Kelas X_SMK_Teknik-Otomasi-Industri_Agus

88Jumlah unsur yang dihubungkan deret = dJumlah deretan ( rangkaian deret ) yang dijajarkan = jJumlah unsur seluruhnya = d X j = nGgl baterai = d X ggl unsur.Tahanan dalam baterai = d tahanan dalam unsur. jSehingga arus baterai :I = d ×e = d ×e = d ×e (d / j × rd ) + RI (d / 1× rd) + RI (d × rd) + RIJika d = 1 , maka rumus ini menjadi rumus untuk baterai denganhubungan jajar,seperti dibawah ini :I = (d / d×e RI = (1/ d×e j × rd ) + j × rd )rd2.1.10.10. DAYA LISTRIK Jika sebuah lampu pijar dihubungkan pada sumber tegangan,lampu tersebut akan menyala karena dialiri arus listrik.Untukmemindahkan arus listrik / muatan listrik diperlukan usaha listrik sebesar : w= U . Qw = usaha listrik ........joule = watt detikU = tegangan listrik .................volt ( v )Q = jumlah muatan listrik ...coulomb ( C ) Q=Ι.t w=U.Ι.tDaya listrik adalah usaha listrik tiap satuan waktu :w = U .Ι . t U .Ι = P= w t P = U .Ι P = daya listrik ........ watt P = U .Ι U=Ι.R

89P = Ι . R . I = Ι2 . R P = Ι2 . RR = tahanan / hambatan listrik .... ohm ( Ω )P = U .Ι U Ι= R = U . U = U2 U2 RR P= RDari persamaan : P = Ι2 . RJika R adalah konstan, maka grafik P = ƒ (Ι)dapat digambarkan sebagai berikut : Contoh : R = 1000Ι P( ma ) (w)100200 100300 200400 300500 400600 500700 600800 700900 8001000 900 1000

90Satuan daya listrik yang lain :1 mili watt = 1 mw = 10−3 w1 kilo watt = 1 kw = 103 w1 mega watt = 1 Mw = 106 w1 daya kuda = 1 Hp = 746 wKonversi daya listrik terhadap daya panas dan daya mekanik : 1 watt = 0,102 kgm/det = 0,00136 Hp = 0,24 kal/detContoh :Sebuah setrika listrik dayanya 330 w, dihubungkan pada tegangan 220 V.Hitung : a. arus yang mengalir. b. Hambatan setrika dalam keadaan bekerja. (anggap harganya konstan)Jawab : a) P = U . Ι P 330 Ι = U = 220 = 1,5 A Jadi : Ι = 1,5 A b) R = U = 220 = 146,67 Ω I 1,5 U2 U2 2202 48400 atau P = R= = = R R 330 330 R = 146,67 Ω2.1.10.11. DAYA GUNA (EFISIENSI) Daya guna disebut juga efisiensi adalah perbandingan antara dayakeluaran ( out put ) dengan daya masukan ( input ). Daya keluaran selalulebih kecil dari daya masukan, karena selalu timbul kerugian-kerugian.Contoh kerugian-kerugian pada motor listrik :Jadi jelas terlihat bahwa daya masukan ( input ) selalu lebih besar daridaya keluaran ( out put ).Daya guna atau efisiensi dinyatakan dalam persamaan :

91 P output P2η = P input atau η = P1Jika dinyatakan dalam persentase : P2η = x 100 % P1η= efisiensi = daya guna ......... % P2 = daya keluaran P1 = daya masukanCatatan :− Dalam menghitung daya guna/efisiensi, Satuan daya keluaran harus dalam satuan yang sama.Jawab :P1 = 100 wattP1 = 1 HP = 746 wattη= P2 x 100 % = 746 x 100 % P1 1000η=74,6 %2.1.11. PANAS LISTRIK2.1.11.1. TEMPERATURKandungan panas suatu bahan atau benda tergantung pada : (a). temperatur (b). berat bahan, dan (c). jenis bahanJadi temperatur dan panas tidaklah sama. Tidak ada kandungan panasyang dapat diukur dengan sebuah termometer. Temperatur menunjukkantingkat panas, yakni suatu ukuran pada sebuah skala yang telah disetujuidengan kemampuan panas untuk beralih darisatu zat ke yang lain, atau dari satu bagian bahan ke bagian lain dalambahan yang sama.Dengan demikian dapat disimpulkan :

922.1.11.2. PENGUKURAN TEMPERATUR Pengukuran derajat panas atau temperatur atau suhu dari suatu zatdiukur dengan suatu alat yang disebut termometer. Alat ukur inimempunyai berbagai macam skala, tergantung dari pembuatnya.Adapun macam-macam skala dalam pengukuran temperatur ini yaitu : Celcius. Fahrenheit. Reamur. Kelvin.Celcius:Termometer yang dibuat oleh Celcius Mempunyai batas skalapengukuran 00−100 dimana batas ini adalah 00 untuk temperatur air saatmembeku dengan tekanan udara ( P ) = 1 atm, skala 1000 untuk airmendi -dih dengan P = 1 atm.Fahrenheit :Termometer yang dibuat oleh fahrenheit mempunyai nilaiskala 320 untuk air membeku dan 00 untuk air asin (air laut membeku,sedang untuk air mendidih 2120C.Reamur : Termometer yang dibuat oleh reamur mempunyai nilai skala 00untuk air membeku dan 800 untulk air mendidih.Kelvin :Termometer yang dibuat oleh Kelvin mempunyai nilai skala 273untuk air membeku, sedangkan untuk mendidih 3330.2.1.11.3. SKALA TERMOMETER Dari penjelasan tentang skala yang di pakai oleh masing Termometerdapat kita bandingkan : 100 800 2120 00 00 320C R F air laut membeku 0 Gambar 2.56 Skala Thermometer

93 t0 C = ( 9/5 x t ) + 320 F = 4/5 x t0 R t0 R = ( 9/4 x t ) + 320 F = 5/4 x t0 C t0 F = ( t − 32 ) x 5/90 C = ( t − 32 ) x 4/90R Pada termometer kelvin nilai perbandingannya sama dengan celcius,sehingga pengukuran untuk kelvin dan celcius nilai derajat panasnyaadalah sama, berartu untuk kelivin besarnya nilai pengukuran samadengan ( t0C + ) 0 K atau sebaliknya untuk celcius ( t0 K−3 ) 0 C.2.1.11.4. KWALITAS DAN KAPASITAS PANAS Setiap benda untuk bisa menaikan suhunya lebih tinggi dari suhusemula, maka benda itu memerlukan tenaga, tenaga ini berasal dari gayaluar yangh mengenai suhunya. Kalau gaya itu berasal dari benda itusendiri biasanya merupakan reaksi inti atom atau maka dapatlahdisimpulkan bahwa : Kapasitas panas ( C ) adalah tenaga yang harus ditambahkan (berupa panas ) untuk menaikkan temperatur benda sebanyak satuderajat celcius. • Menentukan nilai kapasitas panasBerdasarklan rumus pada : ..........1 Q = m . C . ∆tmaka besarnya nilai kapasitas adalah : Q = jumlah panas ........... Joule m = massa benda ........... Kilogram ( Kg ) C = kapasitas panas.......... Joule/derajat celcius ( j / 0C ) ∆t = perubahan suhu........... 0C atau 0K C = kapasitas panas jenis.. Joule/kilogram derajat celcius ( j / Kg 0C )

94 • Pengertian kuantitas panas : Seperti yang telah dijelaskan tentang kapasitas panas.Maka kuantitas panas ( jumlah panas ) merupakan besar panas yangdiperlukan / dipakai secara total, ini berarti berhubungan dengan waktu.Untuk menentukan besarnya kuantitas panas digunakan rumusQ = m . C . ∆t ......... joule • Pengertian panas jenis Pada pengertian panas jenis bisa disebut sebagai kalorjenis dan dalam pengertian rumus 2 dinamakan kapasitas panas jenisdengan satuan joule/kilogram derajat celcius ( j / Kg0C ).Maka dapat disimpulkan bahwa : Panas jenis adalah bilangan yangmenunjukkan berapa kalori panas yang diperlukan untuk menaikkan suhutiap satuan massa zat tersebut satu derajat celcius. C = Q j / Kg ................. 3 m ⋅ ∆tC = kapasitas panas jenis ( kalor jenis, panas jenis ) Q= kuantitas panas m= massa ∆t = perubahan suhu Tabel2.25 Kapasitas panas jenis beberapa zat Bahan C  J C  C  kWh   Kg ⋅0   Kg ⋅ 0 C  Aluminiu m 912 0,256 . 10−3 Tembag a 385 0,107 . 10−3 Baja PVC 460 0,128 . 10−3 Air 880 0,243 . 10−3 4187 1,16 . 10−3

952.1.11.5. KONVERSI BESARAN DAN SATUAN USAHA Besaran uaha Q stuannya adalah kalori ( cal ) atau kilo kalori ( Kcal )Besaran usaha W satuannya adalah Joule, ( J ), erg, Watt detik ( Ws )dan kilo Watt jam ( kWh )Satuan = Joule = Newton meter = kilogram meter / detik2 . meter erg = dyne sentimeter = gram . centimeter/detik2 . cm Joule = kg m2 / dt2 Erg = gr cm2 / dt2 jadi : 1 kg m2 / dt2 = 1000 gr . ( 100 )2 cm2/dt2 = 1000 gr . 1000 cm2/dt2 = 107 gr . cm2/dt2Kesimpulan :1 Joule = 107 erg 1 erg = 10−7 joule 1 kalori = 4,19 Joule 1 W = 1 Joule/detik ( J/s ) 1 Ws = 1 J 1 kWh = 1000 x 3600 J = 3,6 x 106 J = 3,6 Mega Joule = 3,6 MJ

96Dari perhitungan diatas maka didapatkan suatu tabel konversi besaran satuan dari usaha seperti berikut:Tabel 2.26 KONVERSI USAHA LISTRIK Satuan SI J ( Joule ) Nm ( Newton meter ) Satuan SI ( umum ) Ws ( Watt sekon ) kWh ( kilo Watt jam ) Satuan lainnya kcal ( kilo kalori ) = cal . 103 1 Ws = 1J = 1 Nm = 107 erg 1 Ws = 1J = 278 .10−9 kWh = 1 Nm = 0,102 kpm = 0,239 cal 860 kcal 1 kWh = 3,6 . 106 Ws = 3,6 . 106 Nm = 3,6 . 106 J = 367 . 103 kpm = 0,239 cal 1 Nm = 1 Ws 0,239 cal = 278 . 10−9 kWh = 1 J = 0,102 kpm = 2, 34 cal 427 kpm 1 J = 1 Ws = 278 . 10−9 kWh = 1 Nm = 0,102 kpm = 1 kpm = 9,81 Ws = 2,72 . 10−6 kWh = 9,81 Nm = 9,81 J = 1 kcal = 4,19 . 103 Ws = 1,16 . 10−3 kWh = 4,19 . 103Nm = 4,18 . 103J =

2.1.11.6. KONVERSI BESARAN DAN SATUAN DAYA 97Dibawah ini adalah tabel konversi daya ke satuan lain.Tabel 2.27 Konversi Daya 0,239 cal/s 239 cal/sSatuan SI J ( Joule ) Nm ( Newton meter ) 2,34 cal/s 1,76 cal/slSatuan SI ( umum ) W ( Watt ) kW ( kilo Watt ) 277,8 . 10−3 cal/sSatuan lainnya 3,6 kcal/h kcal/s ( kilo kalori/sek ) = cal / s . 103 kcal/h ( kilo kalori/jam ) = cal / h . 103 kcpl/s ( kilo pond meter/sek ) PS = HP ( Daya kuda )1 W = 1 J/s = 1 Nm/s = 1,36 . 10−3 PS = 860 cal/h =1 W = 10−9 kW = 0,102 kpm/s = =1 kW = 103 W = 102 kpm//s = 1,36 PS = 860 . 103cal/h =1 kpm/s = 9,81 W = 9,81 . 10−3 kW = 13,3 . 10−3 PS = 8,43 . 103cal/h = =1 PS = 736 W = 0,736 kW = 75 kpm/s = 632 . 103cal/h1 kcal/h = 1,16 W = 1,16 . 10−3 kW = 119 .10−3 kpm/s = 1,58 . 10−3 PS1 cal/s = 4,19W = 4,19 . 10−3 kW = 0,427 kpm/s = 5,69 . 10−3 PS

98Daya adalah besarnya usaha yang dilakukan tiap satuan waktu Nm atau daya = Joule/sekon Daya : = S Kg m / dt 2 ⋅ m = Watt sekon/sekon = = Watt Sekon Kg m ⋅ m = Sekon 3 = kg m2 / dt3 Jadi :Besaran daya adalah P Satuan daya adalah Watt atau kilo Watt. Seperti juga usaha dayajuga dapat di konversikan menjadi satuan-satuan lain, terutama yang adahubungannya dengan panas ( kalori atau cal ).ContohDalam konversi satuan usaha listrik pada tabel terdapat lajur :1 kpm = 9,81 Ws = 2,72 . 10−6 kWh = 9,81 Nm = 9,81 J = 2,34 calCoba jelaskan bagaimana di peroleh data tersebut !Jawab :1 kpm adalah 1 kilo pond meter1 Nm = 0,102 kpm berarti 1kpm = 1 = 9,81 Nm 0,102 a). 1 kpm = 9,81 Nm 1 NM = 1 J = 1 Ws b). 1 kpm = 9,81 J 1 Nm = 278 . 10−9 kWh 9,81 Nm = 9,81 x 278 . 10−9 kWh = 2,72 . 10−9 kWh = 2,72 . 10−9 kWh c). 1 kpm = 2,72 . 10 kWh 1 Nm = 0,239 cal 9,81 Nm = 9,81 . 0,239 cal = 2,34 cal d).1 kpm = 2,34 cal Jadi terbukti bahwa : 1 kpm = 9,81 Ws = 2,72 . 10−6 kWh = 9,81 Nm = 9,81 J = 2,34 cal

992.1.11.7. DAYA GUNA Efisiensi • Panas Sumber dari Sumber Listrik Segala sesuatu yang diberikan dari suatu sumber tidak semuadapat di manfaatkanatau dui gunakan dalam pemakaiannya. Karena pada transfer (pemberian ) yang dilakukan melaluiMedia / alat / penghantar tertentu yang juga mengambil bagian dariSumber. Demikian yang juga mengambil panas, dimana Sumber yangberupa tempat asal mula energi terjadi tidak dapat memberikan panas /energinya tanpa mengalami kerugian - kerugian. Sumber listriksebagai energi yang belum diubah menjadi panas untuk memanaskansesuatu juga mengalami kerugian. Kerugian ini disebabkan olehbeberapa hal, diantaranya adalah rugi pada alat pemanas itu sendiri danrugi dari media transfernya, yaitu udara ( radiasi ) ataumungkin bantalanatau komponen alat. Besarnya panas dari sumber listrik adalah perubahan usaha listrikmenjadi panas seusai dengan rumus : W1 = 0,24 . U . I . t ............. kaloridimana : W = Usaha listrik ............... kalori I = Arus listrik yang mengalir ........ amper R = Tahanan .................. Ohm t = Waktu .................... detik 0,24 adalah perubahan dari Joule ke kaloriatau = W1 = U . I . t ....... Joule• Panas Bergema ( Out put )Panas yang betul-betul termanfaatkan oleh yang memerlukan dinamakanpanas yang berguna. Biasanya panas ini sudah tidak lagi sebesar yangdiberikan oleh sumber karena adanya rugi - rugi sebagaimana yangdijelaskan didepan. Besarnya panas yang termanfaatkan ( berguna ) ini ditentukanoleh rumus:W2 sebanding dengan Q = m . c . ∆t ...... kalori

100Dimana = Q = jumlah / kuantitas panas ........ kalori M = Massa benda yang dipanaskan .. kg ∆t = Perubahan temperatur ( suhu ) ... 0C atau Q = m . c . ∆t ............ JouleUntuk menentukan satuan yang dipakai harus seragam, misal : • Jika Q dan W yang dipakai kalori, maka kapasitas panas jenis yang dipakai adalah dengan satuan kalori / kg0C. • Jika Q dan W yang dipakai joule, maka kapasitas panas jenis yang dipakai adalah dengan satuan joule / kg0C.• Efisiensi Panas Efisiensi panas adalah Perbandingan antara pasang yangtermanfaatkan ( pergunakan ) dengan panas sumber.Besarnya efisiensi panas, ditentukan oleh rumus : η = Q × 100% W1PANAS ( w ) YANG( Q )SUMBER BERGUNARUGI PANAS AKIBAT RUGI PANAS AKIBATRADIASI RAMBATAN KE BENDA LAIN2.1.11.8. PERPINDAHAN PANASPanas dapat dikatakan mengalir dari sebuah benda panas ke bendadingin. Sebuah zat yang dipanasi mengeluarkan panas ke zat lain melalui( a ) hantaran ( konduksi ), ( b ) konverksi, ( c ) radiasi. Berbagaijenis pemanas listrik bekerja menurut salah satu atau lebih dari prinsiptersebut. A. HANTARAN ( KONDUKSI ). Dalam hantaran, panas dipindahkanmelalui suatu zat dari satu titik ke titik lainnya. Misalnya, di dalam sebuahbatang yang dipanasi, energi panas dipancarkan dari molekul melaluikontak langsung, walaupun tidak ada ada gerakan molekul - molekul itusendiri. Atom - atom dalam setiap bahan berada pada getaran yangkonstan. Getaran ini diperbesar oleh setiap kenaikan temperatur.

101Kebanyakan zat nampaknya mengikuti pola ini. Tembaga adalahpenghantar panas dan listrik yang baik ; sedang kertas adalah isolatorpanas dan isolator listrik yang baik. B. KONVERSI.Pemakaian arus konversi mungkin adalah cara yang paling pokok untukmemancarkan energi panas untuk mendapatkan keduanya, pamanasanruang dan air. Udara sendiri bukanlah suatu penghantar yang baik tetapilapisan udara yang bersentuhan dengan sebuah elemen yang dipanasidiberi energi panas dan karenanya memuai. Sehubungan denganpemuaian ini, massa jenis udara berkurang sehingga akan menjadi lebihringan dan naik. Lapisan udara yang segar mengisi tempatnya dan padagilirannya naik. Dengan cara ini sirkulasi kontinu dari udara yangdipanasi dapat diperoleh, dan prinsip ini dilukiskan pada Gambar 2.57Udara dingin ditarik ke dalam alat konversi listrik pada permukaan tanah,dihangati oleh panas dan dibuang keluar melalui sebuah lapisan logambagian atas. Dengan bekerja pada panas hitam, umur elemen nikel-chrome bertambah dibandingkan dengan radiator-radiator di manamereka menjalankan panas merah. Pemanasan konverksi yangmungkin dibantu oleh kipas angin memberi kemungkinan untukmengontrol termostatik ; tetapi bila dipasang termostat sebaiknyaditempatkan agar memberi tanggapan terhadap temperatur aliran udaramasuk. Gambar 2.57 Prinsip alat konveksi listrik Pemanas berbentuk tabung juga bekerja sebagai konvektor. Pemanastersebut adalah lempengan baja terselubung dari penampang berbentuklingkaran ( diamater 50 mm ) atau oval yang mengandung sebuahelemen dan panjangnya dari 0,61 mm sampai 5,2 m.( Gambar (a)).Kurungan mempertahankan suatu jarak-antara ke dinding sebesar 33mm. Hubung-hubungan bagian-dalam antara pemanas-pemanas dapatdiperoleh dan untuk melengkapi pembebanan yang kompak, pemanas-

102pemanas tersebut sering dipasang di dalam deretan bertingkat.Fleksibilitas yang ditawarkan oleh rangkumam ukurannya membuatpemanas sangat efektif untuk pemeriksaan aliran udara. Aliran udaradingin yang turun dari udara dari jendela loteng dan jendela-jendela, bisadipanasi dengan memasang pemanas-pemanas berbentuk tabung yangsesuai di bawah saluran gas. Sebagai pendekatan yang lebih modern, unit-unit dapat dimodifikasiatau dimasukkan di dalam pemanas-pemanas pembalut yakni yangdisempurnakan dengan warna-warna menarik yang akan bergabungdengan dekorasi rumah model sekarang atau kantor. Salah satu bentukdiperhatikan pada Gambar 2.58 (a) dan 2.58 (b). Gambar 2.58a. Dimensi Pemanas berbentuk tabungGambar 2.58b Pemanas-pemanas berbentuk tabung tercakup didalam pemanas-pemanas bermantel.

103C. RADIASI. Matahari memanasi bumi melalui radiasi yang merambat padakecepatan cahaya. Dalam radiator listrik ( Gambar 3 ), sinar-sinar panasdari sebuah elemen pada panas merah yang terang lewat dengan cepatmelalui udara tanpa memanasi atmosfer tetapi menaikkan temperatur zatpadat dalam daerahnya. Berarti tembok, mebel dan badan manusiamenyerap panas dan menjadi lebih panas. Sebagaimana dapat dilihatmelalui bagan, sinar-sinar panas merambat dalam garis lurus dandipantulkan oleh permukaan-permukaan mengkilap dengan cara yangsama seperti cahaya ; tetapi diserap oleh permukaan-permukaan hitam.Pemanas-pemanas radiator pemantul tidak cocok untuk mengontrolpanas statik ( termostatik ). Juga adalah menarik untuk memperhatikan bahwa bagian panas lewatmelalui pemantul karena hantaran yang pada gilirannya memanasilapisan-lapisan udara sekeliling untuk menghasilkan sejumlah konveksipanas tertentu. Untuk mencegah oksidasi, elemen-elemen digulungkan dengan kawatnikel-chrome ( 80 % nikel dan 20 % chrome ) dengan koefisientemperatur yang kecil. Paduan ini memiliki keuntungan tambahan yaknitahanan yang tinggi setiap satuan panjang sehingga diperoleh suatusumber panas yang padat.Gambar 2.59 Pemantul radiator parabolik. Pemanas-pemanas sinar infra merah dapat dirancang agarmemancarkan gelombang-gelombang elektromagnet yang panjangdalam daerah 3 mikron untuk menghasilkan kenyamanan tubuh. Elemenpemanas ditutupi di dalam sebuah tabung silika bersekering. Bahan iniadalah penghantar jelek tetapi sangat tembus pada cahaya radiasi inframerah. Selanjutnya tabung bekerja sebagai sebuah pelindung arusudara yang tidak teratur yang menabrak elemen-elemen tersebut dan

104memperpendek umur elemen. Bahan tabung pembias juga memberikantingkat keamanan dalam hal mencegah tersentuhnya kawat yangdipanasi. Suatu variasi dapur api listrik yang hampir tak habis-habisnya, bekerjaberdasarkan satu atau lebih dari prinsip-prinsip dasar pemindahan panas.Catatan dapat dibuat bagi pemanas-pemanas unit industri yangmempunyai daya sampai beberapa kW. Digulung bersama sebuahelemen kawat bergulung yang ditempatkan di depan sebuah kipas, dapatdipasang pada suatu ketinggian sekitar 2−3 m dan meniupkan udarapanas di sekeliling suatu daerah lebar. Dalam cara ini suatu tingkatventilasi yang dipaksakan juga tersedia.Radiator berisi minyak adalah sebuah pemanas lain dengan keduakeluaran yang bersifat radiasi dan bersifat konveksi. Pada mulanyadirancang dalam bentuk radiator pemanasan sentral tipe kolom, sekarangini pemanas tersebut sering dilesung dan memiliki selubung saluran kecilbaja tekan yang rapi. Unit ini sebagian diisi dengan suatu minyak tingkattinggi yang dipanasi dengan sebuah pemanas tipe celup. Minyak memuaidan secara merata memanasi sleubung. Di sana terdapat sebuahpengontrol termostatik yang terpasang bersama sebuah pemutus bebanlebih untuk ukuran-ukuran yang lebih besar, dan pemanas dapatdipasang tembok atau berdiri bebas. Pemanas panel juga dihasilkan dalam berbagai jenis. Elemen-elemenyang datar ditanam di dalam berbagai bahan. Dalam satu jenis, sebuahelemen karbon disisipkan di antara panel-panel bahan batu tulis.Kebanyakan panas dikeluarkan sebagai radiasi temperatur rendah. Telahditemukan bahwa proporsi yang besar dari pancaran panas ( radiasi )dikeluarkan ketika panel-panel tersebut dipasang pada langit-langit.2.2. KOMPONEN LISTRIK DAN ELEKTRONIKA2.2.1. KONDENSATOR Kondensator atau disebut juga kapasitor adalah alat / perangkat untukmenyimpan muatan listrik untuk sementara waktu.Sebuah kapasitor/kondensator sederhana tersusun dari dua buahlempeng logam paralel yang disekat satu sama lain oleh bahan isolatoryang disebut dielektrikum.Jenis kondensator diberi nama sesuai dengan dielektrikumnya, misal :kertas, mika, keramik dansebagainya.

105 AB +− Gambar 2.59 KondensatorPlat LogamJika lempeng kondensator/kapasitor dihubungkan pada sumber teganganDC, terjadi perpindahan elektron dari kutub ( − ) lempeng B dan ke kutub( + ) lempeng A.Hal ini berlangsung sampai beda potensial antara lempeng A danlempeng B dengan GGL sumbertegangan DC. Jika hal ini terjadi artinya kondensator sudah bermuatanpenuh.2.2.1.1. Kuat medan listrik Kondesator pada dasarnya adalah : Dua keping plat penghantar ( logam ) yang tersekat satu dengan yanglain . Dua keping tersebut bila dihubungkan dengan tegangan, didalamnya akan menghasilkan atau mengakibatkan PENYIMPANANMUATAN . l Gambar 2.61 Prinsip Kerja KapasitorDiantara dua keping plat yang bermuatan listrik itumempunyai KONDISI PENGISIAN YANG BERBEDA, ini mengakibatkanterjadinya suatu medan listrik. Medan listrik ini menghasilkan TENAGA ( DAYA ) dan bukanmerupakan PENGHANTAR .

106Sebabnya adalah dia hanya TEGANGAN yang bermuatan listrik. Setiaptegangan yang bermuatanlistrik menghasilkan sebuah MEDAN LISTRIK.Besarnya medan listrik di sebut KUAT MEDAN LISTRIK ( E ). E = U ( Volt ) I Meter E = Kuat medan listrik ( V ) M U = Tegangan pada kondesator ( V ) l = jarak antara plat ( m )2.2.1.2. DIELEKTRIKUM Dielektrik medium atau disingkat saja “ dielektrik “ , adalahmedium penyekat yang terdapat antara kedua bidang kapasitor . Konstanta dielektrik ( K ) sesuatu medium ialahperbandingkan kapasitas apabila bidang-bidangnya di sekat denganmedium itu dan apabila bidang - bidangnya di sekat oleh ruang hampaudara. C Medium K= C Hampa Udara Untuk kapasitor bidang paralel yang di sekat oleh sesuatumedium, kapasitasnya dapat di nyatakan dengan rumus. KA C=4π k d Jika kedua bidang kapasitor itu tidak di sekat oleh ruanghampa udara , melainkan oleh zat penyekat lain ,maka kapasitasnyabertambah besar dengan suatu faktor Kyang bergantung kepada sifatkelistrikkan medium penyekat itu yang di sebut konstanta dielektrik.Konstanta dielektrik untuk : Hampa udara . . . . . . . . ... . . . . . . . .1 Udara kering 1 atom . . . . . . . . . . . . 1,0006 Air . . . . . . . . . . . . . . . . .. . . . . . . . .80 Karbon tetrakhlosida . . . . . . . . . . . . 2,24 Bensena . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .2,28 Minyak kastor . . . . . . . . . . . . . . . . . .4,67

107Methyl alkohol . . . . . .. . .. . . . . . . . 33 , 1Gelas . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .4 - 7Ambar . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 2,65Lilin . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 2,25Mika . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .2,5 - 7Kekuatan dielektrik menunjukkan gradient potensial (Voltage / satuan tebal ) yang dapat menyebabkan pelepasan muatanyang dapat menghancurkan zat penyekatnya.Faktor ini adalah suatu ukuran kualitas zat penyekat .Kapasitor-kapasitoritu mempunyai ukuran tertentu supaya dapat dipakai dengan aman padaVoltage yang sudah di tentukan dan jangan di pakai untuk potensial-pontensial yang lebih tinggi. Harga rata-rata kekuatan dielektrikuntuk berbagai-bagai zat isolator yang umumnya dipakai dalam KV / cm.Udara . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . ..30Minyak transformator . . . . . . . . . .. ... .75Tarpentim . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .110Minyak parafin . . . . . . . . . . . . . .. . . .160Kerosin . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .. . 160Parafin padat . . . . . . . . . . . . . . . . . .250 - 450Kertas berparafin . . . . . . . . . . . . . . ..300 - 500Mika . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .300 - 700Ebonit . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . ..... 300 - 1000Gelas . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 300 - 16002.2.1.3. PERMITIFITAS LISTRIK Misalkan ruang antara plat logam sejajar, kita isi dengan bahandielektrik , kemudiansatu palt kiat hubungkan dengan kutub positif, sedang plat yang laindengan kutub negatifsuatu baterai seperti pada gambar di bawah ini .

108 Gambar 2.62 Permitifitas ListrikIni juga terjadi di dalam logam , tetapi logam muatan induksi ini akanmenghasilkan muatan listrik, sehingga kuat medan di dalam logammenjadi nol.Dalam dielektrik, muatan induksi yang timbul pada permukaan dielektriktak seberapa banyaknya , sehingga medan listrik induksi yangditimbulkannya tidak terlalu besar.Akibatnya medan listrik di dalam dielektrik menjadi lebih lemah daripadadi luar dielektrik, atau bila tak ada di elektrik. Dipandang dari segi medanlistrik dalam logam, dapat kita katakan logam bersifat dielektriksempurna. Timbulnya muatan induksi dapat di terangkan sebagai berikut.Misalkan kita mempunyai sekumpullan molekul yang muatan positif dannegatif, pada tiap molekulnya terpusat pada tempat yang sama .Molekulseperti ini di katakan bersifat tak polos.Bila di taruh dalam medan listrik gaya Coulamb akan meregangkan pusatmuatan positif dan negatif sepeti pada gambar di bawah ini . E (a) (b)Gambar 2.63a Molekul tak polar , Pusat muatan positif dan negatif ada di tempat yang samaGambar 2.63b Molekul mendapat momen dipol listrik dalam medan listrik.

109Akibatnya molekul mendapat momen dipol listrik, yaitu momen dipolterinduksi. Dalam molekul tertentu, pusat distribusi muatan positif danmuatan negatif pada tiap molekul terpisah .Molekul seperti ini mempunyai momen dipol listrik permanen, dandikatakan bersifat polar .Dalam bahan bermolekul polar, arah momen dipol adalah acak. Bilabahan ini di taruh dalammedan listrik setiap molekul akan mendapat momen gaya karena medanCoulomb, sehingga dipol molekul akan terarah. Akibatnya , bila suatubahan dielektrik di taruh dalam medan listrik akan terjadilah sepertigambar di bawah ini. Bila rapat muatan induksi kita nyatakan sebagai Ói ,kuat medan induksinya ( Lihat gambar 2.64 ). Gambar 2.64 Bahan dielektrik dalam medan listrik σE = i ΣΟMedan induksi ini di hasilkan oleh muatan induksi yang berlaku sebagaisistem pelat sejajar. Perhatikan bahwa arah medan induksi melawanmedan. Ini di sebabkan oleh muatan pelat yaitu σE = i ΣΟMedan dalam dielektrik adalah super posisi kedua medan listrik σ σi E = Eo + E1= ( Σο − Σο ) Persamaan di atas menyatakan lebih lemahnya medan dalamdielektrik daripada medan listrik diluar . Rapat muatan induksi σ ibergantung pada kuat medan listrik dalam dielektrik, yaitu E .Bila kuat medan listrik tak terlalu besar, maka rapat muatan induksi σ isebanding dengan kuatmedan listrik dalam dielektrik. Kita tuliskan :σ i = Xe ETetapan Xe disebut suseptibilitas listrik .

110Dari persamaan 2 - 16 kita dapatkan σ σi σ XeE = Σο − Σο = Σο − Σο E σ σatau E = Σο1+ Xe  = KeΣο Σο  Xe Σo yang disebutTetapan Ke = 1 + Σο disebut tetapan dielektrik.Orang sering menggunakan besaran Σ = Kepermitivitas listrik.Dengan menggunakan permitivitas listrik, persamaan ( 2-18 ) menjadi E =σ/eNyatalah medan dalam dielektrik sama seperti medan tanpa dielektrik,hanya permitivitas vakum eσ diganti dengan permitivitas dielektrik e.ContohJarak pelat dalam suatu kapasitor pelat sejajar adalah 2 mm. Luas pelat200cm2. Pelat kapasitor diberi beda potensial 100 volt ( kapasitor sudahterlepas dari sumber tegangan ). Kemudian ruang antara kedua pelat diisidengan dielektrik . Tetapan dielektrik 50.Hitunglah :(a) Kuat medan sebelum diberi dielektrik,(b) Kuat medan setelah diberi dielektrik,(c) Beda potensial pelat setelah diberi dielektrik,(d) Muata induksi yang terkumpul pada permukaan dielektrik.Jawab:(a) Kuat medan sebelum diberi dielektrik adalahE= Vo = 100 (V) = 5x104 V m−1 d 0,002(m)(b) Kuat medan setelah diberi dielektrik ialahE= σ = σ = Eo ε Keεo KeDisini σ adalah rapat muatan pada pelat kapasitor, dan Ke tetapandielektrik, yaitu Ke = 50.Jadi E = 5 x 104 V m−1 = 103 V m−1 50(c) Beda potensial setelah dielektrik dipasang ialahV = E d = ( 103 V m-1 ) ( 0,002m ) =2 V(d) Muatan induksi yang timbul pada permukaan dielektrikqi = σi A.qi = adalah rapat muatan induksi . Kuat medan induksi

111Ei= σi = Eo − E = (50 x 103 − 103 ) = 49 x 103 V m−1 εoRapat muatan induksiσi = εo Ei = εo ( 49 x 103 ) C m-2 , sehinggaσi = εo A = εo ( 49 x 103 ) ( 200 x 10-4 m2 ) = εo ( 9,8 x 102 ) C.Kita juga dapat menghitung σi = Xe e.2.2.1.4. PENGARUH ELEKTROSTATIK• Pengaruh Dilelektrikum Polarisasi Pada dua plat penghantar yang terdapat isolatordielektrikum antara kedua plat tersebut terdapat atom - atom yang terikatpada ikatan molekulnya dengan bentuk orbitnya yang melingkar denganposisi simetris , setelah dua keping plat logam diberi potensial ( muatanlistrik positif dan negatif ) akan terjadi perubahan bentuk orbit dan terjadiperpindahan posisi muatan listrik , dimana yang semula muatan negatif (Netron ) melingkar simetris menjadi bentuk oval ( bulat telor ) disampingitu atom tersebut dipengaruhi oleh medan potensial kedua plat , sehinggaterjadi gaya tarik menarik antara muatan yang berbeda . Dengandemikian yang terdapat pada kedua plat bisa bertahan dengan waktutertentu meskipun yang diberikan pada plat telah tiada .Perpindahan posisi muatan elektron pada isolator dalam medanelektrostatika seperti tersebut diatasdinamakan Dielektrikum PolarisasiLihat gambar Gambar 2.65 Perpindahan posisi muatan elektron pada isolator

112• Pengaruh Elektrostatika Pada Polarisasi Dua buah plat logam jika diletakkan sejajar , maka diantarakedua plat tersebut terdapat medan elektrostatis, jika pada medanelektrostatis itu diletakkan dielektrikum akan timbul perpindahan posisimuatan yang akan menahan potensial kedua plat setelah aliran listriktidak diberikan. Jadi pengaruh elektrostatika pada polarisasi adalah untukmenimbulkan perpindahan posisi muatan listrik sebagai penahanpotensial pada sisi yang berbeda muatannya. Gambar 2.66 Pengaruh Elektrostatika pada polarisasi

113Bentuk dasar Kapasitansi Tegangan Faktor rugi Pada 1 KHz Keuntungan dan KerugianKertas Folio − C 100 pF − 50 µF 0,16 − 20 kV 0,001 − 0,01Metal kertas − C 0,01 pF − 50 µF 0,16 − 20 kV 0,001 − 0,01Polystyrol − C 1 pF − 0,5 µF 30 − 500 V 0,0001 − 0,0005Polyester − C 1 pF − 100 µF 30 − 1000 V 0,001 − 0,01Poly Karbonat − C 1 pF − 50 µF 30 − 1000 V 0,001 − 0,003Atu − Elko 0,5 F − 0,15 µF 3 − 500 V 0,05 − 0,5 pada 50 HzTantal − Elko 0,15 F − 580 µF 3 − 450 V 0,05 − 0,5 dibawah 50 HzKeramik C − kecil 1 pF − 0,1 µF 30 − 700 V 0,01 − 0,025Keramik C − Daya 1 − 10.000 pF 2 − 20 kV 0,0005 − 0,5Kapasitor geser 2,5− 5000 µF 0,4 − 16 kV − Untuk frekuensi tinggi Kapasitansi kecilBasahTantalium Gips 0,9 − 2200 µF 6 − 630 V 0,1 − 0,4KerinEglko 1 n F − 680 µF 3 − 125 V 0,01 − 0,1Mika − C 1 pF − 0,25 µF Sampai 10 kV 0,001 pada 1 MHz Bisa pada temperatur tinggi pada teknik frekuensi tinggiLapisan Keramik 5 pF − 2 µF Sampai 25 kV 0,0005 pada 1 MHzCatatan : Untuk kapasitor yang berpolaritas, tidak dapat digunakan pada tegangan bolak-balik

1142.2.1.5. KAPASITAS KONDENSATOR / KAPASITOR Kapasitor kondensator yaitu besarnya muatan listrik yang dapatdisimpan tiap satuan beda potensial antara bidang-bidangnya.Dinyatakan dalam persamaan : Q C= UC= kapasitas kapasitor .................... farad ( F ).Q=muatan listrik ............................. coulamb ( C )U=beda potensial ....................... volt ( V ) Untuk kondensator plat sejajar, kapasitasnya tergantung pada luasdan jarak antara plat serta jenis / macam zat yang berada diantara duaplat tersebut. Dinyatakan dalam persamaan : C = kapasitas kapasitor ........ farad ( F ). A = luas plat .......................... m2 L = jarak antar plat ............... m Σ = konstanta dielektrik mutlak Satuan kapasitas kondensator kebanyakan dinyatakan dalam mikrofarad = µF = 10−6 F Σ = Σo . Σr Σo = Konstanta dielektrik hampa udara = 8,85 . 10−12 Σr = konstanta dielektrik relatif ( bahan tertentu )Jadi jelas terlihat bahwa :Konstanta dielektrik mutlak adalah konstanta dielektrik relatif.Kontanta dielektrik relatif yaitu konstanta dielektrik tiap jenis bahantertentu.

115Tabel 2.28 Konstanta dielektrik relatif beberapa jenis bahanNo Jenis Konstanta dielektrik ( Σr ) bahan1 Mika 2,5 − 72 Gelas 4 − 73 Air 804 Gambar 2,655 Lilin 2,256 Udara 12.2.1.6. ENERGI TERSIMPAN PADA KONDENSATOR Untuk memberi muatan pada kondensator, harus dilakukan usaha dankondensator yang bermuatan merupakan tempat energi tersimpan.Misalkan muatan positif dalam jumlah kecil berulang - ulang terambil darisalah satu platnya, hingga timbul lintasan sembarang dan berpindah keplat yang satu lagi.Pada tahap tertentu, ketika besar muatan netto pada salah satu platsama dengan q, beda potensial n antara kedua plat ialah q / c. Besarnyausaha dω untuk memindahkan muatan dg berikutnya ialah : µA Gambar 2.66 Energi tersimpan pada Kondensatordw = u . dq = q . dq CJumlah total usaha :w = ∫dw = ∫q . dq I ∫q . dq C= C = I . 1 . Q2 = Q2 C2 2C

116karena : u = Q Cw = 1 Q .Q = u . Q Q=u.C 2Cw = 1 u . Q = u . u . C = u2 . C 2 w = 1 . u2 . C ∴2w = usaha listrik ................... joule ( j ) volt ( ν )u = beda potensial ................... farad ( F )C = kapasitas kapasitor ................Contoh soal :Sebuah kondensator 4,7 µF dihubungkan pada tegangan 100 V.Hitunglah : a. muatan kondensator b. energi kondensatorJawab : a Q = u . c = 100 . 4,7 . 10−6 Q = 470 . 10−6 C b w= u.Q = 1 . 100 . 470 . 10−6 2 w = 2350 . 10−6 Ws w = 2350 . 10−6 Joule

1172.2.1.7. SIFAT HUBUNGAN KONDENSATOR C1 C2 µA GGambar 2.67 Pemindahan muatan kondensator (Pengisian dan pengosongan)Ketentuan-ketentuan pemindahan muatanPengisian : Pada pengisian suara, arus mengalir dengan waktu yangpendek, Hubungan arus diblokir kondensator.Penyimpanan : Kondensator dapat menyimpan muatan listrik.Pengosongan : Pada pengosongan muatan, arus mengalir dalam waktuyang pendek dengan arah berlawanan dari semula yaitu(pada waktu pengisian muatan)Keterangan :Pada saat tidak ada pengisian kondensator bekerja sebagaimana sebuahrangkaian tertutup ( hubung singkat : short ).Pada saat ada pengisian kondensator bekerja sebagaimana sebuahrangkaian terbuka ( open ).Tidak ada arus yang mengalir melalui dielektrikum.

1182.2.1.8. RANGKAIAN PARAREL : C1 C2 Gambar 2.68 Rangkaian Pararel Kondesator Pada rangkaian paralel ( jajar ) dari kondensator ) dihasilkan suatuplat-plat yang Luas permukaanya lebih besar akibatnya C menjadi lebihbesar. Q = Q1 + Q2 U . C = U.C1 + U.C2 = U ( C1 + C2 ) C = C1 + C22.2.1.9. RANGKAIAN SERI ( Deret ) Gambar 2.69 Rangkaian Seri Kapasitor Pada rangkaian seri ( deret ) dari suatu kondensator plat-plat menjadilebih lebar jaraknya.akibatnya C menjadi lebih kecilDalam hal ini semua kondensatorsama besar yaitu : C1 = C2 Q = Q1 = Q2 U.C = U1.C1 = U2.C2Maksudnya : Pada kondensator tsb dengan kapasitas yang paling kecilterletak pembagian.tegangan yang lebih besar daripada kondensatordengan kapasitas yang lebih besar.

119- Perhatikan ketetapan tegangan U = U1 + U2 + U3Q= Q+ Q  1 + 1  = C C1 C2  C1 C2 1 = 1 + 1 →C= 1C C1 C2 1+ 1 C1 C2 Kapasitas campuran adalah lebih kecil dari pada kapasitas satupersatu yang paling kecil.Q = 0,455 C.2.2.2. KEMAGNETAN Magnet sudah dikenal sejak 600 SM dengan pengenal suatu zatyang dapat menarik magnet, dan zat tersebut akhirnya dikenal sebagaimagnet, yang berbentuk sebagai zat padat. Para ahli membagi duabagian terhadap benda yang berhubungan dengan magnet, yaitu bendamagnet dan non magnet, kemudian benda magnet ini juga dibagi menjadidua yaitu :1)Magnet yang bersifat alami disebut magnet alam.2)Magnet yang dapat dibuat disebut magnet buatan.2.2.2.1. KEKUATAN MAGNET Kekuatan magnet alam didalam penggunaan teknologidirasa masih kurang kuat jika dibanding dengan magnet buatan,sehingga jarang ditemui penggunaan magnet alam dalampenggunaan teknologi. Menurut teori, molekul-molekul substansi magnetikdipandang sebagai magnet-magnet kecil yang masing-masing memilikisebuah kutub utara dan selatan.Jika substansi tersebut tidak memilikimagnetisme luar, hal ini disebabkan molekul-molekul tersebut mengarahtidak teratur sehingga tidak terdapat medan luar yang efektif.Untuk bisa memperjelas tentang teori molekul substansi magnetik kitabicarakan teori kemagnetan Weber dan Amper.

1202.2.2.2. TEORI WEBER. Menurut Weber, benda terdiri dari molekul-molekul yang bersifatmagnet. Molekul-molekul ini sering disebut magnekul. Benda magnetmempunyai susunan magnekul yang teratur dan benda non magnetikmempunyai susunan magnet yang tak teratur. (Lihat gambar 2.70)Gambar 2.70 : Kemagnetan menurut Weber2.2.2.3. TEORI AMPERE.Menurut Ampere, dari atom-atom yang dapat dianggap sebagai intiyang di kelilingi arus elementer. Atom-atom ini bersifat sebagai magnet.Benda magnet mempunyai susunan atom teratur terletak pada bidang-bidang sejajar dan arusnya searah. Sedang benda non magnetmempunyai susunan atom tak teratur. (Lihat gambar 2.71) Gambar 2.72 Kemagnetan menurut AmpereWalaupun kedua teori tersebut membicarakan tentang molekul substansi,namun tidak menjelaskan bagaimana medan-medan magnet tersebuttimbul untuk pertama kalinya.Untuk pengertian seperti ini kita harus meninjau atom dengan elektron-elektron yang berputar.Disamping gerakan menurut orbitnya, masing-masing elektronmempunyai gerak memuntir atau berputar disekitar disekitar sumbunya,pada garis-garis sebuah puncak gerak putar.Gerak rotasi elektron dapat disamakan dengan arus yang mengelilingisebuah lintasan beserta polaritas magnet. Polaritas ini ditentukan oleharah spin ( putaran ) dengan mengikuti aturan pencabut gabus.

121Dari uraian-uraian tentang teori kemagnetan tersebut diatas dapatdiaktakan bahwa antara medan listrik dan medan magnet mengandungsuatu bagian yang tak terpisahkan dari semua zat.2.2.2.4. SIFAT MEDAN MAGNET Daerah disekitar magnet yang masih dapat dipengaruhi olehmagnet tersebut medan magnet. Karena medan magnet tidak tidakdapat dilihat, maka medan magnet ini bisa dinyatakan “garis-garis gaya“atau “garis-garis flux magnet”. Meskipun garis-garis gaya tidak memiliki keberadaan yangnyata, tapi garis-garis gaya tersebut merupakan konsepsi yang sangatbermanfaat sebagaimana kekuatan atau kerapatan “ ( density ). Suatumedan yang dinyatakan oleh jumlah garis tiap satuan luas. Dapat disimpulkan secara umum bahwa :“Arah suatu medan magnet pada sembarang tempat ( titik ) ditunjukkanoleh kutub utara dari sebuahjarum kompas bila ditempatkan pada posisi titik ( tempat ) tersebut”. Sifat-sifat medan magnet : 1. Garis-garis gaya tidak berpotongan. 2. Garis-garis gaya bekerja seakan-akan mereka dalam keadaan tarikan. 3. Garis-garis flux paralel yang berada dalam arah yang sama cenderung untuk tolak menolak.2.2.2.5. RANGKAIAN MAGNET Rangkaian-rangkaian magnet praktis memerlukan perhitunganjumlah amper gulungan guna menghasilkan flux tertentu. Lintasan-lintasan magnet adalah seri, maka amper gulungan total dapat dihitung.Jadi dengan demikian antara rangkaian magnet dengan rangkaian listrikterdapat suatu kesamaan. Adapun kesamaan tersebut adalah :ListrikGGL mengalirkan suatu arus melalui tahanan Arus = GayaGerakListrik Tahanan I=E RMagnetGaya gerak magnet ( GGM ) menghasilkan

122suatu flux yang melawan reluktansi magnet . Flux = GayaGerakMagnet Reluk tan si φ= F S− Reluktansi dapat didefinisikan sebagai sifat sebuah rangkaian magnet yang melawanlintasan suatu flux magnit yang melaluinya .− Sementara pada rangkaian listrik dikenal dengan suatu rumusan R= ρ ×l A

123Tabel 2.29 Perbandingan antara rangkaian listrik dengan rangkaian magnetNo. Rangkaian Magnet Rangkaian Listrik1.2. mmf emf flux = flux = resis tan si reluk tan si emf = volt Arus I = dalam ampere3. mmf = amper lilit4. Flux dalam weber Kerapatan arus ( A/m2 )5. Kerapatan flux ( wb/m2 )6. Reluktansi Resistansi l17. 1 Permeabilitas = R = ρ A = αA Re luk tan si 18. F Konduktivitas = H = l At/m l = Panjang rangkaian Re luk tan si V U = volt/m d d = Jarak antara dua elektroda .

1242.2.2.6. BESARAN MAGNET 2.1. Potensial magnit .θGambar 2.72 Percobaan Potensial MagnetGaya F NArus IJumlah Kimparan NIxNAkibat dari arus dan jumlah kumparan yang terletak didalam kumparanyaitu terbangkitnya arus medan.magnit yang biasa kita kenal potensial magnit θ ( Theta ) .θ =IxN satuan : 1APotensial magnit itu disebabkan oleh efek kemagnitan jugadinamakan tegangan magnit Um .2.2. Kuat medan magnit (H)Perbandingan antara potensial magnit dengan panjang lintasanmedan magnit dan hal ini dinamakan kuat medan magnit H .H = θ = IxN satuan A/1M l lKumparan dengan potensial magnit sama ( arus kumparan samajumlah kumparan sama )

125Kumparan panjang : ( garis - garis gaya panjang )Gambar 2.73a Penampang Kumparan PanjangKumparan pendek :( garis - garis gaya pendek )Gambar 2.73b Penampang kumparan pendekMedan magnit pada distribusi Medan magnit pada ruangruang yang besar konsentrasi yang kecil⇒ medan lemah ⇒ medan kuat⇒ H kecil ⇒ H. besarKumparan tanpa Logam Kumparan dengan LogamPanjang dari lintasan magnit adalah :Tidak tepat tertentu tepat tertentuGambar 2.74a Kumparan Gambar 2.74b Kumparan dengan Tanpa logam Gambar logam

1262.2.2.7. FLUKSI MAGNET Φ Jumlah seluruh garis - garis gaya suatu magnet( contoh suatu kumparan yang dialiri arus ) hal yang demikian dinamakan:Fluksi magnetik Φ ( Phi )Satuan : 1 weber ( 1 Wb ) = 1 vVolt detik ( 1 Vs )Satuan Vs banyak dipilih , karena fluksi magnit itu dibutuhkan untukpembangkitan tegangan ( melalui induksi ) , maka untuk “fluksimagnetik “ juga dipergunakan nama “ Fluks induksi “ .Untuk tujuan perhitungan akan digunakan satuan Vs .Kerapatan fluksi magnetik B .Kerapatan dari garis - garis gaya itu merupakan aksi ( contoh aksi gaya )dari suatu medan magnit . Kerapatan garis - garis magnit biasa kitanamakan sebagai Kerapatan fluksi magnetik B Gambar 2.74. Kerapatan flux magnet pada suatu magnet .B = φ Vs Wb A satuan : 1 m2 = m2 = 1Tesla(1T)Kerapatan fluksi magnetik dan kuat medan magnitAdanya medan magnit ini maka dapatlah kerapatan garis - garis gayaitu dialirkan melalui suatu bahan yang mempunyai kemampuan hantarmagnetik .Oleh karena itu muncul hubungan seperti berikut B=µxHB = Kerapatan fluksi magnetik dalam Vs / m2H = Kuat medan magnit dalam A/mµ = Hantar jenis magnetik dalam Ωs / m

127 µ = µo x µ r( permeabilitas absolut )µo = Konstanta medan magnit ( hantar jenis magnetik pada ruang hampa ) µ o ≈ 1,257 x 10-6 Ω s / mµr = Hantar jenis magnetik relatif . Dalam perhitungan menunjukkan , kelipatan berapakali bahan ferro magnetik mampu mengalirkan garis - garis gayadibandingkan dengan udara atau hampa .µ r untuk udara = 1CONTOH :Kumparan tanpa logam B = µ x H = µo x µr x H µr = 1 B = µo x HDiketahui : H = 1.400 A/mDitanya :BPenyelesaian :B = µ o x H = 1,257 x 10-6 Ωs / m x 1.400 A/m = 0,00176 Vs/m2Kumparan dengan logam B = µ x H = µo x µr x H µ o = Konstan µ r = Berubah untuk setiap jenis bahan dan besar kuat medan magnet

128 Gambar 2.75 Grafik Perbandingan KemagnitanOleh karena itu kita menentukan dengan percobaan B merupakan fungsilangsung H ,selanjutnya nilainya dapat dilihat dengan kurva kemagnitanituDiketahui : H = 1.400 A/m ; Bahan : Lembar plat untukindustri listrik ( pelipatandingin )Ditanya :BPenyelesaian :Dari kurve kemagnitan B = 1,92 Vs/ m2Persamaan satuan Magnetik dalam sistem yang berbedaPotensial magnit 1 A =1AW = 1,257 Gb. θ AW = Ampere lilit 1 Gb = 0,8 A Gb = GilbertKuat medan magnit (H) 1A = 0,001 A = 0,01257 Oe = orsted m Cm 1A = 100 A =1,257Oe 1Oe = 1× Gb = 80 A = 0,8 A Cm m Cm Cm mFluksi Magnetik : (φ )1 Vs = 1 Wb = 10 8 Mx Vs = Volt detik1 Mx = 1 garis gaya = 10 -8 Vs Wb = Weber Mx = MaxwellKerapatan fluksi magnetikB 1Vs = 1T = 10000Gs m2 1T= 10.000 Gs.

1291Gs = 1garisg gaya =1 Mx = 1×10 − 4 Vs Cm 2 Cm2 m2T = Tesla,Gs = GausKonstanta medan magnet µ o1µ0 =1,257 × 10−6 Ωs atau H mPΩs = ohm ohm detik H = Henry.1µ0 = Gs = 1,257 Gs × Cm Oe A Gambar 2.76 Kurva Kemagnitan

130 Kurva histerisis ( Kemagnetan lawan ) Br = induksi remanensi Hc = Kuat medan magnet kursitif ( Kuat medan itu penting , pada penghilangan kemagnetan sisa )Bahan magnet kuat Bahan magnet lunakHanya satu kali sajapemagnetanmaka akan terbentuk Membalik kemagnetan dengan mengalir kan arus bolak - balik ,remanensi ini tidak hilang oleh karena itu Hcwalau dialiri medan lain , maka harus kecil .Hc harus besar .Pada pembalikkan kemagnetan maka terjadilah kerugaian histerisis Ph ( ⇒ Pemanasan didalam benda kerja ) . Luaspermukaan kurva histerisis merupakan satuan untuk hilang usaha Wh .Wh = Vs × A = Ws ; (Ph) = (Wh ÷ ( f ) = Ws × 1 = W m2 m M 3 m3 s m3Pengosongan kemagnetan .Kita dapat melakukannya denga cara memasukkan batang magnetkedalam kumparan yangdialiri arus bolak - balik dan menarik keluar secara perlahan - lahan .Bahan Magnet Dari sifat-sifat logam terhadap kemagnetannya dapatdikatakan bahwa tidak semua logam dapat dijadikan benda magnet.

131Adapun bahan - bahan logam berdasarkan sifat kemagnetannya dibagimenjadi 3 golongan yaitu :1).Ferro magnetik :ialah jenis logam yang sangat mudah dibuat menjadi benda magnet dan sangat mudah dipengaruhi magnet. Contoh : besi, baja, dan nikel.2). Para magnetik : Ialah jenis logam yang tidak dapat dibuat menjadi benda magnet tetapi masih dapat dipengaruhi magnet. Contoh : platina dan mangan3). Dia magnetik : Ialah jenis logam yang tidak dapat dibuat magnet dan juga tidak dapat dipengaruhi oleh magnet. Contoh : tembaga, aluminium dan fosfor.Pembuatan magnet berdasarkan bahannyaDari sifat-sifat bahan magnet maka kita dapat membuat benda magnet,contohnya besi. Besi merupakan benda ferro magnetik dimana besimempunyai empat spin elektron dalam satu arah pada masing-masingatomnya ( ingat teori kemagnetan ).Kelebihan elektron inilah menjadikan tidak seimbang dan akanmenghasilkan medan luar.Karena gerakan yang sangat tinggi, gerak orbital tiga dimensi seringdisebut sebagai kulit ( shell ), yang pada gilirannya bisa membentuk kulit-kulit tambahan ( sub-shell ).Didalam satu kulit yang lengkap spin-spin adalah seimbang, tetapididalam kulit yang mengandung tiga lintasan ( orbit ), terdapatketidakseimbangan yang membangkitkan magnetisme luar.Selain dari pada besi bahan magnet yang lainnya yang memilikikelebihan spin adalah : a). Cobalt dengan kelebihan tiga spin. b). Nikel dengan kelebihan dua spin.Dari adanya kelebihan spin inilah pembuatan bahan magnet yangmenghasilkan magnet permanen dan kuat arus medan magnetnyadengan cara mencampurkan logam-logam ferro magnetik tersebutmenjadi satu paduan bahan magnet dengan karakteristik lebih baik.Misal : besi di campur dengan nikel. besi di campur dengan cobalt. besi dicampur dengan tembaga atau wolfram.

132 Gambar 2.77 Bagian dari atom besiElektro Magnet Medan Magnit pada penghantar yang dilalui arus . Gambar 2.78 Medan MagnitMedan magnet pada penghantar lurus yang dilalui arus listrik adalahberbentuk lingkaran -lingkaran yang memusat Gambar 2.79 Arah arus dan medan listrik

133Aturan : Jika arah dalam kawat itu masuk atau meninggalkan kita makaarah garis-garis gaya searah putaran jarum jam dan jika arah arus keluaratau menuju kita maka arah garis-garis gaya berlawanan arah jarum jam .Jika arah arus dalam Jika arah arus dalam keduakedua penghantar berbeda makapenghantar sama maka keduanyakeduanya akan saling tolak menolak .akan saling tarik menarik .3. Medan magnet pada kumparan yang dilalui arus Satu kumparan

134 Beberapa kumparan( saling menetralisir )Kuat atau lemahnya medan magnit itu dapat dikarenakan jumlahsusunan kumparan .Garis - garis gaya didalam kumparan itu paralel dan mempunyaikerapatan yang sama . Arah dari medan magnit itu tergantung dari araharus .Gaya Elektro MagnetikGaya tarik pada Elektro MagnetikGaya tarik pada elektro magnetik dapat dihitung dengan rumus :F = 4 x 105 x A x B2 ( N ) B f (VS) = 4 x 105 x A m 2 Gambar 2.80 Elektro MagnetikI = Arus listrik A fe = Celah udaraU = Listrik DC ( batere ) F e = Bahan ferro magnetikϕ = Flux magnetPEMAKAIAN :Pengakat dengan magnet , Elektro magnet , KoplingPengereman , pengekliman plat , sakelar ( hubung singkat , relay )Aksi gaya diantara penghantar yang dialiri arus ( kumparan ) dan medanmagnit .

135Gaya perpotongan : ( N ) F=BxΙ xZPemakaian :Motor arus searah , kumparan putar untuk kerjapengukuran .Aksi gaya diantara beberapa penghantar yang dialiri arus .Gaya perpotongan ; F = 2.10−7I1.I 2 l (N) a l= Panjangpenghantar aktif a = Jarak penghantar.Pemakaian : Menghitung gaya diantara kumpulan rel, gaya antar lilitankumparan, pemadaman bunga api elektro magnetik .Arus Dalam Medan Magnit :Penghantar berarus listrik ( Prinsip motor )Suatu penghantar yang dilalui arus dan memotong diantara medankutub maka pada penghantar akan bekerja gaya yang merupakanresultante gaya pada penghantar dan medan kutub .Gambar 2.81 Arah Arus dalam Medan Listrik

136Penentuan arah gerakKententuan : Kumparan itu berputar demikian jauh , hinggamedannya mempunyai arah yang sama sebagaimanakutub - kutub magnit .− Suatu gerak putar yang terus - menerus itu dapat kita capai yaitudengan cara mengalirkan arus pada kumparan melalui komutator .Pembangkitan tegangan melalui induksi : tidak ada induksi Gambar 2.82 Pembangkitan Tegangan InduksiDengan adanya tegangan induksi , mengakibatkan terbentuknya aruspada penghantar yang terletak pada medan magnit . Medan magnit Inimembentuk resultante dengan kutub medan . medan di dalam penghantar terarah sedemikian rupasehingga secara bersamaan medan itu terkonsentrasi didepanpenghantar . dan selanjutnya penghantar di rem .Pemakaian : Generator arus searah dan bolak - balik , motor - motor.

137Gambar 2.83 Reaksi pada kumparan Kenaikan arusGambar 2.84 Reaksi pada kumparan penurunan arusPemakaian : arus searah : batere pengapian ( Ignition coil )arus bolak balik : transformator , motor induksi ,pemanas induksi .Contoh : Prinsip transformatorKumparan N1 ≈ U1 ≈ I2 Kumparanmasukan N 2 U 2 I1 keluaran( Kumparan ( KumparanPrimer ) sekunder ).