Fungsi Kutub Medan Magnet
Medan magnet berperan sangat penting sebagai rangkaian proses konversi energi. Melalui medan magnet.bentuk energi mekanik dapat diubah menjadi energi listrik, disini alat konversinnya dinamakan generator, atau sebaliknya dari energi listrik menjadi energi mekanik, alat konversinya disebut motor. Sedangkan pada transformator, gandengan medan magnet berfungsi untuk memindahkan dan mengubah energi listrik dari sisi primer ke sekunder melalui prinsip industri elektromagnet.
Dari sisi pandangan elektris, medan magnet mampu untuk mengimbangi 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 diprosesnya kerapatan energi yang tinggi, kerapatan energi yang tinggi ini akan menghasilkan kapasitas tenaga perunit volume mesin yang tinggi pula. Jelaslah bahwa pengertian kuantitatif tentang medan magnet dan rangkaian magnet merupakan bagian penting untuk memahami konversi energi.
Medan Listrik
Gaya elektro magnetik terdiri dari gaya listrik Fe dan gaya magnetik Fm. Gaya listrik ini sama dengan pendekatan yang berbeda. Sumber dari gaya gravitasi adalah massa, dan sumber dari medan listrik adalah muatan listrik. Dimana harga gaya yang bekerja tersebut bervariasi sebagai fungsi kuadrat kebalikan jarak dari kedua sumbernya dan berbading lurus dengan perkalian kedua muatan. Perbedaannya adalah listrik memiliki polaritas positif dan negatif sedangkan massa tidak. Berdasarkan eksperimen coulomb dikatakan bahwa :
1. Muatan yang sama akan tolak menolak, sedangkan dua muatan yang berlaianan akan tarik menarik.
2. akan timbul gaya yang bekerja sepanjang garis pada muatan tersebut.
3. dimana besarnya ditentukan oleh perkalian kedua muatan tersebut dan dibandingkan terbalik dengan kuadrat jarak antarnya.
Pernyataan diatas dewasa ini disebut hukum coulomb diungkapkan melalui persamaan dibawah ini :
Fe = (N)
Dimana Fe21 adalah gaya listrik yang bekerja pada muatan q2 terhadap muatan q1, R12 jarak antara kedua muatan. Adalah vektor unit dari muatan q1 ke q2 adalah konstanta umum yang biasa disebut permeabilitas ruang hampa = 8,85 10-12 . gaya Fe12 bekerja pada muatan q1 tehadap q2 sama besarnya dengan gaya Fe21, tetapi berbeda arahnya ;
Fe12 = -Fe21
Dari persamaan :
F= qE
Maka dapat ditentukan intensitas/kuat medan listrik pada sembarang titik akibat muatan q dengan persamaan :
E =
Dimana R adalah jarak atitik muatan denagan pengamatan dan adalah jarak vektor unit radial dari muatan. Sebagai tambahan terhadap intensitas medan listrik ini kita akan selalu menemui hubungan denga kerapatan fluks listrik D, hubunganya adalah :
D = E
Kedua kuantitas listrik E dan D merupakan salah satu dari dua pasangan dasar pada medan elektromagnet pasangan yang lainnya akan ditentukan selanjutnya.
Medan magnet
Sekitar tahun 800 sebelum masehi orang-orang yunani kuno telah menemukan beberapa jenis batu akan menarik serpihanserpihan besi, batu jenis ini disebut maagnet, sedangkan fenomenannya dinamakan magnetisasi. Garis-garis gaya megnet yang membentuk lintasan spiral akan keluar dari kutub dan masuk ke kutub yang lainnya, kutub ini dinamakan utara dan selatan kutub medan .
Garis-garis gaya medan magnet ini menunjukkan adannya medan magnet yang biasa disebut kerapatan me dan fluks B. ternyata medan magnet tidak hanya eksis di sekeliling magnet permanen juga dapat di timbulkan dari arus listrik, hal ini ditemukan oleh Oersted setelah mengadakan suatu penelitian. Tidak lama berselang ilmuwan Francis Jean Baptiste Biot dan Felix Savart mengembangkan suatu ungakapan hubungan antara medan magnet B dan arus listrik I pada suatu batang komnduktor dimana hubungannya adalah :
B =
Dimana r adalah jarak radial dari sum ber arus dan vektor unit azimuth yang me nyatak an bahwa arus medan magnet tangensi terhadap bida ng sekelilingnya. = permeabiliatas ruang hampa besarnya 4 -10-7 (H/M).
Kita telah mengetahui bahwa E dan D adalah satu dari dua pasangan medan elektromagnetik, pasangan kedua adalah B dan intensitas medan magnet H dimana hubungannya adalah :
B = H
Hukum biot-savart ini merupakan konsep dasar pada operassionalmotor-motor listrik baik motor induksi satu phasa, dua phasa maupun tiga phasa, maupun motor serempak.
FUNGSI DARI DINAMO
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. 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.
FUNGSI KOMUTATOR
Fungsi dari komutator ini adalah menyearahkan arus-tegangan dari AC menjadi DC secara mekanis pada terminalnya untuk generator DC. Sedangkan pada motorDC untuk menjalankannya memerlukan catu daya DC yang dikonversike ACpada kumparan jangkarnya.Komutasi tersebut dilakukan oleh salah satu komponen mesin DC yang disebut komutator. Adapun prinsip kerja dari komutator dapat dijelaskan sebagai berikut:
Dari gambar 3 ditunjukkan saat-saat komutator bergerak dari posisi di t0 sampai pada posisi t5. Pada saat t = t0 , segmen komutator tepat berimpit dengan carbon brush (sikat arang). Jika ada dua jalan parallel dalam kumparan jangkar tersebut maka arus jangkar Ia yang mengalir pada masing-masing jalan parallel adalah Ia/2 dengan arah seperti yang ditunjukkan pada gambar. Dengan demikian arus yang mengalir pada kumparan A = Ia/2 dan arahnya ke kanan. Jika arah putaran jangkar ke kanan seperti pada ganbar 3 dan pada saat t = t1 , sikat terletak diantara dua komutator dengan perbandingan 1 : 3 maka distribusi arus pada masing-masing segmen komutator adalah Ia/4 pada komutator sebelah kiri , dan 3Ia/4 pada komutator sebelah kanan. Dari hukum Kirchoff untuk arus, kita dapatkan besar arus yang megalir pada kumparan A = Ia/4 dengan arah masih tetap ke kanan. Pada t = t2 posisi sikat tepat berada ditengah-tengah diantara dua segmen komutator, sehingga tidak ada arus yang mengalir pada kumparan A (pada kondisi ini kumparan A sama dengan berada di bidang netral). Pada t = t3 sikat berada antara dua segmen komutator dengan perbandingan letak 1 : 3. Disini arus yang mengalir pada kumparan A = Ia/4, dengan arah arus terbalik yaitu ke kiri. Akhirnya pada t = t4 sikat meninggalkan segmen komutator sebelah kiri. Pada kumparan A mengalir arus sebesar Ia/2 yang arahnya ke kiri. Jika arus dalam kumparan A digambarkan sebagai fungsiwaktu diperoleh hasil seperti terlihat pada gambar 4. Fungsi tersebut merupakan fungsi linier komutasi yang dihasilkan jika rapat arus dalam sikat seragam. Tapi karena adanya pengaruh induktans kumparan dan tahanan sikat untuk arus yang cukup besar maka fiungsi tersebut tidak linier lagi melainkan berupa garis lengkung.
JAKARTA