Apakah generator dan dinamo dapat mengubah energi kinetik menjadi energi listrik?

Sebelum hubungan antara magnet dan listrik ditemukan, generator menggunakan prinsip elektrostatik. Mesin Wimshurst menggunakan induksi elektrostatik atau "influence". Generator Van de Graaff menggunakan salah satu dari dua mekanisme:

• Penyaluran muatan dari elektrode voltase-tinggi
• Muatan yang dibuat oleh efek triboelektrisitas menggunakan pemisahan dua insulator

FaradaySunting

ka|jmpl|100x100px|Generator 3 phase kedap suara Pada 1831-1832 Michael Faraday menemukan bahwa perbedaan potensial dihasilkan antara ujung-ujung konduktor listrik yang bergerak tegak lurus terhadap medan magnet. Dia membuat generator elektromagnetik pertama berdasarkan efek ini menggunakan cakram tembaga yang berputar antara kutub magnet tapal kuda. Proses ini menghasilkan arus searah yang kecil.

Desain alat yang dijuluki ‘cakram Faraday’ itu tidak efisien dikarenakan oleh aliran arus listrik yang arahnya berlawanan di bagian cakram yang tidak terkena pengaruh medan magnet. Arus yang diinduksi langsung di bawah magnet akan mengalir kembali ke bagian cakram di luar pengaruh medan magnet. Arus balik itu membatasi tenaga yang dialirkan ke kawat penghantar dan menginduksi panas yang dihasilkan cakram tembaga. Generator homopolar yang dikembangkan selanjutnya menyelesaikan permasalahan ini dengan menggunakan sejumlah magnet yang disusun mengelilingi tepi cakram untuk mempertahankan efek medan magnet yang stabil. Kelemahan yang lain adalah amat kecilnya tegangan listrik yang dihasilkan alat ini, dikarenakan jalur arus tunggal yang melalui fluks magnetik.

DinamoSunting

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 Prancis.[3] Alat ini menggunakan magnet permanen yang diputar oleh sebuah "crank". Magnet yang berputar diletakkan 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.

Dinamo GrammeSunting

Namun, kedua desain di atas menderita masalah yang sama: mereka menginduksi "spike" arus diikuti tanpa arus sama sekali. Antonio Pacinotti, seorang ilmuwan Italia, memperbaikinya dengan mengganti kumparan berputar dengan yang "toroidal", yang dia ciptakan dengan mebungkus cincin besi. Ini berarti bahwa sebagian dari kumparan terus melewati magnet, membuat arus menjadi lancar. Zénobe Gramme menciptakan kembali desain ini beberapa tahun kemudian ketika mendesain pembangkit listrik komersial untuk pertama kalinya, di Paris pada 1870-an. Desainnya sekarang dikenal dengan nama dinamo Gramme. Beberapa versi dan peningkatan lain telah dibuat, tetapi konsep dasar dari memutar loop kawat yang tak pernah habis tetap berada di hati semua dinamo modern.

Dinamo atau istilah lainnya di sebut juga sebagai generator dibedakan menjadi dua, yaitu dinamo arus dua arah atau bolak-balik AC [Alternating Current] dan dinamo arus satu arah DC [Direct Current].

• Dinamo AC memiliki dua buah cincin putar sehingga arus listrik yang dihasilkan berupa arus listrik bolak-balik. Dinamo AC juga disebut sebagai generator alternator. GGL [Gaya Gerak Listrik] induksi pada generator AC bisa diperbesar dengan cara menambah dan memperbanyak lilitan kawat pada kumparan, mempercepat putaran rotor, menambahkan inti besi lunak ke dalam kumparan, hingga menggunakan magnet permanen yang lebih kuat dan tahan panas. Secara keseluruhan, generator AC terdiri dari rotor, stator, dan celah udara [ruang antara stator dan rotor].[1][2]
• Dinamo DC hanya memiliki satu cincin yang terbelah di tengah, cincin ini biasa disebut dengan komutator atau cincin belah. Dengan adanya komutator, arus listrik yang dihasilkan berupa arus listrik searah. Sedangkan prinsip kerja generator DC sama halnya dengan dinamo AC, namun yang membedakan dinamo AC dan DC adalah ada pada arah arus induksinya yang tidak berubah atau tetap, komutator ini dapat menghasilkan komutasi, di mana peristiwa komutasi ini dapat mengubah arus yang dihasilkan dinamo menjadi searah. Dinamo DC terdiri dari 2 bagian yaitu stator atau kumparan kawat yang diam, dan rotor berputar mengikuti arus magnet yang berputar.[2][1]