New Post!
Elektromagnetik
kalau ada yang tidak dimengerti langsung tanyain langsung aja ok :D
A.
Latar Belakang
Listrik dalam era industri merupakan keperluan yang sangat
vital. Dengan adanya transformator keperluan listrik pada tegangan yang
sesuai dapat terpenuhi. Dahulu untuk membawa listrik diperlukan
kuda. Kuda akan membawa pembangkit listrik untuk penerangan lapangan ski.
Seandainya transformator belum ditemukan, berapa ekor kuda yang diperlukan
untuk penerangan sebuah kota. Fenomena pemindahan listrik akan kamu
dibahas dalam induksi elektromagnetik.
Jika ada pembangkit listrik dekat rumahmu, coba
diperhatikan. Pembangkit listrik biasanya terletak jauh dari permukiman
penduduk. Untuk membawa energy listrik, atau lebih dikenal transmisi daya
listrik, diperlukan kabel yang sangat panjang. Kabel yang demikian dapat menurunkan
tegangan. Karena itu diperlukan alat yang dapat menaikkan kembali tegangan
sesuai keperluan. Dan kamu pasti melihat tabung berwarna biru yang dipasang
pada tiang listrik. Alat tersebut adalah transformator yang berfungsi untuk
menaikkan dan menurunkan tegangan.
B.
Rumusan Masalah
Rumusan
masalah yang diangkat dalam penulisan makalah ini adalah sebagai berikut:
1. Apa arti Induksi Elekromagetik?
2. Bagaimana Penerapan Induksi
Elektromagnetik?
3. Apa yang dimaksud dengan
Transformator?
A. Induksi Elektromagnetik
1. GGL
Induksi
Kelistrikan
dapat menghasilkan kemagnetan. Menurutmu, dapatkah kemagnetan menimbulkan
kelistrikan? Kemagnetan dan kelistrikan merupakan dua gejala alam yang
prosesnya dapat dibolak-balik. Ketika H.C. Oersted membuktikan bahwa disekitar
kawat berarus listrik terdapat medan magnet (artinya listrik menimbulkan
magnet), para ilmuwan mulai berpikir keterkaitan antara kelistrikan dan
kemagnetan.
Gambar 21.
Percobaan Michael faraday
Tahun 1821
Michael Faraday membuktikan bahwa perubahan medan magnet dapat menimbulkan
arus listrik (artinya magnet menimbulkan istrik) melalui eksperimen yang
sangat sederhana seperti yang ditunjukkanpada gambar 2.1. Sebuah
magnet yang digerakkan masuk dan keluar pada kumparan dapat menghasilkan
arus listrik pada kumparan itu. Galvanometer merupakan
alat yang dapat digunakan untuk mengetahui ada tidaknya arus listrik yang
mengalir. Ketika sebuah magnet yang digerakkan masuk dan keluar pada kumparan,
jarum galvanometer menyimpang ke kanan dan ke kiri. Bergeraknya jarum galvanometer
menunjukkan bahwa magnet yang digerakkan keluar dan masuk pada
kumparan menimbulkan arus listrik. Arus listrik bisa terjadi jika pada
ujung-ujung kumparan terdapat GGL (gaya gerak listrik). GGL yang terjadi di
ujung-ujung kumparan dinamakan GGL induksi. Arus listrik hanya timbul pada saat
magnet bergerak. Jika magnet diam di dalam kumparan, di ujung
kumparan tidak terjadi arus listrik.
Sehingga
ditetapkan hukum Faraday yang berbunyi:
a. Jika sebuah penghantar memotong
garis-garis gaya dari suatu medan magnetik (fluks) yang konstan, maka pada
penghantar tersebut akan timbul tegangan induksi.
b. Perubahan fluks medan magnetik
didalam suatu rangkaian bahan penghantar, akan menimbulkan tegangan induksi
pada rangkaian tersebut.
Persamaan Ggl induksi (Eind) yang memenuhi
hukum Faraday adalah sebagai berikut:
Tanda
negatif berati sesuai dengan Hukum Lenz, yaitu “Ggl Induksi selalu
membangkitkan arus yang medan magnetiknya berlawanan dengan sumber perubahan
fluks magnetik”. Fluks Magnetik adalah kerapatan garis-garis gaya
dalam medan magnet, artinya fluks magnetik yang berada pada permukaan yang
lebih luas kerapatannya rendah dan kuat medan magnetik (B) lebih lemah,
sedangkan pada permukaan yang lebih sempit kerapatan fluks magnet akan kuat dan
kuat medan magnetik (B) lebih tinggi. Satuan internasional dari besaran fluks
magnetik diukur dalam Weber, disingkat Wb dan didefinisikan
dengan, Suatu medan magnet serba sama mempunyai fluks magnetik sebesar 1
weber bila sebatang penghantar memotong garis-garis gaya magnetik selama satu
detik akan menimbulkan gaya gerak listrik (ggl) sebesar satu volt.
1. Penyebab
Terjadinya GGL Induksi
Ketika
kutub utara magnet batang digerakkan masuk
ke dalam kumparan, jumlah garis gaya-gaya magnet yang terdapat di
dalam kumparan bertambah banyak. Bertambahnya jumlah garis- garis
gaya ini menimbulkan GGL induksi pada ujung-ujung kumparan. GGL induksi yang
ditimbulkan menyebabkan arus listrik mengalir menggerakkan jarum
galvanometer. Arah arus induksi dapat ditentukan dengan cara
memerhatikan arah medan magnet yang ditimbulkannya. Pada saat
magnet masuk, garis gaya dalam kumparan bertambah. Akibatnya
medan magnet hasil arus induksi bersifat mengurangi garis gaya itu. Dengan
demikian, ujung kumparan itu merupakan kutub utara sehingga arah arus induksi
seperti yang ditunjukkan Gambar 2.1.
Ketika
kutub utara magnet batang digerakkan keluar
dari dalam kumparan, jumlah garis-garis gaya magnet yang terdapat
di dalam kumparan berkurang. Berkurangnya jumlah garis-garis gaya ini juga
menimbulkan GGL induksi pada ujung-ujung kumparan. GGL induksi yang ditimbulkan
menyebabkan arus listrik mengalir dan menggerakkan jarum galvanometer. Sama
halnya ketika magnet batang masuk ke kumparan. pada saat
magnet keluar garis gaya dalam kumparan berkurang.
Akibatnya medan magnet hasil arus induksi bersifat
menambah garis gaya itu. Dengan demikian, ujung, kumparan itu merupakan kutub
selatan. Ketika kutub utara magnet batang diam di dalam kumparan, jumlah
garis-garis gaya magnet di dalam kumparan tidak terjadi
perubahan (tetap). Karena jumlah garis-garis gaya tetap, maka pada ujung-ujung
kumparan tidak terjadi GGL induksi. Akibatnya, tidak terjadi arus listrik dan
jarum galvanometer tidak bergerak. Jadi, GGL induksi dapat terjadi pada kedua
ujung kumparan jika di dalam kumparan terjadi perubahan jumlah
garis-garis gaya magnet (fluks magnetik).
GGL yang
timbul akibat adanya perubahan jumlah garis-garis gaya magnet dalam
kumparan disebut GGL induksi. Arus listrik yang ditimbulkan GGL
induksi disebut arus induksi. Peristiwa timbulnya GGL induksi
dan arus induksi akibat adanya perubahan jumlah garis-garis gaya magnet
disebut induksi elektromagnetik.
2. Faktor
yang Memengaruhi Besar GGL Induksi
Sebenarnya
besar kecil GGL induksi dapat dilihat pada besar kecilnya penyimpangan sudut
jarum galvanometer. Jika sudut penyimpangan jarum galvanometer besar, GGL
induksi dan arus induksi yang dihasilkan besar. Terdapat beberapa cara
memperbesar GGL induksi. Ada tiga faktor yang memengaruhi GGL
induksi, yaitu :
a. kecepatan gerakan
magnet atau kecepatan perubahan jumlah garis-garis gaya
magnet (fluks magnetik),
b. jumlah lilitan,
c. medan magnet
A. Penerapan Induksi Elektromagnetik
Pada
induksi elektromagnetik terjadi perubahan bentuk energi gerak menjadi energi
listrik. Induksi elektromagnetik digunakan pada pembangkit energi listrik.
Pembangkit energi listrik yang menerapkan induksi elektromagnetik adalah
generator dan dinamo. Di dalam generator dan dinamo terdapat kumparan dan magnet.
Kumparan atau magnet yang berputar menyebabkan terjadinya
perubahan jumlah garis-garis gaya magnet dalam kumparan. Perubahan tersebut
menyebabkan terjadinya GGL induksi pada kumparan. Energi
mekanik yang diberikan generator dan dinamo diubah ke dalam
bentuk energy gerak rotasi. Hal itu menyebabkan GGL induksi dihasilkan
secara terus-menerus dengan pola yang berulang secara
periodic.
1.
Generator
Generator
dibedakan menjadi dua, yaitu generator arus searah (DC) dan generator arus
bolak-balik (AC). Baik generator AC dan generator DC memutar kumparan di
dalam medan magnet tetap. Generator AC sering disebut alternator.
Arus listrik yang dihasilkan berupa arus bolak-balik.
Ciri generator AC menggunakan cincin ganda. Generator
arus DC, arus yang dihasilkan berupa arus searah. Ciri generator
DC menggunakan cincin belah (komutator).
Jadi,generator AC dapat diubah menjadi
generator DC dengan cara mengganti cincin ganda dengan sebuah
komutator. Sebuah generator AC kumparan berputar
di antara kutub- kutub yang tak sejenis
dari dua magnet yang saling berhadapan. Kedua
kutub magnet akan menimbulkan medan magnet. Kedua ujung kumparan
dihubungkan dengan sikat karbon yang terdapat pada setiap cincin.
Kumparan merupakan bagian generator yang berputar (bergerak)
disebut rotor. Magnet tetap merupakan bagian generator yang tidak
bergerak disebut stator. Bagaimanakah
generator bekerja? Ketika kumparan sejajar dengan arah medan magnet
(membentuk sudut 0 derajat), belum terjadi arus listrik dan tidak
terjadi GGL induksi (perhatikan Gambar 2.1. Pada saat
kumparan berputar perlahan-lahan, arus dan GGL beranjak naik sampai
kumparan membentuk sudut 90 derajat. Saat itu posisi kumparan tegak lurus
dengan arah medan magnet. Pada kedudukan ini kuat arus dan GGL induksi
menunjukkan nilai maksimum. Selanjutnya, putaran kumparan terus berputar, arus
dan GGL makin berkurang. Ketika kumparan mem bentuk sudut 180 derajat kedudukan
kumparan sejajar dengan arah medan magnet, maka GGL induksi dan arus induksi
menjadi nol.
Putaran
kumparan berikutnya arus dan tegangan mulai naik lagi dengan
arah yang berlawanan. Pada saat membentuk
sudut 270 derajat, terjadi lagi kumparan berarus tegak lurus dengan arah medan
magnet. Pada kedudukan kuat arus dan GGL induksi menunjukkan nilai maksimum
lagi, namun arahnya berbeda. Putaran kumparan selanjutnya, arus dan
tegangan turun perlahanlahan hingga mencapai nol
dan kumparan kembali ke posisi semula
hingga memb entuk sudut 360 derajat.
1.
Dinamo
Dinamo
dibedakan menjadi dua yaitu, dinamo arus searah (DC) dan dinamo arus
bolak-balik (AC). Prinsip kerja dinamo sama dengan generator yaitu memutar
kumparan di dalam medan magnet atau memutar magnet di dalam kumparan. Bagian
dinamo yang berputar disebut rotor. Bagian dinamo yang tidak bergerak disebut
stator.
Perbedaan
antara dinamo DC dengan dinamo AC terletak pada cincin yang digunakan. Pada
dinamo arus searah menggunakan satu cincin yang dibelah menjadi dua yang
disebut cincin belah (komutator). Cincin ini memungkinkan arus listrik yang
dihasilkan pada rangkaian luar Dinamo berupa arus searah walaupun di dalam
dinamo sendiri menghasilkan arus bolak-balik. Adapun, pada dinamo arus
bolak-balik menggunakan cincin ganda (dua cincin). Alat pembangkit listrik arus
bolak balik yang paling sederhana adalah dinamo sepeda. Tenaga yang digunakan
untuk memutar rotor adalah roda sepeda. Jika roda berputar, kumparan atau
magnet ikut berputar. Akibatnya, timbul GGL induksi pada ujung-ujung kumparan
dan arus listrik mengalir. Makin cepat gerakan roda sepeda, makin cepat magnet
atau kumparan berputar. Makin besar pula GGL induksi dan arus listrik
yang dihasilkan. Jika dihubungkan dengan lampu, nyala lampu makin terang. GGL
induksi pada dinamo dapat diperbesar dengan cara putaran roda dipercepat,
menggunakan magnet yang kuat (besar), jumlah lilitan diperbanyak, dan
menggunakan inti besi lunak di dalam kumparan.
B. Transformator
Di rumah
mungkin kamu pernah dihadapkan persoalan tegangan listrik, ketika kamu akan
menghidupkan radio yang memerlukan tegangan 6 V atau 12 V. Padahal tegangan
listrik yang disediakan PLN 220 V. Bahkan generator pembangkit listrik
menghasilkan tegangan listrik yang sangat tinggi mencapai hingga puluhan ribu
volt. Kenyataannya sampai di rumah tegangan listrik tinggal 220 V. Bagaimanakah
cara mengubah tegangan listrik? Alat yang digunakan untuk menaikkan atau
menurunkan tegangan AC disebut transformator (trafo). Trafo memiliki dua
terminal, yaitu terminal input dan terminal output. Terminal input terdapat
pada kumparan primer. Terminal output terdapat pada kumparan sekunder. Tegangan
listrik yang akan diubah dihubungkan dengan terminal input. Adapun, hasil pengubahan
tegangan diperoleh pada terminal output. Prinsip kerja transformator menerapkan
peristiwa induksi elektromagnetik. Jika pada kumparan primer dialiri arus AC,
inti besi yang dililiti kumparan akan menjadi magnet (elektromagnet). Karena
arus AC, pada elektromagnet selalu terjadi perubahan garis gaya magnet.
Perubahan garis gaya tersebut akan bergeser ke kumparan sekunder. Dengan
demikian, pada kumparan sekunder juga terjadi perubahan garis gaya magnet. Hal
itulah yang menimbulkan GGL induksi pada kumparan sekunder. Adapun, arus
induksi yang dihasilkan adalah arus AC yang besarnya sesuai dengan jumlah
lilitan sekunder. Bagian utama transformator ada tiga, yaitu inti besi yang
berlapis-lapis, kumparan primer, dan kumparan sekunder. Kumparan primer yang dihubungkan
dengan PLN sebagai tegangan masukan (input) yang akan dinaikkan atau
diturunkan. Kumparan sekunder dihubungkan dengan beban sebagai tegangan
keluaran (output).
1.
Macam-Macam
Transformator
Apabila
tegangan terminal output lebih besar daripada tegangan yang diubah, trafo yang
digunakan berfungsi sebagai penaik tegangan. Sebaliknya apabila tegangan
terminal output lebih kecil daripada tegangan yang diubah, trafo yang digunakan
berfungsi sebagai penurun tegangan. Dengan demikian, transformator (trafo)
dibedakan menjadi dua, yaitu trafo step up dan trafo step down.
a.
Trafo
step up adalah transformator yang berfungsi untuk menaikkan tegangan AC. Trafo
ini memiliki ciri-ciri:
-
jumlah
lilitan primer lebih sedikit daripada jumlah lilitan sekunder.
-
tegangan
primer lebih kecil daripada tegangan sekunder,
-
kuat
arus primer lebih besar daripada kuat arus sekunder.
b.
Trafo
step down adalah transformator yang berfungsi untuk menurunkan tegangan
AC. Trafo ini memiliki ciri-ciri:
- jumlah lilitan primer lebih banyak daripada
jumlah lilitan sekunder,
- tegangan primer lebih besar daripada
tegangan sekunder,
- kuat arus primer lebih kecil
daripada kuat arus sekunder.
2.
Transformator Ideal
Transformer
ideal merupakan trafo yang rugi-ruginya hanya berasal dari rugi lilitan input
dan lilitan output. Pada transformer ideal, hubungan antara tegangan input
dengan tegangan output, arus input dengan arus output, lilitan input (primer)
dengan lilitan output (sekunder) memiliki hubungan yang dijelaskan melalui
persamaan berikut ini.
Besar
tegangan dan kuat arus pada trafo bergantung banyaknya lilitan. Besar tegangan
sebanding dengan jumlah lilitan. Makin banyak jumlah lilitan tegangan yang
dihasilkan makin besar. Hal ini berlaku untuk lilitan primer dan sekunder.
Hubungan antara jumlah lilitan primer dan sekunder dengan tegangan primer dan
tegangan sekunder dirumuskan Trafo dikatakan ideal jika tidak ada energi yang
hilang menjadi kalor, yaitu ketika jumlah energi yang masuk pada kumparan
primer sama dengan jumlah energi yang keluar pada kumparan sekunder. Hubungan
antara tegangan dengan kuat arus pada kumparan primer dan sekunder
dirumuskan Jika kedua ruas dibagi dengan t,
3.
Efisiensi Transformator
Di bagian
sebelumnya kamu sudah mempelajari transformator atau trafo yang ideal. Namun,
pada kenyataannya trafo tidak pernah ideal. Jika trafo digunakan, selalu timbul
energi kalor. Dengan demikian, energi listrik yang masuk pada kumparan primer
selalu lebih besar daripada energi yang keluar pada kumparan sekunder.
Akibatnya, daya primer lebih besar daripada daya sekunder. Berkurangnya daya
dan energi listrik pada sebuah trafo ditentukan oleh besarnya efisiensi trafo.
Perbandingan antara daya sekunder dengan daya primer atau hasil bagi antara
energi sekunder dengan energi primer yang dinyatakan dengan persen disebut
efisiensi trafo. Efisiensi trafo dinyatakan dengan η . Besar efisiensi trafo
dapat dirumuskan sebagai berikut.
4.
Penggunaan Transformator
Banyak
peralatan listrik di rumah yang menggunakan transformator step down. Trafo
tersebut berfungsi untuk menurunkan tegangan listrik PLN yang besarnya 220 V
menjadi tegangan lebih rendah sesuai dengan kebutuhan. Sebelum masuk rangkaian
elektronik pada alat, tegangan 220 V dari PLN dihubungkan dengan trafo step
down terlebih dahulu untuk diturunkan. Misalnya kebutuhan peralatan listrik 25
V. Jika alat itu langsung dihubungkan dengan PLN, alat itu akan rusak atau
terbakar. Namun, apabila alat itu dipasang trafo step down yang mampu mengubah
tegangan 220 V menjadi 25 V, alat itu akan terhindar dari kerusakan. Ada
beberapa alat yang menggunakan transformator antara lain catu daya, adaptor,
dan transmisi daya listrik jarak jauh.
a. Power supply (catu daya)
Catu daya
merupakan alat yang digunakan untuk menghasilkan tegangan AC yang rendah. Catu
daya menggunakan trafo step down yang berfungsi untuk menurunkan tegangan 220 V
menjadi beberapa tegangan AC yang besarnya antara 2 V sampai 12 V.
b. Adaptor (penyearah arus)
Adaptor
terdiri atas trafo step down dan rangkaian penyearah arus listrik yang berupa
diode. Adaptor merupakan catu daya yang ditambah dengan si penyearah arus
adalah mengubah tegangan AC menjadi tegangan DC.
c. Transmisi daya listrik jarak jauh
Pembangkit
listrik biasanya dibangun jauh dari permukiman penduduk. Proses pengiriman daya
listrik kepada pelanggan listrik (konsumen) yang jaraknya jauh disebut
transmisi daya listrik jarak jauh. Untuk menyalurkan energi listrik ke konsumen
yang jauh, tegangan yang dihasilkan generator pembangkit listrik perlu
dinaikkan mencapai ratusan ribu volt. Untuk itu, diperlukan trafo step up.
Tegangan tinggi ditransmisikan melalui kabel jaringan listrik yang panjang
menuju konsumen. Sebelum masuk ke rumah-rumah penduduk tegangan diturunkan
menggunakan trafo step down hingga menghasilkan 220 V. Transmisi daya listrik
jarak jauh dapat dilakukan dengan menggunakan tegangan besar dan arus yang
kecil. Dengan cara itu akan diperoleh beberapa keuntungan, yaitu energi yang
hilang dalam perjalanan dapat dikurangi dan kawat penghantar yang diperlukan
dapat lebih kecil serta harganya lebih murah.
A.
Kesimpulan
Berdasarkan
rumusan masalahnya, kesmpulan yang dapat ditarik adalah sebagai berikut:
a. Induksi Elekromagnetik adalah
Peristiwa timbulnya GGL induksi dan arus induksi akibat adanya
perubahan jumlah garis-garis gaya magnet.
b. Penerapan Induksi elektronmagnetik
terdapat pada dua alat yang hampir sama bagian-bagiannya yaitu pada generator
dan dynamo.
c. Transformator adalah Alat yang
digunakan untuk menaikkan atau menurunkan tegangan AC
Kumparan atau magnet yang berputar menyebabkan terjadinya perubahan jumlah garis-garis gaya magnet dalam kumparan. Perubahan tersebut menyebabkan terjadinya GGL induksi pada kumparan. Energi mekanik yang diberikan generator dan dynamo diubah ke dalam bentuk energi gerak rotasi. Hal itu menyebabkan GGL induksi dihasilkan secara terus-menerus dengan pola yang berulang secara periodik.
1. Generator
Generator dibedakan menjadi dua, yaitu generator arus searah (DC) dan generator arus bolak-balik (AC). Baik generator AC dan generator DC memutar kumparan di dalam medan magnet tetap. Generator AC sering disebut alternator. Arus listrik yang dihasilkan berupa arus bolak-balik. Ciri generator AC menggunakan cincin ganda. Generator arus DC, arus yang dihasilkan berupa arus searah. Ciri generator DC menggunakan cincin belah (komutator). Jadi, generator AC dapat diubah menjadi generator DC dengan cara mengganti cincin ganda dengan sebuah komutator.Sebuah generator AC kumparan berputar di antara kutubkutub yang tak sejenis dari dua magnet yang saling berhadapan. Kedua kutub magnet akan menimbulkan medan magnet. Kedua ujung kumparan dihubungkan dengan sikat karbon yang terdapat pada setiap cincin. Kumparan merupakan bagian generator yang berputar (bergerak) disebut rotor. Magnet tetap merupakan bagian generator yang tidak bergerak disebut stator. Bagaimanakah generator bekerja?
Bagan generator AC
Ketika kumparan sejajar dengan arah medan magnet (membentuk sudut 00),
belum terjadi arus listrik dan tidak terjadi GGL induksi. Pada saat
kumparan berputar perlahan-lahan, arus dan GGL beranjak naik sampai
kumparan membentuk sudut 900. Saat itu posisi kumparan tegak
lurus dengan arah medan magnet. Pada kedudukan ini kuat arus dan GGL
induksi menunjukkan nilai maksimum. Selanjutnya, putaran kumparan terus
berputar, arus dan GGL makin berkurang. Ketika kumparan membentuk sudut
1800 kedudukan kumparan sejajar dengan arah medan magnet, maka GGL induksi dan arus induksi menjadi nol.Putaran kumparan berikutnya arus dan tegangan mulai naik lagi dengan arah yang berlawanan. Pada saat membentuk sudut 270o, terjadi lagi kumparan berarus tegak lurus dengan arah medan magnet. Pada kedudukan kuat arus dan GGL induksi menunjukkan nilai maksimum lagi, namun arahnya berbeda. Putaran kumparan selanjutnya, arus dan tegangan turun perlahan-lahan hingga mencapai nol dan kumparan kembali ke posisi semula hingga membentuk sudut 360o.
2. Dinamo
Dinamo dibedakan menjadi dua yaitu, dinamo arus searah (DC) dan dinamo arus bolak-balik (AC). Prinsip kerja dinamo sama dengan generator yaitu memutar kumparan di dalam medan magnet atau memutar magnet di dalam kumparan. Bagian dinamo yang berputar disebut rotor. Bagian dinamo yang tidak bergerak disebut stator.
a. Bagan dinamo AC, b. Bagan dinamo DC
Perbedaan antara dinamo DC dengan dinamo AC terletak pada cincin yang
digunakan. Pada dinamo arus searah menggunakan satu cincin yang dibelah
menjadi dua yang disebut cincin belah (komutator). Cincin ini
memungkinkan arus listrik yang dihasilkan pada rangkaian luar dinamo
berupa arus searah walaupun di dalam dinamo sendiri menghasilkan arus
bolak-balik. Adapun, pada dynamo arus bolak-balik menggunakan cincin
ganda (dua cincin).Alat pembangkit listrik arus bolak balik yang paling sederhana adalah dinamo sepeda. Tenaga yang digunakan untuk memutar rotor adalah roda sepeda. Jika roda berputar, kumparan atau magnet ikut berputar. Akibatnya, timbul GGL induksi pada ujung-ujung kumparan dan arus listrik mengalir.
Dinamo sepeda
Makin cepat gerakan roda sepeda, makin cepat magnet atau kumparan berputar. Makin besar pula GGL induksi dan arus listrik
yang dihasilkan. Jika dihubungkan dengan lampu, nyala lampu makin
terang. GGL induksi pada dinamo dapat diperbesar dengan cara putaran
roda dipercepat, menggunakan magnet yang kuat (besar), jumlah lilitan
diperbanyak, dan menggunakan inti besi lunak di dalam kumparan.Induksi Elektromagnetik
0Persamaan Garis Lurus; Fungsi, Persamaan, dan Pertidaksamaan Kuadrat
Bentuk umum
m disebut gradien / kemiringan
Persamaan garis lurus yang melalui titik (x1 , y1) dan (x2, y2) adalah
cat.
Persamaan garis lurus adalah suatu fungsi dengan f(x) = y.
Fungsi Kuadrat
Bentuk umum
Persamaan Kuadrat
Cara penyelesaiannya :
- Rumus ABC
Diskriminan
Jika D>0 maka x1 dan x2 berbeda, x1, x2 bilangan real (Secara geometri, kurva f(x) memotong sumbu x)
Jika D=0 maka x1 dan x2 sama, x1, x2 bilangan real (Secara geometri, kurva f(x) bersinggungan dengan sumbu x)
Jika D<0 maka x1 dan x2 bilangan kompleks (Secara geometri, kurva f(x) tidak memotong maupun bersinggungan dengan sumbu x)
- Bentuk x2 + bx + c = 0
x2 + bx + c = 0
(x + p) (x + q) = 0
x1 = – p dan x2 = –q
- Bentuk ax2 + bx + c = 0
ax2 + bx + c = 0
ax2 + px + qx + c = 0 atau ax2 + qx + px + c = 0
(ax2 + px) + (qx + c )= 0 atau (ax2 + qx) + (px + c )= 0
faktorkan setiap grupnya sedemikian hingga
(nx + m) (rx + s) = 0
x1 = – m / n dan x2 = –s / r
Contoh-contoh
- x2 + 3x + 2 = 0
p = 1 dan q = 2 karena 1 + 2 = 3 dan 1 . 2 = 2, maka
x2 + 3x + 2 = 0
(x + 1) (x + 2) = 0
x1 = – 1 dan x2 = –2
Himpunan penyelesaian = { –1 , –2 }
2. 2x2 + 7x + 3 = 0
a = 2, b = 5, c = 3
a . c = 6
p = 1 dan q = 6 karena 1 . 6 = 6 dan 1 + 6 = 7, maka
2x2 + 7x + 3 = 0
2x2 + x + 6x + 3 = 0
(2x2 + x) + (6x + 3) = 0
faktorkan :
(2x2 + x) = x (2x + 1)
(6x + 3) = 2 (2x + 1) , maka
(x + 2) (2x + 1) = 0
x1 = – 2 dan x2 = –1 / 2
Himpunan penyelesaian = { –2 , –1 / 2 }
Pertidaksamaan Kuadrat
Bentuk persamaan
= diganti dengan <, >, <, atau >.
Cara penyelesaian
Rubah pertidaksaan tersebut menjadi suatu persamaan
Selesaikan persamaan tersebut
Uji tanda
Contoh
x2 + 3x + 2 > 0
Pertidaksamaan tersebut dirubah menjadi persamaan:
x2 + 3x + 2 = 0 kemudian cari x
dari contoh sebelumnya diperoleh x1 = – 1 dan x2 = –2
Uji tanda :
ambil sebuah bilangan real yang terletak sebelum – 2, diantara –2 dengan –1, dan setelah –1 :
misal –3 , –3/2, 0
masukkan tiga bilangan tersebut ke f(x) = x2 + 3x + 2
f(-3) = 2 tanda +
f(-3/2) = –1/4 tanda –
f(0) = 2 tanda +
maka
karena x2 + 3x + 2 > 0 maka daerah penyelesaiannya adalah yang bertanda + dan –1, –2 tidak termasuk
maka himpunan penyelesaiannya adalah { x<-2 atau x>-1 } atau dengan notasi interval
Fungsi dan Persamaan Garis Lurus
0Hukum gerak Newton
Dari Wikipedia bahasa Indonesia, ensiklopedia bebas
Hukum gerak Newton adalah tiga hukum fisika yang menjadi dasar mekanika klasik. Hukum ini menggambarkan hubungan antara gaya yang bekerja pada suatu benda dan gerak yang disebabkannya. Hukum ini telah dituliskan dengan pembahasaan yang berbeda-beda selama hampir 3 abad,[1] dan dapat dirangkum sebagai berikut:- Hukum Pertama: setiap benda akan memiliki kecepatan yang konstan kecuali ada gaya yang resultannya tidak nol bekerja pada benda tersebut.[2][3][4] Berarti jika resultan gaya nol, maka pusat massa dari suatu benda tetap diam, atau bergerak dengan kecepatan konstan (tidak mengalami percepatan). Hal ini berlaku jika dilihat dari kerangka acuan inersial.
- Hukum Kedua: sebuah benda dengan massa M mengalami gaya resultan sebesar F akan mengalami percepatan a yang arahnya sama dengan arah gaya, dan besarnya berbanding lurus terhadap F dan berbanding terbalik terhadap M. atau F=Ma. Bisa juga diartikan resultan gaya yang bekerja pada suatu benda sama dengan turunan dari momentum linear benda tersebut terhadap waktu.
- Hukum Ketiga: gaya aksi dan reaksi dari dua benda memiliki besar yang sama, dengan arah terbalik, dan segaris. Artinya jika ada benda A yang memberi gaya sebesar F pada benda B, maka benda B akan memberi gaya sebesar –F kepada benda A. F dan –F memiliki besar yang sama namun arahnya berbeda. Hukum ini juga terkenal sebagai hukum aksi-reaksi, dengan F disebut sebagai aksi dan –F adalah reaksinya.
Tinjauan
Hukum Newton diterapkan pada benda yang dianggap sebagai partikel,[7] dalam evaluasi pergerakan misalnya, panjang benda tidak dihiraukan, karena obyek yang dihitung dapat dianggap kecil, relatif terhadap jarak yang ditempuh. Perubahan bentuk (deformasi) dan rotasi dari suatu obyek juga tidak diperhitungkan dalam analisisnya. Maka sebuah planet dapat dianggap sebagai suatu titik atau partikel untuk dianalisa gerakan orbitnya mengelilingi sebuah bintang.Dalam bentuk aslinya, hukum gerak Newton tidaklah cukup untuk menghitung gerakan dari obyek yang bisa berubah bentuk (benda tidak padat). Leonard Euler pada tahun 1750 memperkenalkan generalisasi hukum gerak Newton untuk benda padat yang disebut hukum gerak Euler, yang dalam perkembangannya juga dapat digunakan untuk benda tidak padat. Jika setiap benda dapat direpresentasikan sebagai sekumpulan partikel-partikel yang berbeda, dan tiap-tiap partikel mengikuti hukum gerak Newton, maka hukum-hukum Euler dapat diturunkan dari hukum-hukum Newton. Hukum Euler dapat dianggap sebagai aksioma dalam menjelaskan gerakan dari benda yang memiliki dimensi.[8]
Ketika kecepatan mendekati kecepatan cahaya, efek dari relativitas khusus harus diperhitungkan. [9]
Hukum pertama Newton
Lex I: Corpus omne perseverare in statu suo quiescendi vel movendi uniformiter in directum, nisi quatenus a viribus impressis cogitur statum illum mutare.
Hukum ini menyatakan bahwa jika resultan gaya (jumlah vektor dari semua gaya yang bekerja pada benda) bernilai nol, maka kecepatan benda tersebut konstan. Dirumuskan secara matematis menjadi:Hukum I: Setiap benda akan mempertahankan keadaan diam atau bergerak lurus beraturan, kecuali ada gaya yang bekerja untuk mengubahnya.[11]
- Sebuah benda yang sedang diam akan tetap diam kecuali ada resultan gaya yang tidak nol bekerja padanya.
- Sebuah benda yang sedang bergerak, tidak akan berubah kecepatannya kecuali ada resultan gaya yang tidak nol bekerja padanya.
Hukum kedua Newton
Massa yang bertambah atau berkurang dari suatu sistem akan mengakibatkan perubahan dalam momentum. Perubahan momentum ini bukanlah akibat dari gaya. Untuk menghitung sistem dengan massa yang bisa berubah-ubah, diperlukan persamaan yang berbeda.
Sesuai dengan hukum pertama, turunan momentum terhadap waktu tidak nol ketika terjadi perubahan arah, walaupun tidak terjadi perubahan besaran. Contohnya adalah gerak melingkar beraturan. Hubungan ini juga secara tidak langsung menyatakan kekekalan momentum: Ketika resultan gaya yang bekerja pada benda nol, momentum benda tersebut konstan. Setiap perubahan gaya berbanding lurus dengan perubahan momentum tiap satuan waktu.
Hukum kedua ini perlu perubahan jika relativitas khusus diperhitungkan, karena dalam kecepatan sangat tinggi hasil kali massa dengan kecepatan tidak mendekati momentum sebenarnya.
Impuls
Impuls J muncul ketika sebuah gaya F bekerja pada suatu interval waktu Δt, dan dirumuskan sebagai[16][17]Sistem dengan massa berubah
Sistem dengan massa berubah, seperti roket yang bahan bakarnya digunakan dan mengeluarkan gas sisa, tidak termasduk dalam sistem tertutup dan tidak dapat dihitung dengan hanya mengubah massa menjadi sebuah fungsi dari waktu di hukum kedua.[14] Alasannya, seperti yang tertulis dalam An Introduction to Mechanics karya Kleppner dan Kolenkow, adalah bahwa hukum kedua Newton berlaku terhadap partikel-partikel secara mendasar.[15] Pada mekanika klasik, partikel memiliki massa yang konstant. Dalam kasus partikel-partikel dalam suatu sistem yang terdefinisikan dengan jelas, hukum Newton dapat digunakan dengan menjumlahkan semua partikel dalam sistem:Sistem dengan massa yang berubah-ubah seperti roket atau ember yang berlubang biasanya tidak dapat dihitung seperti sistem partikel, maka hukum kedua Newton tidak dapat digunakan langsung. Persamaan baru digunakan untuk menyelesaikan soal seperti itu dengan cara menata ulang hukum kedua dan menghitung momentum yang dibawa oleh massa yang masuk atau keluar dari sistem:[13]
Sejarah
Hukum kedua Newton dalam bahasa aslinya (latin) berbunyi:Diterjmahkan dengan cukup tepat oleh Motte pada tahun 1729 menjadi:Lex II: Mutationem motus proportionalem esse vi motrici impressae, et fieri secundum lineam rectam qua vis illa imprimitur.
Yang dalam Bahasa Indonesia berarti:Law II: The alteration of motion is ever proportional to the motive force impress'd; and is made in the direction of the right line in which that force is impress'd.
Hukum Kedua: Perubahan dari gerak selalu berbanding lurus terhadap gaya yang dihasilkan / bekerja, dan memiliki arah yang sama dengan garis normal dari titik singgung gaya dan benda.
Hukum ketiga Newton
“ | Lex III: Actioni contrariam semper et æqualem esse reactionem: sive corporum duorum actiones in se mutuo semper esse æquales et in partes contrarias dirigi. | ” |
“ | Hukum ketiga : Untuk setiap aksi selalu ada reaksi yang sama besar dan berlawanan arah: atau gaya dari dua benda pada satu sama lain selalu sama besar dan berlawanan arah. | ” |
Hukum ketiga ini menjelaskan bahwa semua gaya adalah interaksi antara benda-benda yang berbeda,[20] maka tidak ada gaya yang bekerja hanya pada satu benda. Jika benda A mengerjakan gaya pada benda B, benda B secara bersamaan akan mengerjakan gaya dengan besar yang sama pada benda A dan kedua gaya segaris. Seperti yang ditunjukan di diagram, para peluncur es (Ice skater) memberikan gaya satu sama lain dengan besar yang sama, tapi arah yang berlawanan. Walaupun gaya yang diberikan sama, percepatan yang terjadi tidak sama. Peluncur yang massanya lebih kecil akan mendapat percepatan yang lebih besar karena hukum kedua Newton. Dua gaya yang bekerja pada hukum ketiga ini adalah gaya yang bertipe sama. Misalnya antara roda dengan jalan sama-sama memberikan gaya gesek.
Secara sederhananya, sebuah gaya selalu bekerja pada sepasang benda, dan tidak pernah hanya pada sebuah benda. Jadi untuk setiap gaya selalu memiliki dua ujung. Setiap ujung gaya ini sama kecuali arahnya yang berlawanan. Atau sebuah ujung gaya adalah cerminan dari ujung lainnya.
Secara matematis, hukum ketiga ini berupa persamaan vektor satu dimensi, yang bisa dituliskan sebagai berikut. Asumsikan benda A dan benda B memberikan gaya terhadap satu sama lain.
- Fa,b adalah gaya-gaya yang bekerja pada A oleh B, dan
- Fb,a adalah gaya-gaya yang bekerja pada B oleh A.
Pentingnya hukum Newton dan jangkauan validitasnya
Hukum-hukum Newton sudah diverifikasi dengan eksperimen dan pengamatan selama lebih dari 200 tahun, dan hukum-hukum ini adalah pendekatan yang sangat baik untuk perhitungan dalam skala dan kecepatan yang dialami oleh manusia sehari-hari. Hukum gerak Newton dan hukum gravitasi umum dan kalkulus, (untuk pertama kalinya) dapat memfasilitasi penjelasan kuantitatif tentang berbagai fenomena-fenomena fisis.Ketiga hukum ini juga merupakan pendekatan yang baik untuk benda-benda makroskopis dalam kondisi sehari-hari. Namun hukum newton (digabungkan dengan hukum gravitasi umum dan elektrodinamika klasik) tidak tepat untuk digunakan dalam kondisi tertentu, terutama dalam skala yang amat kecil, kecepatan yang sangat tinggi (dalam relativitas khususs, faktor Lorentz, massa diam, dan kecepatan harus diperhitungkan dalam perumusan momentum) atau medan gravitasi yang sangat kuat. Maka hukum-hukum ini tidak dapat digunakan untuk menjelaskan fenomena-fenomena seperti konduksi listrik pada sebuah semikonduktor, sifat-sifat optik dari sebuah bahan, kesalahan pada GPS sistem yang tidak diperbaiki secara relativistik, dan superkonduktivitas. Penjelasan dari fenomena-fenomena ini membutuhkan teori fisika yang lebih kompleks, termasuk relativitas umum dan teori medan kuantum.
Dalam mekanika kuantum konsep seperti gaya, momentum, dan posisi didefinsikan oleh operator-operator linier yang beroperasi dalam kondisi kuantum, pada kecepatan yang jauh lebih rendah dari kecepatan cahaya, hukum-hukum Newton sama tepatnya dengan operator-operator ini bekerja pada benda-benda klasik. Pada kecepatan yang mendekati kecepatan cahaya, hukum kedua tetap berlaku seperti bentuk aslinya F = dpdt, yang menjelaskan bahwa gaya adalah turunan dari momentum suatu benda terhadap waktu, namun beberapa versi terbaru dari hukum kedua tidak berlaku pada kecepatan relativistik.
Hubungan dengan hukum kekekalan
Di fisika modern, hukum kekekalan dari momentum, energi, dan momentum sudut berlaku lebih umum daripada hukum-hukum Newton, karena mereka berlaku pada cahaya maupun materi, dan juga pada fisika klasik maupun fisika non-klasik.Secara sederhana, "Momen, energi, dan momentum angular tidak dapat diciptakan atau dihilangkan."
Karena gaya adalah turunan dari momen, dalam teori-teori dasar (seperti mekanika kuantum, elektrodinamika kuantum, relativitas umum, dsb.), konsep gaya tidak penting dan berada dibawah kekekalan momentum.
Model standar dapat menjelaskan secara terperinci bagaimana tiga gaya-gaya fundamental yang dikenal sebagai gaya-gaya gauge, berasal dari pertukaran partikel virtual. Gaya-gaya lain seperti gravitasi dan tekanan degenerasi fermionic juga muncul dari kekekalan momentum. Kekekalan dari 4-momentum dalam gerak inersia melalui ruang-waktu terkurva menghasilkan yang kita sebut sebagai gaya gravitasi dalam teori relativitas umum.
Kekekalan energi baru ditemukan setelah hampir dua abad setelah kehidupan Newton, adanya jeda yang cukup panjang ini disebabkan oleh adanya kesulitan dalam memahami peran dari energi mikroskopik dan tak terlihat seperti panas dan cahaya infra-merah.