Aplikasi Induksi Elektromagnetik Dalam Teknologi

بِسْــــــــــــــــمِ اﷲِالرَّحْمَنِ اارَّحِيم

Sampai saat ini, penemuan Faraday telah memberikan kontribusi banyak dalam kehidupan sehari-hari dan banyak digunakan dalam kehidupan manusia.

Apa sajakah penerapan konsep induksi elektromagnetik dalam kehidupan sehari-hari?

1. Generator listrik

Dengan adanya generator, keperluan akan energi listrik menjadi terpenuhi. Apalagi, energi listrik merupakan energi yang sangat mudah diubah menjadi energi lain. 

Generator arus listrik mengubah energi mekanik menjadi energi listrik. Prinsip kerjanya merupakan kebalikan dari motor listrik, yang sudah dipelajari pada bab Gaya Lorentz. Perhatikan gambar berikut:

Gambar di atas memperlihatkan diagram sederhana dari generator arus listrik bolak-balik. Rotor atau armatur berupa silinder dililit oleh kawat dan berada di dalam medan magnet yang dihasilkan oleh magnet tetap U-S. Setiap ujung kawat dihubungkan ke sebuah cincin luncur yang terpisah. Setiap cincin berhubungan dengan sikat-sikat yang berfungsi sebagai penghubung ke rangkaian luar, misalnya lampu. 

Sumbu rotor biasanya dihubungkan dengan turbin. Turbin digerakkan Oleh air terjun atau air yang memancar dari bendungan, seperti pada PLTA. Ketika rotor berputar, GGL atau arus induksi muncul pada kumparan. Setiap setengah putaran, arus listrik pada kumparan berbalik arah, dan arus seperti ini disebut arus bolak balik atau arus AC (alternating current).

Selain arus bolak balik, arus searah juga bisa dibangkitkan oleh generator yang disebur generator DC. Generator DC tidak berbeda dengan generator AC, kecuali cincin luncurnya diganti dengan cincin belah yang disebut komutator.

2. Transformator (trafo)

Selain generator, alat yang bekerja berdasarkan prinsip Faraday adalah transformator atau trafo. Trafo adalah alat untuk menaikkan atau menurunkan tegangan listrik bolak-balik. Trafo banyak ditemukan pada peralatan elektrik dan elektronik, seperti televisi, tape recorder, radio, adaptor, dan sistem transmisi tegangan listrik. 

Sebuah trafo terdiri atas dua buah kumparan, yaitu kumparan primer dan sekunder, dengan inti besi di dalamnya, seperti diperlihatkan pada Gambar berikut:

Kumpasan primer dihubungkan ke sumber tegangan listrik bolak-balik, sedangkan kumparan sekunder dihubungkan ke peralatan listrik lainnya, misalnya televisi dan radio. Letak kumparan primer dan sekunder sedemikian sehingga perubahan fluks magnet pada kumparan primer dapat melintasi kumparan sekunder. 

Prinsip kerja trafo sebagai berikut:

Ketika kumparan primer dihubungkan dengan sumber tegangan bolak-balik, arus listrik bolak-balik mengalir melalui kumparan primer. Oleh karena arus bolak-balik berubah secara sinusoida, fluks magnet yang dihasilkannya juga berubah secara sinusoida.

Ada dua jenis Trafo yaitu:

a. Trafo Step-Up untuk menaikkan tegangan dengan ciri Ns > Np dan Vs > Vp. 

b. Trafo Step-Down untuk menurunkan tegangan dengan ciri Ns < Np dan Vs < Vp. 

Ketika trafo bekerja, energi atau daya dari kumoaran primer dipindahkan ke kumparan sekunder. Akan tetapi, tidak semua daya dari kumparan primer dipindahkan ke kumparan sekunder karena selalu ada energi yang hilang atau berubah bentuk menjadi energi lain semisal panas.

3. Rem Magnet

Arus induksi tidak hanya terjadi pada kawat atau kumparan. Tinjaulah sebuah piringan logam yang berputar berlawanan arah putaran jarum jam seperti gambar berikut:

Sebagian dari piringan berada dalam medan magnet dengan arah masuk bidang (X). Bagian piringan yang berada dalam medan magnet akan menghasilkan GGL induksi (ingat, konduktor yang bergerak dalam medan magnet). Arah arus induksi pada bagian yang berada dalam medan magnet adalah ke atas (Hukum Lenz) dan ke bawah pada bagian yang berada di luar medan magnet. Dengan menggunakan aturan tangan kanan, gaya pada bagian arus dalam medan magnet pada piringan berlawanan dengan arah gerak piringan. Akibatnya, gerak piringan menjadi diperlambat. Inilah prinsip kerja rem magnet.

4. Mikrofon

Mikrofon adalah alat yang mengubah energi bunyi menjadi energi listrik. Kumparan ringan ditempelkan pada membran yang ebrada dekat magnet tetap, seperti terlihat pada gambar berikut:

Ketika seseorang berbicara menggunakan mikrofon tersebut, gelombang bunyi akan menggetarkan membran dan sekaligus kumparan. Gerakan kumparan dalam medan magnet (dari magnet tetap) akan menghasilkan arus induksi pada kumparan. Frekuensi dari arus induksi yang dihasilkan sama dengan frekuensi bunyi yang menggetarkan membran. Arus induksi tersebut akan diperkuat oleh penguat, kemudian dikirim ke pemggeras suara yang berfungsi mengubah energi listrik menjadi energi bunyi (kebalikan dari mikrofon)

5. Tape Recorder

Proses merekam suara ke dalam pita kaset dan memainkan kaset pada tape recorder dilakukan oleh head. 

Tape recorder mengandung lapisan tipis oksida magnetik dalam plastik tipis. Ketika merekam suara ke dalam pita kaset, head bertindak sebagai elektromagnet tipis yang memagnetkan bagian dari pita kaset yang melewati celah sempit dalam head. Ketika kaset dimainkan, perubahan kemagnetan pada pita kaset dan celah menyebabkan perubahan medan magnet dalam head. Perubahan medan magnet tersebut menimbulkan GGL induksi pada kumparan. GGL induksi tersebut merupakan sinyal output dari head dan diperkuat oleh penguat sebelum akhirnya dikirimkan ke pengeras suara.

6. Kereta Cepat Maglev

Kereta yang dapat bergerak dengan kecepatan kurang lebih 600 km/jam. Bagaimakah hal itu dapat terjadi?? Simak di: Prinsip Kerja Kereta Maglev

Sumber: BSE Fisika XII Aip S