Hukum Ampere dan Transformator

Ada dua hukum dasar yang menghubungkan gejala kelistrikan dan kemagnetan:

Pertama, arus listrik dapat menghasilkan (menginduksi) medan magnet. Ini dikenal sebagai gejala induksi magnet. Peletak dasar konsep ini adalah Oersted yang telah menemukan gejala ini secara eksperimen dan dirumuskan secara lengkap oleh Ampere. Gejala induksi magnet dikenal sebagai Hukum Ampere.

Kedua, medan magnet yang berubah-ubah terhadap waktu dapat menghasilkan (menginduksi) medan listrik dalam bentuk arus listrik. Gejala ini dikenal sebagai gejala induksi elektromagnet. Konsep induksi elektromagnet ditemukan secara eksperimen oleh Michael Faraday dan dirumuskan secara lengkap oleh Joseph Henry. Hukum induksi elektromagnet sendiri kemudian dikenal sebagai Hukum Faraday-Henry.

Dari kedua prinsip dasar listrik magnet di atas dan dengan mempertimbangkan konsep simetri yang berlaku dalam hukum alam, James Clerk Maxwell mengajukan suatu usulan. Usulan yang dikemukakan Maxwell, yaitu bahwa jika medan magnet yang berubah terhadap waktu dapat menghasilkan medan listrik maka hal sebaliknya boleh jadi dapat terjadi. Dengan demikian Maxwell mengusulkan bahwa medan listrik yang berubah terhadap waktu dapat menghasilkan (menginduksi) medan magnet. Usulan Maxwell ini kemudian menjadi hukum ketiga yang menghubungkan antara kelistrikan dan kemagnetan.

Jadi, prinsip ketiga adalah medan listrik yang berubah-ubah terhadap waktu dapat menghasilkan medan magnet. Prinsip ketiga ini yang dikemukakan oleh Maxwell pada dasarnya merupakan pengembangan dari rumusan hukum Ampere. Oleh karena itu, prinsip ini dikenal dengan nama Hukum Ampere-Maxwell.

Dari ketiga prinsip dasar kelistrikan dan kemagnetan di atas, Maxwell melihat adanya suatu pola dasar. Medan magnet yang berubah terhadap waktu dapat membangkitkan medan listrik yang juga berubah-ubah terhadap waktu, dan medan listrik yang berubah terhadap waktu juga dapat menghasilkan medan magnet. Jika proses ini berlangsung secara kontinu maka akan dihasilkan medan magnet dan medan listrik secara kontinu. Jika medan magnet dan medan listrik ini secara serempak merambat (menyebar) di dalam ruang ke segala arah maka ini merupakan gejala gelombang. Gelombang semacam ini disebut gelombang elektromagnetik karena terdiri dari medan listrik dan medan magnet yang merambat dalam ruang.

Medan magnet berperan sangat penting sebagai rangkaian proses konversi energi. Melalui medium medan magnet, bentuk energi mekanik dapat diubah menjadi energi listrik-alat konversinya disebut generator-atau sebaliknyadari bentuk energi listrik menjadi energi mekanik-alat konversinya disebut motor. Pada transformator, gandengan medan magnet berfungsi untuk memindahkan dan mengubah energi listrik dari rangkaian primer ke sekunder melalui prinsip induksi electromagnet.

Dari sisi pandangan elektris , medan magnet mampu untuk mengimbaskan tegangan pada konduktor  sedangkan dari sisi pandangan mekanis medan magnet sanggup untuk menghasilkan gaya dan kopel.

Keutamaan medan magnet sebagai perangkai proses konversi energi disebabkan terjadinya bahan-bahan magnetik yang memungkinkan diperolehnya kerapatan energi yang tinggi; kerapatan energi yang tinggi ini akan menghasilkan kapasitas tenaga per unit volume mesin yang tinggi pula. Jelaslah bahwa pengertian kuantitatif tentang medan magnet dan rangkaian magnet merupakan bagian penting untuk memahami proses konversi energi listrik.

Medan Magnet dan Medan Listrik

Medan magnet terbentuk dari gerak elektron. Mengingat arus listrik yang melalui suatu hantaran merupakan aliran elektron, maka pada sekitar kawat hantaran listrik tersebut akan ditimbulkan suatu medan magnet. Medan magnet memiliki arah, kerapatan, dan intensitas yang digambarkan sebagai “garis-garis fluks” dan dinyatakan dengan gambar simbol

Hukum Ampere

Andre Marie Ampere adalah salah satu tokoh didunia elektro yang mengembangkan salah satu hukum penting di bidang elektro, yaitu Hukum Ampere. Pada tahun 1820, segera setelah ia mendengar publikasi hasil eksperimen Hans Christian Oersted tentang pengaruh listrik pada magnet jarum di Paris (Lihat: Teori Oersted) ia kemudian mengembangkan serangkaian penelitian.
Maka dihasilkanlah suatu rumusan yang secara sederhana dirumuskan sebagai berikut:

Besarnya medan magnetik di dekitar penghantar berarus listrik bergantung pada kuat arus dan jaraknya terhadap penghantar.

Hukum ampere menyatakan bahwadalam keadaan rangkaian listrik tertutup, jumlah panjang elemen penghantar dikalikan dengan besarnya medan magnet yang searah dengan arah arus listrik adalah sebanding dengan permeabilitas ruang hampa (=4π x 10-7 Wb/A m) dikalikan dengan nilai besar arus yang mengalir pada rangkaian tertutup.

Jika ada dua buah penghantar sejajar yang panjang, terpisah sejauh d dan masing-masing dialiri arus arus listrik sebesar I1 dan I2 , maka kedua penghantar itu akan tarik-menarik atau tolak-menolak. Kenyataan eksperimen semacam itu diperhatikan pertama kali oleh Ampere.

 hukum ampere

Konfigurasi Arus Yang Dapat Diselesaikan
Dengan Hukum Ampere
  1. Kawat Lurus Tak Berhingga
  2. Bidang Tak Berkhingga
  3. Selenoida Tak Berhingga
  4. Toroida

 hukum ampere

Transformator

Pada tahun 1831, Faraday menemukan bahwa penghentian atau pengaliran arus dalam salah satu kawat pada cincin besi ini menyebabkan dorongan singkat dari arus di kawat lainnya. Cincin yang sekarang jadi terkenal ini sebenarnya sama dengan transformator modern yang tercipta 160 tahun kemudian.

Transformator adalah sebuah alat untuk menaikkan atau menurunkan tegangan arus bolak-balik. Transformator sering disebut trafo. Sebuah transformator terdiri atas sebuah inti besi. Pada inti besi digulung dua lilitan, yaitu kumparan primer dan kumparan sekunder.

 Transformator-step-up-step-down-1942013

Prinsip kerja tranformator adalah sebagai berikut.
1. Kumparan primer dihubungkan kepada sumber tegangan yang hendak diubah besarnya. Karena tegangan primer itu tegangan bolak-balik, maka besar dan arah tegangan itu berubah-ubah.
2. Dalam inti besi timbul medan magnet yang besar dan arahnya berubah-ubah pula. Perubahan medan magnet ini menginduksi tegangan bolakbalik pada kumparan sekunder.

Dari sebuah percobaan dapat ditunjukkan, bahwa:
1. Perbandingan antara tegangan primer, Vp, dengan tegangan sekunder, Vs sama dengan perbandingan antara jumlah lilitan primer, Np, dan lilitan sekunder, Ns.
2. Perbandingan antara kuat arus primer, Ip, dengan kuat arus sekunder, Is, sama dengan perbandingan jumlah lilitan sekunder dengan
lilitan primer.
Dari kedua pernyataan tersebut dapat dituliskan secara singkat dengan persamaan sebagai berikut:

Rumus trafo

Ada dua hal perlu dipahami untuk transformator ini, yaitu:
1. Transformator hanya digunakan untuk menaikkan atau menurunkan tegangan arus bolak-balik (AC) dan tidak untuk arus searah (DC).
2. Transformator tidak dapat memperbesar daya listrik yaitu tidak dapat memperbesar banyaknya daya yang masuk ke dalam transformator tersebut.

Efisiensi Tranformator

Selama penggunaan transformator, besarnya daya yang dikeluarkan oleh kumparan sekunder selalu lebih kecil daripada daya
yang diterima oleh kumparan primer. Hal ini disebabkan selama transformator digunakan ada sebagian energi listrik yang berubah menjadi kalor. Dengan kata lain energi listrik yang keluar dari transformator selalu lebih kecil daripada energi yang masuk ke dalam transformator. Agar diperoleh efisiensi mendekati 100% padapenggunaan transformator, biasanya dilakukan cara-cara sebagai berikut:
1. Diberi bahan pendingin.
2. Untuk mengurangi panas, membuat inti besi untuk transformator berbentuk pelat atau lempengan.
3. Mengalirkan udara dingin, misal dengan air conditioning atau kipas angin.

sumber :

http://heri044.weblog.esaunggul.ac.id/2013/05/04/hukum-ampere-transformator/?repeat=w3tc

http://fisika-indonesia.blogspot.com/2010/10/hukum-ampare.html

http://www.kelas-sains.com/2013/02/Induksi-elektromagnetik-materi-ipa-ix.html

http://lestaridwie.blogspot.com/

http://astro1.panet.utoledo.edu/

Advertisements

Leave a Reply

Fill in your details below or click an icon to log in:

WordPress.com Logo

You are commenting using your WordPress.com account. Log Out /  Change )

Google+ photo

You are commenting using your Google+ account. Log Out /  Change )

Twitter picture

You are commenting using your Twitter account. Log Out /  Change )

Facebook photo

You are commenting using your Facebook account. Log Out /  Change )

Connecting to %s