Induksi Elektromagnetik

INDUKSI ELEKTROMAGNETIK

Tahukah kamu apakah yang dimaksud dengan induksi elektromagnetik. Peristiwa dihasilkannya arus listrik akibat perubahan medan magnet disebut induksi elektromagnet. Adapun gaya gerak listrik yang timbul pada ujung-ujung penghantar akibat perubahan medan magnetik disebut gaya gerak listrik induksi.
A.     Arus dan Gaya Gerak Listrik Induksi
Hans Christian Oersted telah menemukan bahwa arus listrik dapat menimbulkan medan magnet. Apakah kejadi-an sebaliknya dapat terjadi? Berkaitan dengan hal tersebut, seorang ahli kimia dan fisika berkebangsaan Inggris, Michael Faraday (1791-1867), mengadakan penyelidikan dalam bidang kemagnetan dan kelistrikan. Pada tahun 1825, ia menemukan induksi yang mengantar ke zaman perlistrikan. Pada tahun 1833, ia menemukan dua hukum elektrolisa Faraday. Kemudian tahun 1837,ia menunjukkan pengaruh zat perantara pada gejala elektrostatika. Terakhir, pada tahun 1845, ia menemukan perputaran magnetik dari bidang polarisasi (magnetisasi).








Berdasarkan penyelidikannya, Micheal Faraday menyimpulkan bahwa:
a.    Bila sebuah kumparan kawat yang kedua ujungnya dihubungkan dengan             galvanometer yang didekatkan       pada kutub utara suatu magnet batang, jarum         galvanometer akan menyimpang dari kedudukan semula.
b.    Bila kawat magnet dijauhkan kembali dari          kumparan, arah jarum galvanometer         akan menyimpang ke arah yang berlawanan.
c.    Bila percobaan itu dilakukan pada kutub selatan yang mendekati kumparan,         arah simpangan jarum galvano meter  sama dengan arah simpangan ketika             kutub utara dipisahkan      darinya, demikian pula sebaliknya.
d.    Simpangan jarum galvanometer akan semakin besar bila jumlah lilitan kawat         semakin banyak.
e.    Untuk gerakan magnet yang perlahan-lahan, simpangan jarum galvanometer hanya sedikit dan      berlangsung secara perlahan.  Sebaliknya untuk             gerakan magnet yang cepat simpangan jarum       galvanometer itu menjadi lebih besar dan menyentak.
Arus listrik di dalam kumparan terjadi bila magnet bergerak, sebaliknya bila magnet diam (tidak bergerak), arus di dalam kumparan tidak ada. Percobaan  yang telah dilakukan Micheal Faraday menunjukkan bahwa selama magnet bergerak, di dalam kumparan terjadi pergerakan arus listrik yang arahnya bolak-balik.  Arus listrik yang timbul itu akibat induksi, oleh karena itu, arus itu disebut arus induksi.
Selain itu, percobaan Michael Faraday menunjukkan pula, bahwa bila jumlah garis gaya magnet yang masuk ke dalam kumparan berubah, pada ujung-ujung kumparan akan terjadi gaya gerak listrik. Gaya gerak listrik ini dinamakan gaya gerak listrik (GGL) induksi. Semakin cepat  perubahan garis gaya magnet  yang masuk ke dalam kumparan, semakin besar GGL induksi yang di timbulkan. Semakin banyak jumlah lilitan kawat yang berada di dalam kumparan, semakin besar GGL induksi yang ditimbulkan.
Hukum Induksi Faraday merupakan prinsip dasar bagi  generator listrik untuk membangkitkan listrik. Juga digunakan sebagai  prinsip dasar pada  transformator, induktor, dan arus pusar.
B.     Perubahan Garis Gaya Listrik
Perubahan jumlah garis gaya magnet yang masuk ke dalam kumparan dapat dilakukan dengan empat cara, yaitu:
a.    Menggerakkan sebuah magnet batang yang keluar-masuk kumparan.
b.    Memutar sebuah magnet batang di dekat kumparan. Bila sebuah magnet             batang yang digantung pada      seutas tali diputar-putar di dekat kumparan yang         ke     dua ujungnya dihubungkan dengan galvanometer, arah jarum                 galvanometer akan menyimpang dan berganti-ganti ke kiri dan ke kanan             akibatnya,      arus di dalam kumparan pun akan bolak-balik. Ini dasar dari arus         bolak-balik yang didalam praktek mempunyai peranan     yang sangat penting.
c.    Menggerakkan kumparan terhadap kutub magnet.
d.    Memutuskan arus primer untuk menginduksikan arus sekunder pada             kumparan lain.









Gambar 5.3 Memutar magnet batang dekat kumparan

Arus listrik melalui kumparan yang langsung dihubungkan dengan sumber arus disebut arus primer. Sementara arus induksi yang terjadi dalam kumparan yang dihubungkan dengan galvanometer di sebut arus sekunder. Bila saklar S di tutup, di dalam rantai aliran arus sekunder akan terjadi arus induksi yang menyentak. Sebaliknya, bila saklar itu dibuka, didalam rantai aliran akan terjadi arus induksi dengan arah yang berlawanan. Oleh karena itu, semakin cepat pemutusan arus primer akan semakin besar arus induksi yang terjadi.
Pemutusan ini terjadi dengan menggunakan sebuah interuptor. Induksi elektromagnetik terjadi ketika arus pada kumparan primer berubah, sehingga menimbulkan tegangan induksi dalam kumparan sekunder. Tegangan induksi dapat juga kita jumpai pada transformator.
C.     penerapan induksi elektromagnetik
Generator dan dinamo adalah alat yang dapat mengubah energi mekanik menjadi energi listrik. Di dalam generator dan dinamo terdapat kumparan dan magnet. Kumparan dan magnet diputar sehingga sejumlah gari gaya magnet yang masuk ke dalam kumparan berubah-ubah. Perubahan jumlah garis gaya magnet menghasilkan gaya gerak listrik induksi. Agar gaya gerak listrik induksi dapat dihasilkan secara terus menerus, gerak kumparan atau magnet harus diatur agar berputar pada suatu poros. Setiap energi mekanik yang akan digunakan sebagai penggerak generator atau dinamo harus dapat diubah ke bentuk energi gerak rotasi. Cara tersebut dapat dilakukan dengan menggunakan kincir atau baling-baling.
Cikal bakal generator telah ditemukan pada tahun 1831 oleh ahli fisika Inggris Michael Faraday. Ia menemukan alat yang dapat mengubah tenaga mekanik menjadi tenaga listrik.  Tetapi prinsip hubungan antara listrik danmagnet telah ditemukan oleh dua fisikawan, H.C. Orested dan D.F.J Arago pada tahun 1820.  Di tahun yang sama, fisikawan Prancis, Andre Ampere, menyelidiki interaksi antara arus listrik dan magnet, dan ia menyimpulkan bahwa pengaruh luar arus listrik adalah sama dengan magnet permanen.
Mesin yang ditemukan Faraday adalah semacam generator arus searah, yang merupakan pelopor bagi semua generator modern. Sekarang generator jenis ini  lebih dikenal sebagai generator homopolar (generator berkutub sama), karena konduktornya selalu bergerak melintasi medan magnet di dalam arah yang sama. Tepat satu tahun setelah penemuan Faraday, FIsikawan Perancis, Hippolyte Pixii, membuat generator arus bolak balik.
Pada tahun 1866 industriawan Jerman, Werner von Siemens, menemukan generator arus searah yang menggunakan elektromagnetik sebagai medan kutub, Ia juga membuat prinsip  pembangkitan sendiri, yaitu pembangkitan arus listrik yang bergantung pada magnet yang berada di antara medan kutub.  Generator arus searah berkembang sampai pada tahun 1870. Zenobe Gramma, penemu berkembangsaan Belgia, memperkenalkan mesin pertama yang bagian berputarnya memiliki inti besi. Inti yang dapat memperbaiki daya guna mesin, ini terdiri atas cincin kawat besi yag diisolasi. Generator arus searah ciptaan Gramma ini sukses di dalam memberikan penerangan di rumah dan di pabrik.  Selama tahun 1870-an, sejumlah investor di samping Gramma berusaha membuat generator yang lebih baik.