Makalah Fisika Magnetic
-
Upload
khoerun-nisa-s -
Category
Documents
-
view
139 -
download
2
description
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.