pada kimia modern. NMR digunakan untuk menentukan struktur dari komponen

alami dan sintetik yang baru, kemurnian dari komponen, dan arah reaksi kimia sebagaimana

hubungan komponen dalam larutan yang dapat mengalami reaksi kimia. Meskipun banyak jenis

nuclei yang berbeda akan menghasilkan spektrum, nuclei hidrogen (H) secara histori adalah

salah satu yang paling sering diamati. Spektrokopi NMR khususnya digunakan pada studi

molekul organik karena biasanya membentuk atom hidrogen dengan jumlah yang sangat besar.

B. Prinsip Kerja

Prinsip kerja spektroskopi NMR

Metode spektroskopi jenis ini didasarkan pada penyerapan energi oleh partikel yang sedang

berputar di dalam medan magnet yang kuat. Pada umumnya metode ini berguna sekali untuk

mengidentifikasi struktur senyawa / rumus bangun molekul senyawa organik.. Jumlah dan

tempat proton dalam molekul senyawa organik menentukan bentuk spektrum yang dihasilkan.

Energi yang dipakai dalam pengukuran dengan metode ini berada pada daerah gelombang radio

75-0,5 m atau pada frekuensi 4-600 MHz, yang bergantung pada jenis inti yang diukurnya, NMR

bermacam-macam ragamnya, misalnya NMR 1H, 13C, 19F.

Inti yang dapat diukur dengan NMR yaitu :

a. Bentuk bulat

b. Berputar

c. Bilangan kuantum spin = ½

d. Jumlah proton dan netron ganjil, contoh : 1H, 19F, 31P, 11B, 13C.

Instrumen NMR terdiri atas komponen-komponen utama berikut:

a). Magnet

b). Generator medan magnet untuk sweeping

c). Sumber frekuensi radio

d). Detektor sinyal

e). Perekaman

f). Tempat sampel dan kelengkapannya

Gambar alat NMR

Cara kerja dari masing-masing komponen peralatannya:

Magnit: akurasi dan kualitas suatu alat NMR yang tergantung pada kekuatan magnitnya.

Resolusi akan bertambah dengan kenaikkan kekuatan medannnya, bila medan magnitnya

homogen elektromagnit dan kumpaaran superkonduktor (selenoids). Magnit permanen

mempunyai kuat medan 7046-14002 G, ini sesuai dengan frekuensi oskilator antara 30-60

MHz. Termostat yang baik diperlukan karena magnit bersifat peka terhadap temperatur.

Elektromagnit memerlukan sistem pendingin, elektromagnit yang banyak di pasaran

mempunyai frekuensi 60, 90 dan 100 MHz untuk proton. NMR bersolusi tinggi dan

bermagnit superkonduktor dengan frekuensi proton beresolusi tinggi dan bermagnit

superkonduktor dengan frekuensi proton 470 MHz. Pengaruh fluktuasi medan dapat diatasi

dengan sistem pengunci frekuensi, dapat berupa tipe pengunci eksternal atau internal. Pada

tipe eksternal wadah senyawa pembanding dengan senyawa sampel berada pada tempat

terpisah, sedang pada tipe internal senyawa pembanding larut bersama-sama sampel.

Senyawa pembanding biasanya tetrametilsilan (TMS).

Generator Medan magnet penyapu : suatu pasangan kumparan terletak sejajar terhadap

permukaan magnet, digunakan untuk mengubah medan magnit pada suatu range yang

sempit. Dengan memvariasikan arus searah melalui kumparan ini, medan efektif dapat

diubah-ubah dengan perbedaan sekitar 10-3 gauss. Perubahan medan ini disinkronisasikan

secara linier dengan perubahan waktu. 46 Untuk alat 60 MHz (proton), range sapuannya

adalah 235 10-3 gauss. Untuk F19, C13, diperlukan sapuan frekuensi sebesar 10 KHz.

Sumber frekuensi radio : sinyal frekuensi oskilasi radio (transmiter) disalurkan pada

sepasang kumparan yang possinya 90º terhadap jalar dan magnit. Suatu oskilator yang tetap

sebesar 60, 90 atau 100 MHz digunakan dalam NMR beresolusi tinggi.

Detektor sinyal : sinyal frekuensi radio yang dihasilkan oleh inti yang beresolusi dideteksi

dengan kumparan yang mengitari sampel dan tegak lurus terhadap sumber. Sinyal listrik

yang dihasilkan lemah dan biasanya dikuatkan dulu sebelum dicatat.

Rekorder: pencatat sinyal NMR disinkronisasikan dengan sapuan medan, rekorder

mengendalikan laju sapuan spektrum. Luas puncak dapat digunakan untuk menentukan

jumlah relatif inti yang mengabsorpsi.

Tempat sampel dan probe: tempat sampel merupakan tabung gelas berdiameter 5mm dan

dapat diisi cairan sampai 0,4 ml. Probe sampel terdiri atas tempat kedudukan sampel,

sumber frekuensi penyapu dan kumparan detector dengna sel pembanding. Detector dan

kumparan penerima diorientasikan pada 90º. Probe sampel menggelilingi tabung sampel

pada ratusan rpm dengan sumbu longitudinal. Untuk NMR beresolusi tinggi, sampel tidak

boleh terlalu kental. Biasanya digunakan konsentrasi larutan 2-15%. Pelarut yang baik unutk

NMR sebaiknya tidak mengandung proton seperti CS2, CCl4 . Pelarut – pelarut berdeuterium

juga sering digunakan seperti CDCl3 atau C6D6.

Prinsip kerja spektroskopi NMR

Metode spektroskopi jenis ini didasarkan pada penyerapan energi oleh partikel yang sedang

berputar di dalam medan magnet yang kuat. Pada umumnya metode ini berguna sekali untuk

mengidentifikasi struktur senyawa / rumus bangun molekul senyawa organik.. Jumlah dan

tempat proton dalam molekul senyawa organik menentukan bentuk spektrum yang dihasilkan.

Energi yang dipakai dalam pengukuran dengan metode ini berada pada daerah gelombang radio

75-0,5 m atau pada frekuensi 4-600 MHz, yang bergantung pada jenis inti yang diukurnya, NMR

bermacam-macam ragamnya, misalnya NMR 1H, 13C, 19F.

Inti yang dapat diukur dengan NMR yaitu :

a. Bentuk bulat

b. Berputar

c. Bilangan kuantum spin = ½

d. Jumlah proton dan netron ganjil, contoh : 1H, 19F, 31P, 11B, 13C.

Instrumen NMR terdiri atas komponen-komponen utama berikut:

a). Magnet

b). Generator medan magnet untuk sweeping

c). Sumber frekuensi radio

d). Detektor sinyal

e). Perekaman

f). Tempat sampel dan kelengkapannya

Gambar alat NMR

Cara kerja dari masing-masing komponen peralatannya:

Magnit: akurasi dan kualitas suatu alat NMR yang tergantung pada kekuatan magnitnya.

Resolusi akan bertambah dengan kenaikkan kekuatan medannnya, bila medan magnitnya

homogen elektromagnit dan kumpaaran superkonduktor (selenoids). Magnit permanen

mempunyai kuat medan 7046-14002 G, ini sesuai dengan frekuensi oskilator antara 30-60

MHz. Termostat yang baik diperlukan karena magnit bersifat peka terhadap temperatur.

Elektromagnit memerlukan sistem pendingin, elektromagnit yang banyak di pasaran

mempunyai frekuensi 60, 90 dan 100 MHz untuk proton. NMR bersolusi tinggi dan

bermagnit superkonduktor dengan frekuensi proton beresolusi tinggi dan bermagnit

superkonduktor dengan frekuensi proton 470 MHz. Pengaruh fluktuasi medan dapat diatasi

dengan sistem pengunci frekuensi, dapat berupa tipe pengunci eksternal atau internal. Pada

tipe eksternal wadah senyawa pembanding dengan senyawa sampel berada pada tempat

terpisah, sedang pada tipe internal senyawa pembanding larut bersama-sama sampel.

Senyawa pembanding biasanya tetrametilsilan (TMS).

Generator Medan magnet penyapu : suatu pasangan kumparan terletak sejajar terhadap

permukaan magnet, digunakan untuk mengubah medan magnit pada suatu range yang

sempit. Dengan memvariasikan arus searah melalui kumparan ini, medan efektif dapat

diubah-ubah dengan perbedaan sekitar 10-3 gauss. Perubahan medan ini disinkronisasikan

secara linier dengan perubahan waktu. 46 Untuk alat 60 MHz (proton), range sapuannya

adalah 235 10-3 gauss. Untuk F19, C13, diperlukan sapuan frekuensi sebesar 10 KHz.

Sumber frekuensi radio : sinyal frekuensi oskilasi radio (transmiter) disalurkan pada

sepasang kumparan yang possinya 90º terhadap jalar dan magnit. Suatu oskilator yang tetap

sebesar 60, 90 atau 100 MHz digunakan dalam NMR beresolusi tinggi.

Detektor sinyal : sinyal frekuensi radio yang dihasilkan oleh inti yang beresolusi dideteksi

dengan kumparan yang mengitari sampel dan tegak lurus terhadap sumber. Sinyal listrik

yang dihasilkan lemah dan biasanya dikuatkan dulu sebelum dicatat.

Rekorder: pencatat sinyal NMR disinkronisasikan dengan sapuan medan, rekorder

mengendalikan laju sapuan spektrum. Luas puncak dapat digunakan untuk menentukan

jumlah relatif inti yang mengabsorpsi.

Tempat sampel dan probe: tempat sampel merupakan tabung gelas berdiameter 5mm dan

dapat diisi cairan sampai 0,4 ml. Probe sampel terdiri atas tempat kedudukan sampel,

sumber frekuensi penyapu dan kumparan detector dengna sel pembanding. Detector dan

kumparan penerima diorientasikan pada 90º. Probe sampel menggelilingi tabung sampel

pada ratusan rpm dengan sumbu longitudinal. Untuk NMR beresolusi tinggi, sampel tidak

boleh terlalu kental. Biasanya digunakan konsentrasi larutan 2-15%. Pelarut yang baik unutk

NMR sebaiknya tidak mengandung proton seperti CS2, CCl4 . Pelarut – pelarut berdeuterium

juga sering digunakan seperti CDCl3 atau C6D6.

3. Kunci magnetik

Sebuah kunci elektromagnetik, juga dikenal sebagai kunci magnetik, telah dipatenkan

pada tanggal 2 Mei 1989, oleh Arthur, Richard dan David Geringer Keamanan Akses Kontrol

Pintu, kontrol akses perangkat keras perusahaan manufaktur. Perangkat diuraikan dalam desain

mereka adalah sama dalam prinsip sebagaimana kunci magnetik modern yang terdiri dari

elektromagnet dan plat dinamo.

Kunci magnetik adalah alat penguncian yang terdiri dari elektromagnet dan plat dinamo. Dengan

melampirkan elektromagnet ke bingkai pintu dan pelat angker ke pintu, sebuah arus yang melalui

elektromagnet yang menarik pelat angker menahan pintu tertutup. Kunci Magnetik tidak memiliki

bagian interkoneksi, oleh karena itu tidak cocok untuk aplikasi keamanan yang membutuhkan

sekuritas yang tinggi karena ada kemungkinan kunci terbuka saat catu daya terganggu. Namun

demikian, kekuatan kunci magnetik saat ini sebanding dengan yang dari kunci pintu konvensional

walau daya yang dibutuhkan untuk beroprasi lebih kecil dari bola lampu konvensional. Pada

umunnya Elektromagnetik dilengkapi penyimpan daya jangka pendek yang digunakan untuk

mempertahankan posisi terkunci pada saat pemadaman listrik jangka pendek.

Sistem kerja kunci magnetik bergantung pada beberapa konsep dasar elektromagnetisme. Pada

dasarnya terdiri dari sebuah elektromagnet menarik sebuah konduktor dengan kekuatan cukup

besar untuk mencegah kunci pintu tetap tertutup. Dalam perincian lebih detail, perangkat ini

memanfaatkan sistem elektromagnetik arus melalui satu atau lebih loop kawat(dikena sebagai

solenoida) yang kemudian menghasilkan medan magnet. Sistem Ini bekerja dalam ruang bebas,

tetapi jika solenoid dilingkarkan pada sekitar inti feromagnetik seperti besi lunak sehingga

menghasilkan medan magnet sangat kuat. Hal ini dikarenakan domain magnet internal sejajar satu

dengan yang lain untuk lebih meningkatkan kerapatan fluks magnet. Selanjutnya Kunci Magnetic

terbuka langsung ketika tenaga listrik dipotong sehingga memungkinkan untuk operasi cepat

dibandingkan dengan kunci lain.

Kinerja aktual kunci magnetik sangat berbeda dengan kunci elektrik karena mempunyai

berbagai kerugian (seperti kebocoran fluks antara elektromagnet dan konduktor). Kekuatan kunci

sebanding dengan kuadrat permeabilitas relatif dari inti magnetik. Karena permeabilitas relatif dari

material dapat bervariasi dari sekitar 250 untuk kobalt menjadi sekitar 5000 untuk besi lunak dan

7000 untuk silikon-besi pilihan inti magnetik sehingga dapat memiliki dampak penting pada kekuatan

kunci magnetik. Juga berpengaruh jumlah loop dan panjang efektif electromagnet tersebut.

Kunci magnetik memiliki beberapa keunggulan dibandingkan kunci konvensional. Misalnya,

daya tahan dan cepat operasinya. selain itu Kunci Magnetik umumnya lebih mudah untuk

menginstal daripada kunci lain yang diberikan tidak ada interkoneksi bagian. Untuk tetap terkunci,

kunci magnetik membutuhkan sumber daya konstan. Daya yang dibutuhkan pada umunnya berkisar

3 watt, jauh lebih sedikit daripada yang dari bolam lampu konvensional (sekitar 60 watt). Namun

sistem ini sangat ketergantungan dengan sumber listrik, jika sumber listrik terganggu otomatis

menyebabkan masalah dalam keamanan. Namun hal demikian sebenarnya mungkin lebih baik

dalam hal keselamatan.

Kunci magnetik harus dipasang pada sisi dalam pintu. Instalasi yang sederhana seperti instalasi pada

header atau frame pintu dan yang terpenting antara Lock dan Braket sejajar semaksimal mungkin.

Untuk Elektromagnetic Lock lebih tepat menggunakan braket type L Series, U Series, ZL Series tentu

saja di sesuaikan dengan jenis pintu yang di gunakan. Kunci Magnetik ini lebih sesuai digunakan

untuk pintu jenis geser atau rolling door karena jika kita gunakan pada pintu berengsel akan

berpengaruh pada sistem magnetik. Untuk instalasi kunci ini pun harus exstra detail karena apabila

terjadi kesalahan sedikit saja dalam sistem instalasi mekanis akan berakibat fatal dalam

pengoperasiannya. Terakhir apapun pilihan sistem keamanan penguncian, kenyamanan dan

keselamatan adalah suatu pertimbangan penting.

4. Prinsip kerja Galvanometer

Pengukuran arus searah pada mulanya menggunakan galvanometer suspensi dengan sistem

gantungan, instrumen ini merupakan pelopor instrumen kumparan putar yang merupakan dasar dari

alat penunjuk arus searah.

Menurut hukum dasar gaya elektro, magnetik kumparan akan berputar didalam medan magnet

bila dialiri arus listrik. gantungan kumparan yang terbuat dari serabut halus berfungsi sebagai

pembawa arus dari dan ke kumparan,keelastisan serabut yersebut akan membangkitkan suatu torsi

yang melawan perputaran kumparan. kumparan ini akan terus berdefleksi sampai gaya elektro

magnetiknya mengimbangi torsi mekanis lawan dari gantungan. dengan demikian penyimpangan

kumparan merupakan ukuran bagi arus yang dibawa oleh kumparan tersebut. sebuah cermin yang

dipasang pada kumparan menyimpangkan seberkas cahaya dan menyebabkan gintik yang telah

diperkuat bergerak diatas sekala pada suatu jarak dari instrumen. efek optiknya adalah suatu jarus

penunjuk yang panjang tetapi massanya nol.

walaupun galvanometer suspensi portabel, namun prinsip yang mengatur kerjanya diterapkan

secara sama terhadap jenis yang relatif lebih baru, yaitu : PMMC(Permanent Magnet Moving-coil

Mechanism).

Terdapat kumparan yang bergantung di dalam medan magnet permanent yang berbentuk

sepatu kuda. kumparan digantung sedemikian rupa sehingga dapat berputar bebas di dalam medan

magnet. bila arus mengalir di dalam kumparan, torsi elektromagnetik yang dibankitkannya akan

menyebabkan perputaran kumparan tersebut. torsi ini diimbangi oleh torsi mekanis pegas pengatur

yang diikat pada kumparan. keseimbangan torsi-torsi ini dan posisi sudut kumparan putar

dinyatakan oleh jarus penunjuk terhadap referensi yang dinamakan sekala. persamaan

pengembangan torsi dinyatakan dalam persamaan……..(1)

T=B . A . I . N

dimana : T = torsi dalam newton (N-m)

B = kerapatan fluksi di dalam senjang udara (Wb/m**)

A = luas efektif kumparan (m**)

I = arus didalam kumparan putar (A)

N = jumlah lilitan kumparan

Note:** adalah pengganti kuadrat

5. Motor Listrik

Motor listrik adalah alat untuk mengubah energi listrik menjadi energi mekanik. Alat yang

berfungsi sebaliknya, mengubah energi mekanik menjadi energi listrik disebut generator atau

dinamo. Motor listrik dapat ditemukan pada peralatan rumah tangga seperti kipas angin, mesin cuci,

pompa air dan penyedot debu.

Motor listrik yang umum digunakan di dunia Industri adalah motor listrik asinkron, dengan dua

standar global yakni IEC dan NEMA. Motor asinkron IEC berbasis metrik (milimeter), sedangkan

motor listrik NEMA berbasis imperial (inch), dalam aplikasi ada satuan daya dalam horsepower (hp)

maupun kiloWatt (kW).

Motor listrik IEC dibagi menjadi beberapa kelas sesuai dengan efisiensi yang dimilikinya,

sebagai standar di EU, pembagian kelas ini menjadi EFF1, EFF2 dan EFF3. EFF1 adalah motor listrik

yang paling efisien, paling sedikit memboroskan tenaga, sedangkan EFF3 sudah tidak boleh

dipergunakan dalam lingkungan EU, sebab memboroskan bahan bakar di pembangkit listrik dan

secara otomatis akan menimbulkan buangan karbon yang terbanyak, sehingga lebih mencemari

lingkungan.

Standar IEC yang berlaku adalah IEC 34-1, ini adalah sebuah standar yang mengaturrotating

equipment bertenaga listrik. Ada banyak pabrik elektrik motor, tetapi hanya sebagian saja yang

benar-benar mengikuti arahan IEC 34-1 dan juga mengikuti arahan level efisiensi dari EU.

Banyak produsen elektrik motor yang tidak mengikuti standar IEC dan EU supaya produknya menjadi

murah dan lebih banyak terjual, banyak negara berkembang manjdi pasar untuk produk ini, yang

dalam jangka panjang memboroskan keuangan pemakai, sebab tagihan listrik yang semakin tinggi

setiap tahunnya.

Lembaga yang mengatur dan menjamin level efisiensi ini adalah CEMEP, sebuah konsorsium di Eropa

yang didirikan oleh pabrik-pabrik elektrik motor yang ternama, dengan tujuan untuk menyelamatkan

lingkungan dengan mengurangi pencemaran karbon secara global, karena banyak daya diboroskan

dalam pemakaian beban listrik.

Sebagai contoh, dalam sebuah industri rata-rata konsumsi listrik untuk motor listrik adalah sekitar

65-70% dari total biaya listrik, jadi memakai elektrik motor yang efisien akan mengurangi

biaya overhead produksi, sehingga menaikkan daya saing produk, apalagi dengan kenaikan tarif

listrik setiap tahun, maka pemakaian motor listrik EFF1 sudah waktunya menjadi keharusan.

Prinsip kerja motor listrik

Prinsip kerja motor listrik

Pada motor listrik tenaga listrik diubah menjadi tenaga mekanik. Perubahan ini dilakukan dengan

mengubah tenaga listrik menjadi magnet yang disebut sebagai elektro magnet. Sebagaimana kita

ketahui bahwa : kutub-kutub dari magnet yang senama akan tolak-menolak dan kutub-kutub tidak

senama, tarik-menarik. Maka kita dapat memperoleh gerakan jika kita menempatkan sebuah

magnet pada sebuah poros yang dapat berputar, dan magnet yang lain pada suatu kedudukan yang

tetap.

6. Dinamo

Dinamo adalah generator listrik pertama yang mampu mengantarkan tenaga untuk industri, dan

masih merupakan generator terpenting yang digunakan pada abad ke-21. Dinamo menggunakan

prinsip elektromagnetisme untuk mengubah putaran mekanik menjadi listrik arus bolak-balik.

Dinamo pertama berdasarkan prinsip Faraday dibuat pada 1832 oleh Hippolyte Pixii, seorang

pembuat peralatan dari Perancis. Alat ini menggunakan magnet permanen yang diputar oleh sebuah

“crank”. Magnet yang berputar diletakaan sedemikian rupa sehingga kutub utara dan selatannya

melewati sebongkah besi yang dibungkus dengan kawat. Pixii menemukan bahwa magnet yang

berputar memproduksi sebuah pulsa arus di kawat setiap kali sebuah kutub melewati kumparan.

Lebih jauh lagi, kutub utara dan selatan magnet menginduksi arus di arah yang berlawanan. Dengan

menambah sebuah komutator, Pixii dapat mengubah arus bolak-balik menjadi arus searah

7. Speaker

Proses spaker coil bergerak, kembali ke posisi semula dan seterusnya adalah sebagai berikut.

Elektromagnet diposisikan pada suatu bidang magnet yang konstan yang diciptakan oleh sebuah

magnet permanen. Kedua magnet tersebut, yaitu elektromagnet dan magnet permanen,

berinteraksi satu sama lain seperti dua magnet yang berhubungan pada umumnya. Kutub positif

pada elektromagnet tertarik oleh kutub negatif pada bidang magnet permanen dan kutub negatif

pada elektromagnet ditolak oleh kutub negatif magnet permanen. Ketika orientasi kutub

elektromagnet bertukar, bertukar pula arah dan gaya tarik-menariknya. Dengan cara seperti ini,

arus bolak-balik secara konstan membalikkan dorongan magnet antara voice coil dan magnet

permanen. Proses inilah yang mendorong coil kembali dan begitu seterusnya dengan cepat.

Sewaktu coil bergerak, ia mendorong dan menarik speaker cone. Hal tersebut menggetarkan

udara di depan speaker, membentuk gelombang suara. Sinyal audio elektrik juga dapat

diinterpretasikan sebagai sebuah gelombang. Frekuensi dan amplitudo dari gelombang ini, yang

merepresentasikan gelombang suara asli, mendikte tingkat dan jarak pergerakan voice coil.

Sehingga dapat disimpulkan bahwa frekuensi dan amplitudo dari gelombag suara diproduksi oleh

diafragma.

Speaker tradisional memproduksi suara dengan cara mendorong dan menarik

elektromagnet yang menyerang cone yang fleksibel. Walaupun drivers pada dasarnya memiliki

konsep yang sama, namun ukuran dan kekuatan yang dimiliki berbeda-beda.

Tipe-tipe dasar drivers antara lain : woofers, tweeters,danmidrange.

Woofers merupakan tipe drivers yang paling besar yang dirancang untuk menghasilkan suara

dengan frekuensi rendah. Tweeters memiliki unit-unit yang lebih kecil dan dirancang untuk

menghasilkan frekuensi paling tinggi. Sedangkan midrange, mampu menghasilan jarak frekuensi

yang berada di tengah-tengah spektrum suara. Untuk dapat membuat gelombang frekuansi yang

lebih tinggi, diafragma drivers harus bergetar lebih cepat. Hal ini lebih sulit dilakukan dengan

cone yang berukuran besar karena berarti, massa cone tersebut juga besar. Oleh sebab itu, sulit

mendapatkan drivers yang kecil untuk dapat bergetar cukup lambat agar dapat menghasilkan

suara dengan frekuensi sangat rendah

8. Telepon

Telepon terdiri dari dua bagian yaitu bagian pengirim (mikrofon) dan bagian

penerima (telepon). Prinsip kerja bagian mikrofon adalah mengubah gelombang suara menjadi

getaran- getaran listrik. Pada bagian pengirim ketika seseorang berbicara akan menggetarkan

diafragma aluminium. Serbuk-serbuk karbon yang terdapat pada mikrofon akan tertekan dan

menyebabkan hambatan serbuk karbon mengecil. Getaran yang berupa sinyal listrik akan

mengalir melalui rangkaian listrik.

Prinsip kerja bagian telepon adalah mengubah sinyal listrik menjadi gelombang bunyi. Sinyal

listrik yang dihasilkan mikrofon diterima oleh pesawat telepon. Apabila sinyal listrik berubah-ubah

mengalir pada kumparan, teras besi akan menjadi elektromagnet yang kekuatannya berubah-

ubah (perhatikan Gambar 11.23). Dia- fragma besi lentur di hadapan elektromagnet akan ditarik

dengan gaya yang berubah-ubah. Hal ini menyebabkan diafragma bergetar. Getaran diafragma

memengaruhi udara di hadapannya, sehingga udara akan dimampatkan dan direnggangkan.

hasilkan sesuai dengan tekanan bunyi yang dikirim melalui mi- krofon.

9. Video recorder

Tekanan bunyi yang di Pada video recorder, sinyal disimpan di dalam pita magnetik. Video recorder

sangat tergantung pada magnetisme dan listrik. Ia menggunakan dorongan magnetik dari kawat

yang membawa arus dalam motor listrik untuk memutar drum pada kecepatan tinggi dan

menggerakkan pita yang melaluinya dengan lembut. Untuk merekam suatu program, arus yang

mengalir melalui kumparan kawat di dalam drum digunakan untuk menciptakan pola magnetik pada

pipa. Jika pita tersebut diputar ulang, alat perekam menggunakan pola magnetik ini untuk

menghasilkan arus yang dapat diubah ke dalam gambar.

10. penerapan magnetik pada kereta maglev

Maglev merupakan kereta api yang menerapkan konsep magnet listrik untuk

mengubah energi listrik menjadi energi mekanik. Kata “Maglev” berasal dari magnetic

levitation. Kereta api ini dipasangi magnet listrik di bawahnya yang bergerak pada jalur

bermagnet listrik. Magnet tolak-menolak sehingga kereta api melayang tepat di atas jalur

lintasan. Gesekan kereta api dengan jalur lintasan berkurang sehingga kereta api bergerak

lebih cepat.