Penerapan Induksi Elektro-Magnetik

Penerapan gejala induksi elektromagnetik dapat dijumpai pada peralatan generator listrik, dynamo, kepala kaset, inductor dan transformator.

Generator listrik

Generator adalah suatu alat yang digunakan untuk mengubah energi mekanik menjadi energi listrik.

Generator ada dua jenis yaitu generator arus searah (DC) atau dynamo dan generator arus bolak-balik (AC) atau alternator.

Generator bekerja berdasarkan prinsip induksi elektromagnetik yaitu dengan memutar suatu kumparan dalam medan magnet sehingga timbul GGL induksi.

Perbedaan antara generator AC dan DC terletak pada bagian komponen yang berhubungan dengan ujung kumparan yang berputar. Dinamo menggunakan sebuah cincin belah (komutator), sedangkan alternator menggunakan dua buah cincin slip.

GGL induksi yang dihasilkan generator akibat gerakan atau putaran kawat kumparan dalam medan magnet dengan sumbu kumparan tegak lurus medan magnet. Jika kumparan dengan N buah lilitan diputar dengan kecepatan sudut w, maka GGL induksi yang dihasilkan oleh generator adalah :

GGL induksi akan maksimum jika wt = 90^o atau sin wt = 1, sehingga :

e = GGL induksi (Volt)

e_maks = GGL induksi maksimum( volt)

N = jumlah lilitan kumparan

B = induksi magnet (T)

A = luas bidang kumparan (m²)

w = kecepatan sudut kumparan (rad/s)

t = waktu (s)

q = w.t = sudut (^o)

Transformator

Transformator atau trafo merupakan alat untuk mengubah (memperbesar atau memperkecil) tegangan AC berdasarkan prinsip induksi elektromagnetik.

Prinsip kerja trafo memindahkan energi listrik secara induksi melalui kumparan primer ke kumparan skunder. Trafo ada dua jenis, yaitu trafo step-up dan step-down. Trafo step-up berfungsi untuk menaikkan tegangan AC sumber, jumlah lilitan kumparan skunder lebih banyak dibandingkan jumlah lilitan primer. Trafo step-down berfungsi untuk menurunkan tegangan AC sumber, jumlah lilitan skundernya lebih sedikit.

Trafo menimbulkan GGL pada kumparan skunder karena medan magnet yang berubah-ubah akibat aliran arus listrik bolak-balik  pada kumparan primer yang diinduksikan oleh besi lunak ke dalam kumparan skunder.

Hubungan antara tegangan dan jumlah lilitan trafo adalah :

Efisiensi trafo besarnya dapat dihitung dengan persamaan :

Pada trafo ideal dengan efisiensi 100%, akan memiliki daya primer dan daya skunder yang sama besar. Jadi pada trafo ideal berlaku :

V_p = tegangan primer/input (Volt)

V_s = tegangan skunder/output (Volt)

N_p = tegangan primer

N_s = tegangan skunder

P_p = daya primer (Watt)

P_s = daya skunder (Watt)

I_p = kuat arus primer (A)

I_s = kuat arus skunder (A)

h = efisiensi trafo (%)

Induktor

Induktor merupakan kumparan yang memiliki banyak lilitan kawat. Induktor memiliki induktansi diri, yaitu gejala kelistrikan yang menyebabkan perubahan arus listrik pada kumparan dapat membangkitkan GGL induksi pada kumparan tersebut. Besarnya induktansi diri induktor sebesar :

L = induktansi diri inductor (Henry = H)

Df = f₂-f₁ = perubahan fluks magnetic

DI = perubahan kuat arus listrik (A)

N = jumlah lilitan inductor

A = luas penampang inductor (m²)

l = panjang inductor (m)

Besarnya GGL induksi yang dihasilkan oleh inductor adalah :

e = GGL induksi (Volt)

DI = perubahan kuat arus listrik (A)

Dt = selang waktu (s)

∆l / ∆t = laju perubahan arus listrik (A/s)

Induktor dapat menyimpan energi sebesar :

W = energi inductor (J)

L = induktansi diri (H)

I = kuat arus listrik (A)

N = jumlah lilitan

B = induksi magnet (T)

A = luas penampang inductor (m²)

l = panjang inductor (m)

V = volume inductor (m³)

m_o = permeabelitas ruang hampa