Tujuan percobaan 1. Untuk memahami prinsip kerja motor listrik 2. Untuk mengaplikasikan pemahaman gaya lorents 3. Untuk memenuhi tugas RBL
Teori dasar
Motor lstrik adalah alat untuk mengubah energi listrik menjadi energi mekanik. Motor listrik memiliki dua bagian utama yaitu stator dan rotor. Stator adalah bagian motor listrik yang diam dan rotor adlah bagian motor listrik yang bergerak (berputar). Berdasarkan sumber tegangan kerja yang digunakan, motor listrik dibedakan menjadi dua jenis yaitu : 1. Motor listrik arus bolak-balik AC (Alternating Current) 2. Motor listrik arus searah DC (Direct Current) Pada percobaan ini kami membuat motor listrik jenis DC. Motor listrik arus searah jenis DC adalah jenis motor listrik yan beroperasi dengan sumber tegangan arus listrik searah (Direct Current). Motor listrik bekerja dengan prinsip Gaya Lorentz. Gaya Lorentz adalah gaya yang ditimbulkan oleh muatan listrik yang bergerak atau oleh arus listrik yang berada dalam suatu medan magnet. Arus listrik dalam medan magnet akan memberikan gaya jika kawat yang membawa arus dibengkokkan menjadi sebuah lingkaran/loop. Salah satu sisi loop didekatkan dengan sisi loop sehingga sisi-sisi loop mendapatkan gaya yang berlawanan. Gaya yang berlawanan ini akan menghasilkan tenaga putar/torsi untuk memutar kumparan.
Persamaan umum : Besar GGL induksi motor listrik : Ɛ = N B A ω sin ω t Besar Gaya Lorentz : F = i l B sin θ Gaya Lorentz membentuk koppel, dengan momen putar : τ = F s = i l B sin θ Untuk N lilitan momen koppel menjadi : τ = N i l B sin θ atau τ = N i B A sin θ dimana Ɛ = besar GGL induksi (volt)
ω = kecepatan sudut (rad/s)
N = banyak lilitan
F = Gaya Lorentz
B = besar medan magnet (Tesla)
t = waktu (s)
A = luas alas (m2)
i = arus (ampere)
θ = besar sudut (o)
metode percobaan a. Desain dan bahan Alat yang dibuat adalah motor listrik sederhana dengan desain seperti di bawah ini. Alat bekerja dengan menggunakan prinsip gaya lorentz. Batu baterai dihubungkan dengan kawat menggunakan kabel, hal ini dilakukan agar kawat teraliri arus listrik dari baterai. Kawat digunakan sebagai penyangga kumparan. Didekat kumparan diletakkan magnet. Magnet menghasilkan medan magnet, ketika kumparan dialiri arus listrik, kumparan akan menghasilkan medan magnet karena adanya induksi elektromagnetik, medan magnet yang dihasilkan kumparan ini berlawanan dengan medan magnet luar sehingga kumparan akan berputar. Medan magnet induksi dipengaruhi oleh beberapa faktor, seperti banyak lilitan, besar arus dan luas kumparan. Pada percobaan ini, kami membandingkan pengaruh luas kumparan dengan kecepatan berputarnya kumparan. No. 1. 2. 3. 4.
Nama Alat atau Bahan 2 buah magnet 1 gulungan kawat tembaga 1 buah baterai 9 V
Harga (Rp) 10.000
b. Prosedur percobaan dan cara kerja alat Dalam merangkai alat percobaan, pertama-tama kami membuat desain dari alat tersebut, kemudian, setelah menemukan desain yang cocok kami mulai mencari alat dan bahan yang dibutuhkan. Bahan yang kami gunakan adalah magnet, batu baterai, kawat dan kawat tembaga ber-email. Batu baterai dihubungkan dengan kawat agar kawat teraliri listrik. Kemudian kawat tembaga ber-ermail dibentuk menjadi kumparan dengan banyak lilitan dan luas yang sedemikian rupa sehingga kumparan dapat berputar ketika dialiri arus dan didekatkan dengan medan magnet.
Kami membuat dua buah kumparan dengan bentuk berbeda agar dapat dijadikan sebagai perbandingan. Kumparan pertama berbentuk lingkaran dan kumparan kedua berbentuk persegi. Setelah kumparan dipastikan dapat berputar, semua alat diletakkan sesuai dengan desain yang ditentukan.
PERHITUNGAN BERDASARKAN DESAIN DAN TEORI Motor listrik ini secara teoritis menggunakan beberapa prinsip, yang pertama adalah prinsip gaya lorentz. Sebagaimana yang telah dijelaskan sebelumnya, gaya lorentz terjadi ketika kumparan dialiri arus listrik dan ditempatkan pada daerah yang dipengaruhi oleh medan magnet. Berdasarkan rumus gaya lorentz yaitu : F = i l B sin θ Gaya lorentz dipengaruhi oleh besar arus, panjang kawat, besar medan magnet dan perubahan sudut antara medan magnet dan kawat. Gaya lorentz ini juga yang menyebabkan kumparan dapat berputar, sehingga terdapat momen putar pada kumparan yang dirumuskan sebagai berikut : τ=Fs = i l B sin θ Untuk kumparan dengan N buah lilitan, momen putarnya adalah τ = N i l B sin θ
PENGOLAHAN DATA Data diambil berdasarkan perbandingan kecepatan putaran kumparan dengan perubahan luas kumparan Percobaan ke 1. 2.
Luas kumparan (cm2) 5,30 (lingkaran) 5,51 (persegi)
Kecepatan putaran Sedang Cepat
Grafik hubungan luas kumparan dan kecepatan putaran
ANALISIS Pada percobaan ini kami menjadikan luas kumparan sebagai variable bebas, dimana kumparan pertama berbentuk lingkaran dan kumparan kedua berbentuk persegi. Kedua kumparan tersebut memiliki luas yang berbeda, kumparan berbentuk lingkaran memiliki luas sebesar 5,30 cm2 sedangkan kumparan berbentuk persegi memiliki luas 5,51cm2. Kumparan persegi berputar lebih cepat dibandingkan dengan kumparan lingkaran . hal ini sesuai dengan persamaan τ = N i B A sin θ Dimana momen putar berbanding lurus dengan luas kumparan. Semakin besar luas kumparan makan kumparan juga akan berputar semakin cepat. Sehingga rumus tersebut menjadi landasan untuk mengukur perputaran kumparan.
Dalam percobaan ini terdapat bberapa miskalkulasi dan ketidaktelitian yang membuat hasil eksperimen tidak sesua dengan kondisi nyata. Pertama, kami mengabaikan gaya-gaya luar seperti medan magnet bumi. Error berikutnya adalah human error atau kesalahan yang disebabkan oleh kurangnya profesionalisme kami dalam melakukan eksperimen ini. Contohnya adalah
Kesimpulan Saat kumparan dialiri arus listrik, kumaran tersebut juga akan menghasilkan medan magnet. kemudian, magnet diletakkan di dekat kumparan yang dialiri arus listrik sehingga terjadi perbedaan gaya antara kumparan dan magnet yang menyebabkan munculnya gaya lorentz. Pada percoabaan ini, kami menjadikan luas kumparan sebagai variable bebas untuk melihat bagaimana pengaruh luas kumparan terhadap kecepatan putaran kumparan. Setelah percobaan dilakukan, kami mendapatkan bahwa semakin besar luas suatu kumparan maka semakin cepat kumparan tersebut berputar. Hal itu sesuai dengan rumus momen kopel dimana besar alas berbanding lurus dengan momen putar. Maka dapat disimpulkan bahwa luas alas kumparan mempengaruhi momen putar kumparan tersebut. Referensi http://dicka-wibawa.blogspot.co.id/2012/11/makalah-motor-listrik.html http://eprints.polsri.ac.id/1851/2/BAB%20I.pdf
