Alat Penerapan Elektromagnetik

BAB I PENDAHULUAN

1.1 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.

1.2 Rumusan Masalah

            1. Apakah yang dimaksud elektromagnet?

            2. Apakah alat yang menerapkan prinsip elektromagnet?

1.3 Tujuan Pembahasan

            1. Untuk mengetahui apakah yang dimaksud dengan elektromganet

            2. Untuk mengetahui alat apa saja yang menerapkan prinsip elektromagnet

BAB II ISI

2.1 Elektromagnet

            Elektromagnet adalah sebuah perangkat magnet yang terdiri atas sebuah inti besi lunak yang dimasukkan kedalam kumparan panjang (solenoida). Inti besi yang berada di dalam kumparan berarus listrik menyebabkan inti besi tersebut menjadi sebuah magnet sehingga dapat memperkuat medan magnet yang ditimbulkannya. Kemagnetan pada besi tersebut bersifat sementara. Inti besi tersebut akan menjadi magnet selama ada arus yang mengalir pada kumparan kawat. Akan tetapi, jika tidak ada lagi arus listrik yang mengalir pada kumparan, maka hilang juga kemagnetan pada inti besi tersebut. Jadi, elektromagnet sewaktu-waktu dapat menghasilkan dan menghilangkan kemagnetan. Medan magnetik yang dihasilkan oleh sebuah kawat penghantar sangatlah lemah, untuk menghasilkan medan magnetik yang cukup kuat dapat digunakan kumparan berarus listrik. Kumparan bersifat sebagai magnet yang kuat ini disebut sebagai elektromagnet. Elektromagnet memiliki sifat kemagnetan sementara. Jika arus listrik diputuskan, sifat kemagnetannya segera hilang. Mengapa kumparan berarus listrik dapat menghasilkan medan magnetik yang kuat? Kumparan berarus listrik dapat menghasilkan medan magnetik yang kuat karena setiap lilitan pada kumparan menghasilkan medan magnetikyang akan diperkuat oleh lilitan lainnya. Semakin banyak lilitan suatu kumparan, medan magnetik yang dihasilkannya semakin besar.

2.2 Alat yang Menerapkan Elektromagnet

Elektromagnet yang kuat digunakan untuk mengangkat benda yang terbuat dari besi, seperti rel kereta api, mobil, dan mesin. Benda-benda tersebut ditarik oleh elektromagnet dengan kuat dan tidak akan terlepas sebelum arus diputus. Selain untuk mengangkat benda yang terbuat dari besi, elektromagnet banyak digunakan dalam alat-alat listrik.

1. Bel Listrik

Bel Listrik yang dalam bahasa Inggris disebut dengan Electric Bell adalah sebuah alat yang dapat mengubah energi listrik menjadi energi suara dengan menggunakan prinsip elektromagnetik yang bekerja secara otomatis. Bel listrik bekerja menggunakan prinsip elektromagnetik yaitu pembuatan magnet sementara dengan cara dialiri arus listrik.

a. Besi berbentuk huruf U yang dililit kawat berfungsi sebagai magnet ketika diberi arus listrik.

b. Interuptor yang berfungsi sebagai pemutus arus.

c. Jangkar besi lunak yang dihubungkan dengan pegas baja.

d. Besi yang berfungsi sebagai bel.

e. Saklar tekan.

f. Baterai sebagai sumber tegangan.

Prinsip kerja bel listrik sebagai berikut:

Ketika sakelar ditekan, maka arus listrik dari baterai mengalir melalui interuptor lalu menuju pegas baja dan akhirnya sampai di kumparan. Ketika kumparan dialiri arus listrik, kumparan tersebut menjadi magnet (elektromagnet) dan menarik jangkar besi lunak sehingga jangkar tersebut memukul bel dan menghasilkan bunyi. Sesaat setelah jangkar besi lunak ditarik oleh elektromagnet, arus listrik yang mengalir melalui interuptor terputus. Terhentinya arus listrik yang mengalir menuju kumparan menyebabkan kumparan kehilangan sifat kemagnetannya sehingga pegas baja menarik jangkar besi lunak pada keadaan semula. Setelah kembali kedudukan semula, interuptor terhubung kembali dengan arus listrik dari baterai sehingga kumparan menjadi magnet dan proses yang sama akan terulang kembali. Proses ini terjadi secara berulang-ulang sehingga bel terus menghasilkan bunyi sampai saklar kembali ditekan untuk memutuskan arus dari baterai.

2. Relay

Relai adalah suatu peranti yang menggunakan elektromagnet untuk mengoperasikan seperangkat kontak sakelar. Susunan paling sederhana terdiri dari kumparan kawat penghantar yang dililit pada inti besi. Bila kumparan ini dienergikan, medan magnet yang terbentuk menarik armatur berporos yang digunakan sebagai pengungkit mekanisme sakelar magnet.

Bagian utama sebuah relai yaitu:

1.      Magnet listrik (M)

2.      Sauh (S)

3.      Kontak (K)

4.      Pegas (P)

Prinsip kerja relai sebagai berikut:

Ketika sakelar ditekan, arus listrik kecil mengalir. Aliran arus ini menyebabkan jangkar besi lunak tertarik ke elektromagnet hingga menempel. Hal itu menyebabkan kontak terhubung. Akibatnya, motor listrik teraliri arus. Aliran arus listrik itulah yang menyebabkan motor listrik berputar. Jika sakelar ditutup, arus segera mengalir di elektromagnet kemudian, elektromagnet menarik jangkar besi sehingga menekan kontak dan terjadi kontak di K (kontak terhubung) dan mengalirlah arus di rangkaian sekunder (motor berputar).

Keuntungan kita dalam menggunakan relay:

1. Kita bisa membuat rangkaian otomatis penyambung/pemutus (switch) tegangan  AC dan DC
2. Relay bisa digunakan pada switch tegangan tinggi
3. Relay juga menjadi solusi pada switch dengan arus yang besar
4. Bisa melakukan swith pada banyak kontak dalam waktu yang bersamaan

      5.   Sakelar-sakelar dan kabel-kabel penerangan yang hanya sesuai untuk arus kecil dapat dipakai untuk mengatur mesin-mesin listrik yang berarus besar, misalnya pada dinamo starter mobil.

3. Telepon

Pesawat telepon  terdiri dari dua bagian utama  yaitu pesawat pengirim suara (mikrofon/ mounthpiece) dan pesawat penerima suara (telepon) atau earpice, pada pesawat penerima suara terdapat magnet dan elektromagnet. Mikrofon terdiri atas diafragma aluminium, kotak karbon, dan butir-butir karbon. Adapun telepon terdiri atas diafragma besi, magnet permanen, dan elektromagnet.

Transmitter : disebut juga pemancar atau microfon yang berfungsi untuk mengubah suara menjadi arus listrik kemudian dikirimkan kembali melalui kabel telepon.

Ringer : berfungsi sebagai sinyal berupa

Reciever : disebut juga sebagai penerima yang berfungsi sebagai pengubah arus listrik menjadi suara.

Prinsip kerja pesawat telepon sebagai berikut:

Prinsip kerja bagian telepon adalah mengubah sinyal listrik menjadi gelombang bunyi. Pada sebuah mikrofon terdapat pelat tipis yang disebut diafragma (D) yang selalu bersentuhan dengan butir-butir karbon (C) yang berada di dalam kotak karbon(B).

Getaran suara yang jatuh di permukaan diafragma D mengakibatkan diafragma itu bergetar. Getaran diafragma mengakibatkan butir-butir karbon tertekan. Jika tekanannya besar, butir-butir karbon merapat, jika tekanannya kecil, butir-butir karbon merenggang. Perubahan merapat dan merenggangnya butir-butir karbon menyebabkan hambatan listriknya berubah-ubah. Saat butir-butir karbon merapat, hambatan listriknya kecil dan saat merenggang hambatan listriknya besar. Berubahnya hambatan listrik karbon sesuai dengan getaran suara. Perubahan hambatan listrik ini mengakibatkan berubah-ubahnya arus listrik. Arus yang berubah-ubah ini dialirkan ke pesawat penerima.

Pesawat penerima terdiri atas sebuah diafragma M, magnet listrik AA dan magnet tetap US yang berfungsi memagnetkan inti magnet listrik AA. Karena diafragma terbuat dari lempengan bahan ferromagnetik, maka selalu tertarik ke arah AA, sehingga bentuknya lengkung. Arus listrik dari mikrofon yang berubah-ubah mengakibatkan kemagnetan elektromagnet pada pesawat penerima berubah-ubah pula. Perubahan kemagnetan ini menyebabkan berubahnya gaya tarik pada diafragma. Perubahan gaya tarik ini sesuai dengan getaran suara yang dikirim dari mikrofon. Penerima mendengar suara pengirim.

4. Katrol Listrik

Katrol Listrik adalah elektromagnetik yang besar digunakan untuk mengangkat sampah logam yang tidak terpakai. Apabila arus dihidupkan katrol listrik akan menarik sampah besi dan memindahkan ke tempat yang dikehendaki.

Prinsip Kerja Katrol Listrik

Apabila arus listrik dihidupkan alat pengangkat besi dan katrol listrik akan menarik sampah beso dan memindahkannya ke tempat yang dikehendaki. Apabila arus listrik dimatikan, sampah besi tersebut akan jatuh, dengan cara ini sampah yang berupa tembaga, aluminium, dan seng dapat dipisahkan dengan besi.

5. Speaker

Loud Speaker atau speaker (pengeras suara) adalah transduser yang mengubah sinyal elektrik ke frekuensi audio (suara) dengan cara menggetarkan komponennya yang berbentuk membran untuk menggetarkan udara sehingga terjadilah gelombang suara sampai di kendang telinga kita dan dapat kita dengar sebagai suara.

Yang dimaksud dengan “Suara” sebenarnya adalah Frekuensi yang dapat didengar oleh Telinga Manusia yaitu Frekuensi yang berkisar di antara 20Hz – 20.000Hz. Timbulnya suara dikarenakan adanya fluktuasi tekanan udara yang disebabkan oleh gerakan atau getaran suatu obyek tertentu. Ketika Obyek tersebut bergerak atau bergetar, Obyek tersebut akan mengirimkan Energi Kinetik untuk partikel udara disekitarnya. Hal ini dapat di-anologi-kan seperti terjadinya gelombang pada air. Sedangkan yang dimaksud dengan Frekuensi adalah jumlah getaran yang terjadi dalam kurun waktu satu detik. Frekuensi dipengaruhi oleh kecepatan getaran pada obyek yang menimbulkan suara, semakin cepat getarannya makin tinggi pula frekuensinya. Loudspeaker terdiri atas membran berupa corong. Lubang dibelakang corong diberi magnet yang dibungkus dengan kumparan kawat. Apabila ada sinyal suara, kumparan akan bersifat magnet dan bergerak (ingat kutub sejenis tolak-menolak dan kutub tak sejenis tarik-menarik).

Prinsip kerja loudspesker sebagai berikut:

Getaran tersebut akan menggetarkan membran. Karena bentuknya corong, getaran tersebut makin keras dan mengeluarkan suara persis seperti suara dari tape recorder/ radio. Dengan digunakannya kotak berbagai kemasan, suara akan semakin keras dan jelas

Dalam rangka menterjemahkan sinyal listrik menjadi suara yang dapat didengar, Speaker memiliki komponen Elektromagnetik yang terdiri dari Kumparan yang disebut dengan Voice Coil untuk membangkitkan medan magnet dan berinteraksi dengan Magnet Permanen sehingga menggerakan Cone Speaker maju dan mundur. Voice Coil adalah bagian yang bergerak sedangkan Magnet Permanen adalah bagian Speaker yang tetap pada posisinya. Sinyal listrik yang melewati Voice Coil akan menyebabkan arah medan magnet berubah secara cepat sehingga terjadi gerakan “tarik” dan “tolak” dengan Magnet Permanen. Dengan demikian, terjadilah getaran yang maju dan mundur pada Cone Speaker.

Cone adalah komponen utama Speaker yang bergerak. Pada prinsipnya, semakin besarnya Cone semakin besar pula permukaan yang dapat menggerakan udara sehingga suara yang dihasilkan Speaker juga akan semakin besar.

Suspension yang terdapat dalam Speaker berfungsi untuk menarik Cone ke posisi semulanya setelah bergerak maju dan mundur. Suspension juga berfungsi sebagai pemegang Cone dan Voice Coil. Kekakuan (rigidity), komposisi dan desain Suspension sangat mempengaruhi kualitas suara Speaker itu sendiri.

6. Metal Detector

Metal detector merupakan sebuah instrument elektronik yang memanfaatkan mekanisme elektromagnetik untuk melacak kandungan metal pada sebuah objek.

Umumnya metal detector terdiri dari 3 komponen utama, yaitu:

1. Transmitter coil.
2. Receiver coil.
3. Standard wave analyzer.

 Prinsip kerja metal detector sebagai berikut:

Transmitter coil merupakan sebuah kumparan yang berfungsi sebagai penghasil atau pemancar gelombang elektromagnetik, karena berdasarkan prinsip dasar elektromagnetik yaitu “Saat kumparan diberi tegangan AC (alternating Current), maka pada kumparan tersebut akan timbul medan magnet”. Gelombang elektromagnet ini nantinya akan diterima oleh receiver coil yang diletakkan di dekat transmitter coil antara transmitter dan receiver, nantinya akan diberi ruang untuk melewati objek yang akan diuji kandungan metalnya.

Jika benda logam melewati metal detector, maka gelombang yang ada menjadi terganggu dan standard wave analyzer akan memberitahukan bahwa ada ketidakseimbangan gelombang. Fungsi standar wave analyzer disini yaitu sebagai regulasi induksi gelombang elektromagnetik antara transmitter coil dan receiver coil. Standar wave analyzer ini terhubung ke control unit yang nantinya akan mengontrol sistem yang ada pada metal detector seperti bunyi alarm, mengaktifkan lampu indicator, menghentikan atau membalik putaran motor, memisahkan objek yang terdeteksi mengandung metal pada conveyor belt metal detector.