Bagian pesawat telepon yang berfungsi mengubah energi gerak menjadi energi listrik adalah

Generator memiliki dua komponen utama, yaitu bagian yang diam [stator] dan bagian yang bergerak [rotor].

Stator terdiri dari kumparan-kumparan kawat, sedangkan di sekeliling rotor terdapat magnet permanen.

Rotor berhubungan dengan poros generator, yang berputar di pusat stator.

Ketika rotor berputar, maka kumparan kawatnya akan memotong gaya-gaya magnet pada kutub magnet, menimbulkan terjadinya perbedaan tegangan.

Dengan hukum induksi Lenz, timbullah arus listrik dalam kumparan yang merupakan rangkaian tertutup.

Contohnya, pada dinamo sepeda putaran rotor berasal dari gesekan dengan ban pada saat sepeda melaju.

Sedangkan, pada generator PLTA, putaran rotor berasal dari gerak air yang memutar turbin.

2. Kegunaan Elektromagnet

Beberapa peralatan sehari-hari yang menggunakan elektro- magnet antara lain seperti berikut.

a. Bel listrik

Bel listrik terdiri atas dua elektromagnet dengan setiap sole- noida dililitkan pada arah yang berlawanan [perhatikan Gambar 11.21]. Apabila sakelar ditekan, arus listrik akan mengalir melalui solenoida. Teras besi akan menjadi magnet dan menarik kepingan besi lentur dan pengetuk akan memukul bel [lonceng] menghasilkan bunyi. Tarikan kepingan besi lentur oleh elektromagnet akan me- misahkan titik sentuh dan sekrup pengatur yang berfungsi sebagai interuptor. Arus listrik akan putus dan teras besi hilang kemag- netannya. Kepingan besi lentur akan kembali ke kedudukan semula. Teras besi akan menjadi magnet dan menarik kepingan besi lentur dan pengetuk akan memukul bel [lonceng] menghasilkan bunyi kembali. Proses ini berulang-ulang sangat cepat dan bunyi lonceng terus terdengar.

b. Relai

Relai berfungsi sebagai sakelar untuk menghubungkan atau memutuskan arus listrik yang besar pada rangkaian lain dengan menggunakan arus listrik yang kecil. Ketika sakelar S ditutup arus

Kemagnetan

gong

palu titik kontak

sekrup kuningan yang dapat diatur

titik sentuh C

pegas kontak dari baja armatur dari besi lunak elektromagnet

kumparan

kepingan besi

sel Sumber: Jendela Iptek, 2001

lentur

S Gambar 5.21 Susunan bel listrik S Gambar 5.22 Diagram relai

c. 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. Tekanan bunyi yang dihasilkan sesuai dengan tekanan bunyi yang dikirim melalui mi- krofon.

Mari BIAS 3 Mari BIAS 3

Elektromagnet yang besar digunakan untuk mengangkat sampah logam yang tidak terpakai. Apabila arus dihidupkan katrol listrik akan menarik sampah besi dan memindahkan ke tempat yang dikehendaki. Apabila arus listrik dimatikan, sampah besi akan jatuh. Dengan cara ini sampah yang berupa tembaga, aluminium, dan seng dapat dipisahkan dengan besi.

Kebaikan katrol listrik adalah:

a. mampu mengangkat sampah besi dalam jumlah besar

b. dapat mengangkat/memindahkan bongkahan besi yang tanpa rantai

c . membantu memisahkan antara logam feromagnetik dan bukan feromagnetik.

teras besi lembut

diafragma

magnet tetap

bunyi

solenoid S Gambar 11.23 Susunan telepon Sumber: IPP, 2002 S Gambar 11.24 Katrol listrik

1. Mengapa menambah jumlah lilitan da-

2. Bagaimana cara penentuan elektro- pat menghasilkan kemagnetan yang le-

magnet?

bih besar?

Tujuan Pembelajaran

Tujuan belajarmu adalah

F. GAYA LORENTZ

dapat: $ menemukan peng-

Di depan telah dijelaskan bahwa kawat berarus listrik gunaan gaya Lo- menimbulkan medan magnet. Apakah yang terjadi jika kawat berarus

rentz pada bebera- listrik berada dalam medan magnet tetap? pa alat listrik sehari-hari. Interaksi medan magnet dari kawat berarus dengan medan

$ menyadari penting- magnet tetap akan menghasilkan gaya magnet. Pada peristiwa ini

nya pemanfaatan terdapat hubungan antara arus listrik, medan magnet tetap, dan gaya

kemagnetan dalam magnet. Hubungan besaran-besaran itu ditemukan oleh fisikawan

produk teknologi

Kemagnetan

Belanda, Hendrik Anton Lorentz [1853–1928]. Dalam penyelidikan- nya Lorentz menyimpulkan bahwa besar gaya yang ditimbulkan berbanding lurus dengan kuat arus, kuat medan magnet, panjang kawat dan sudut yang dibentuk arah arus listrik dengan arah medan magnet. Untuk menghargai jasa penemuan H.A. Lorentz, gaya tersebut disebut gaya Lorentz. Apabila arah arus listrik tegak lurus dengan arah medan magnet, besar gaya Lorentz dirumuskan.

Dengan:

F =×× B I l

F = gaya Lorentz satuan newton [N]

B = kuat medan magnet satuan tesla [T]. l = panjang kawat satuan meter [m]

I = kuat arus listrik satuan ampere [A] Berdasarkan rumus di atas tampak bahwa apabila arah arus

listrik tegak lurus dengan arah medan magnet, besar gaya Lorentz bergantung pada panjang kawat, kuat arus listrik, dan kuat medan magnet. Gaya Lorentz yang ditimbulkan makin besar, jika panjang kawat, kuat arus listrik, dan kuat medan magnet makin besar.

Kawat panjangnya 2 m

Penyelesaian:

berada tegak lurus dalam

Diketahui: l = 2 m

medan magnet 20 T. Jika

B = 20 T

kuat arus listrik yang mengalir 400 mA,

I = 400 mA = 0,4 m

berapakah besar gaya

Ditanya: F = ... ?

Lorentz yang dialami

Jawab: F =l × I × B

kawat?

=2 × 0,4 × 20 = 16 N

Arah gaya Lorentz bergantung pada arah arus listrik dan arah medan magnet. Untuk menentukan arah gaya Lorentz digunakan kaidah atau aturan tangan kanan. Caranya rentangkan ketiga jari yaitu ibu jari, jari telunjuk, dan jari tengah sedemikian hingga mem-

bentuk sudut 90 0 [saling tegak lurus]. Jika ibu jari menunjukan arah arus listrik [I] dan jari telunjuk menunjukkan arah medan magnet [B] maka arah gaya Lorentz searah jari tengah [F]. Dalam bentuk tiga

dimensi, arah yang tegak lurus mendekati pembaca diberi simbol . Adapun arah yang tegak lurus menjauhi pembaca diberi simbol × . Perhatikan Gambar 11.26.

Mari BIAS 3 Mari BIAS 3

–Z

B magnet]

I = arah ibu jari

B = arah jari telunjuk F = arah jari tengah

X jari tengah [arah

–X

I gaya Lorentz]

–Y F I S Gambar 11.25 Menentukan arah gaya

S Gambar 11.26 Arah gaya Lorentz Lorentz dengan kaidah tangan kanan

digambarkan pada tiga dimensi

Gaya Lorentz yang ditimbulkan kawat berarus listrik dalam medan magnet dapat dimanfaatkan untuk membuat alat yang dapat mengubah energi listrik menjadi energi gerak. Alat yang menerapkan gaya Lorentz adalah motor listrik dan alat-alat ukur listrik. Motor listrik banyak dijumpai pada tape recorder, pompa air listrik, dan komputer. Adapun, contoh alat ukur listrik yaitu amperemeter, voltmeter, dan ohmmeter.

1. Sebutkan tiga cara memperbesar gaya

3. Tentukan arah gaya Lorentz gambar Lorentz yang ditimbulkan kawat ber-

berikut.

arus dalam medan magnet.

a.

2. Berdasarkan gambar berikut, tentukan

besarnya gaya Lorentz. [I = 4 A,

1. Gaya tarik magnet yang paling kuat berada pada ujung-ujungnya. Ujung magnet itu disebut kutub magnet.

2. Ada tiga cara membuat magnet yaitu menggosok dengan magnet tetap, induksi, dan menggunakan arus listrik.

Kemagnetan

3. Medan magnet adalah ruang di sekitar magnet yang masih memiliki pengaruh gaya tarik atau gaya tolak magnet.

4. Garis gaya magnet adalah garis-garis lengkung yang menggam- barkan pola medan magnet. Garis gaya magnet keluar dari kutub utara menuju kutub selatan.

5. Kutub magnet sejenis berdekatan saling tolak-menolak dan berlawanan jenis tarik-menarik.

6. Kutub utara magnet bumi terletak di sekitar kutub selatan geografis. Adapun kutub selatan magnet bumi terletak di sekitar kutub utara geografis.

7. Sudut yang dibentuk kutub utara jarum kompas dengan arah utara selatan geografis disebut deklinasi. Adapun, sudut yang dibentuk kutub utara jarum kompas dengan arah horizontal disebut inklinasi.

8. Menurut Oersted di sekitar kawat berarus listrik terdapat medan magnet.

9. Elektromagnet adalah kumparan berarus listrik yang di dalamnya terdapat inti besi. Kekuatan elektromagnet tergantung pada kuat arus, jumlah lilitan, dan inti besi.

10. Gaya Lorentz gaya interaksi antara medan magnet dari arus listrik dan medan magnet tetap. Besarnya dapat ditulis dalam bentuk rumus

F =×× B I l

Apabila kamu sudah membaca isi bab ini dengan baik, seha- rusnya kamu sudah dapat mengerti tentang hal-hal berikut.

1. Cara membuat magnet.

2. Garis gaya magnet dan medan magnet.

3. Kemagnetan bumi.

4. Medan magnet yang ditimbulkan arus listrik.

5. Gaya Lorentz. Apabila masih ada materi yang belum kamu pahami, tanyakan

pada gurumu. Setelah paham, maka pelajarilah bab selanjutnya.

Mari BIAS 3 Mari BIAS 3

: gejala fisika pada bahan yang memiliki kemampuan menimbulkan medan magnet.

kutub magnet : kedua ujung besi [magnet] yang paling kuat daya tariknya. magnet elementer : bagian terkecil dari magnet yang masih mempunyai sifat magnet. motor listrik

: alat untuk mengubah energi listrik menjadi energi gerak. solenoida

: kumparan yang panjang. relai

: alat yang bekerja atas dasar penggunaan arus yang kecil untuk menghubungkan atau memutuskan arus listrik yang besar.

Kerjakan soal-soal berikut di buku kerjamu

Video liên quan