Rangkaian Kemagnetan

Tujuan Instruksional Umum Setelah pelajaran selesai peserta harus dapat: ⇒ Menganalisa rangkaian kemagnetan. Tujuan Instruksional Khusus Peserta harus dapat: ⇒ Menjelaskan hubungan antara rangkaian magnet dengan rangkaian listrik. ⇒ Menggunakan perhitungan rangkaian magnet dengan hukum ohm. ⇒ Menjelaskan besaran - besaran rangkaian magnet dan satuannya. ⇒ Menghitung amper lilit. ⇒ Menjelaskan apa yang dimaksud dengan kurva kemagnetan. Menjelaskan kurva listrik rilis. ⇒ Menjelaskan

1.

Rangkaian Ma Magnet Rangkaian-rangkaian magnet praktis memerlukan perhitungan jumlah amper gulungan guna menghasilkan flux tertentu. Lintasan-lintasan magnet adalah seri maka amper gulungan total dapat dihitung. !adi dengan demikian antara rangkaian magnet dengan rangkaian listrik terdapat suatu kesamaan. "dapun kesamaan tersebut adalah : Listrik

Magnet

GGL mengalirkan suatu arus melalui tahanan

Gaya gerak magnet ( GGM ) menghasilkan suatu flux yang melawan reluktansi magnet .

Arus Ι =

=

Gaya Gerak Listrik  Tahanan

E R 

− Reluktansi dapat didefinisikan sebagai sifat sebuah rangkaian magnet yang mela#an lintasan suatu flux magnit yang melaluinya . − Sementara pada rangkaian listrik dikenal dengan suatu rumusan  ρ  x 

R  =

A

$eberapa perbandingan antara rangkaian listrik dengan rangkaian magnet %o.

Rangkaian Magnet

Rangkaian Listrik

&.

2.

 flux

=

mmf   reluk tan si

 flux

=

emf   resis tan si

'.

mmf ( amper lilit

emf ( volt

).

*lux dalam #eber

"rus I ( dalam ampere

+.

,erapatan flux  #bm/ 0

,erapatan arus  "m/ 0

6.

Reluktansi  Rm

7.

8.

1 =

=

 Permeabilitas =

  =

2.

1

 µ xA

 H  =

Resistansi

F  

µoxµ rxA

1

 Konduktivitas =

Re luk tan si

U 

  At/m

Panan! ran!kaian

1 Re luk tan si

V  =

d 

 

"#lt/m

$ = %arak antara $ua elektr#$a elektr#$a .

Besaran Kemagnetan /.&. Potensial magnit . θ

1b. &. Per2obaan Potensial Magnet

Gaya

F

Arus

I

!

Jumlah Kum.! I

"

!

 "kibat dari dari arus dan jumlah kumparan yang terletak didalam kumparan yaitu terbangkitnya arus medan magnit yang biasa kita kenal  potensial magnit

 = I x N 

 3heta 0 .

satuan : 1A

 itu disebabkan oleh efek kemagnitan juga dinamakan tegangan magnit Potensial magnit  itu Um . /./. ,uat medan magnit 4 Perbandingan antara potensial magnit  dengan  dengan panjang lintasan medan magnit  dan  dan hal ini dinamakan  kuat medan magnit H  .  .

satuan "&M

Kumparan dengan potensial magnit sama  arus kumparan sama jumlah kumparan sama sama # Kumparan panjang :

Kumparan pendek :

( garis - garis gaya panjang 

( garis - garis gaya pendek 

G$.2.a . %enamang Kumaran %anjang

G$.2.$. %enamang kumaran en&ek .

Medan magnit pada distribusi

Medan magnit pada ruang  

ruang yang besar

konsentrasi yang kecil  

⇒ 

medan lemah

⇒ 

medan kuat 

⇒ 

H kecil 

⇒ 

H. besar 

Kumparan tanpa Logam

Kumparan dengan Logam Panjang dari lintasan magnit adalah :

Tidak tepat tertentu

tepat tertentu

1ambar. 'a. ,umparan tanpa logam

1ambar . 'b. ,umparan dengan logam

/.'. *luksi Magnetik

Φ

!umlah seluruh garis - garis gaya suatu magnet  2ontoh suatu kumparan yang dialiri arus 0 hal yang demikian dinamakan : !luksi magnetik Satuan

( Phi 

: 1 "eber ( 1 #b  $ 1 %&olt %&olt detik ( 1 &s 

Satuan &s banyak dipilih  karena fluksi magnit  itu  itu dibutuhkan untuk pembangkitan tegangan tegangan  melalui induksi 0  maka untuk 5fluksi magnetik 5 juga dipergunakan nama ' !luks induksi '  .  . 6ntuk tujuan perhitungan akan digunakan satuan &s .

/..). ,erapatan ,erapatan fluksi magnetik $ . ,erapatan dari garis - garis gaya itu merupakan aksi  2ontoh aksi gaya 0 dari suatu medan magnit . ,erapatan garis - garis magnit biasa kita namakan sebagai ,erapatan fluksi magnetik $

Φ dalam 7s Φ dalam M/

1b. ). ,erapatan flux magnet pada suatu magnet .

 B

=

φ 

 A

satuan : 1

Vs

Wb

m

m2

= 2

=

1Tesla &1T '

/.+. ,erapatan fluksi magnetik dan kuat medan magnit  "danya medan medan magnit magnit ini maka dapatlah dapatlah kerapatan garis - garis gaya itu dialirkan melalui suatu bahan yang mempunyai kemampuan hantar magnetik .

8leh karena itu mun2ul hubungan seperti berikut

&

$ ( µ x 4

 H

(s m2

$ Ke K erapatan fluksi magnetik   $ Ku Kuat medan magnit   $ Hantar jenis magnetik  

 ' )

(s m2

dalam dalam da dalam

*s =

m

A =

m

&s ) m*   A)m s)m

 permeabilitas absolut 0

$ o + o

 r 

$ Konstanta medan magnit  hantar jenis magnetik pada ruang hampa 0

 o   1,* + 1/ -0 

 r

$

s)m

Hantar jenis magnetik relatif . 9alam perhitungan menunjukkan  kelipatan berapa kali bahan ferro magnetik mampu mengalirkan garis - garis gaya dibandingkan dengan udara atau hampa .

r

untuk udara $ 1

'(!T() * &. ,ump ,umpar aran an tanp tanpa a log logam am $ ( µ  x

4

( µ o x µ r x 4

µr ( &

$ ( µ o x 4

9iketahui

: 4 ( &.) "m

9itanya

: $

Penyelesaian

: $

( µo x 4 ( &;<

( &/+; x &-< Ωs  m x &.) "m 7sm/

/. ,ump ,umpar aran an den denga gan n loga logam m $ ( µ  x

4

( µ o x µ r x 4

µo

( ,onstan

µr

( $er $erubah ubah untu untuk k seti setiap ap jenis enis baha bahan n dan dan besar  esar  kuat medan magnet

8leh karena itu kita menentukan dengan per2obaan $ merupakan fungsi langsung 4 selanjutnya nilainya dapat dilihat dengan kurva kemagnitan itu .

9iketahui

: 4 ( &.) "m = $ahan

: Lembar plat untuk industri tri listrik  pelipatan dingin 0

+.

9itanya

: $

Penyelesaian

: 9ari kurve kemagnitan $ ( &>/ 7s m /

%ers %ersam amaa aan n satu satuan an Mag Magne netik tik &ala &alam m sist sistem em yan yang g $er$ $er$e& e&a a Potensial magnit  &"

(&"? ( &/+; 1b.

 "? ( "mpere "mpere lilit

& 1b

( @ "

1b ( 1ilbert

,uat medan magnit

,)#

&"

" (

&

( &/+;

m

8e ( oersted

Am

 & "

" (

&

( &/+;

Am

8e

m

1b & oe

(

&

"

x

(

@

" ( @

Am

m

#

*luksi *luk si Magnetik Magnet ik

:

,

& 7s

( & ?b

& Mx

( & garis gaya ( &

( &

Am

@

Mx

7s -@

7s

( 7olt detik

? b ( ?eber   Mx ( Max#ell

,erapatan ,erapatan fluksi magnetik $ & 7s m/

( &3

( &. 1s 1s.

& garis gaya & 1s

Mx

(

,onstanta medan magnet

Am/

m/

1s( 1auss

4

detik Ωs ( ohm ohm detik 4 ( 4enry.

( &/+; x &-<

atau m

P

1s ( &

1s B Am (

8e

( &

o

Ωs

µo

3 ( 3esla

( & Am/

µo

7s -)

&/+; "

-.

Kura Kemagnetan *

/.

Kur Kura a his histe teri risi sis s , Kema Kemagn gnet etan an la0a la0an n# $r ( induksi remanensi 42 ( ,uat medan magnet kursitif   ,uat medan itu penting  pada penghilangan kemagnetan sisa 0

$ahan magnet kuat

$ahan magnet lunak

4anya satu kali saja pemagnetan maka akan terbentuk  akan terbentuk  remanensi  remanensi ini tidak

Membalik kemagnetan dengan mengalirkan

hilang  #alau dialiri medan lain  maka 42

arus bolak - balik  oleh karena itu 42

harus besar  .  .

harus keil  .  .

Pada pembalikkan kemagnetan maka terjadilah kerugaian histerisis Ph ( Pemanasan didalam benda benda kerja   . Luas permukaan kurva histerisis merupakan satuan untuk hilang untuk hilang usaha #h . #h  .

7s  ?h 0

"

(

?s (

m/

m

?s =  Ph 0 (  ?h 0 x  f 0 (

m'

& x

m'

? (

s

m'

Pengosongan kemagnetan . ,ita dapat melakukannya denga 2ara memasukkan batang magnet kedalam kumparan yang dialiri arus bolak - balik dan menarik keluar se2ara perlahan - lahan .

Latihan

.

Rangkaian Ma Magnet &. ,umpar ,umparan an tanpa tanpa logam logam

,umpa ,umparan ran dengan dengan logam logam

% ( &./ C (

&+ "

Panjang lintasan magnit ,ira - kira : ' mm ( ' m

=

diukur : ') mm ( ') m.

4

=

4 (

(

,uat medan pada jarak tertentu yang tegak lurus dengan penghantar yang dilalui arus .

4( 

/.

'.

9iketahui

:

C ( &. " = CD ( & m

9itanya

:

4.

Penyelesaian

:

4(

9iketahui

:

C ( ) " = 4 ( / "m

9itanya

:

!arak r.

Penyelesaian

:

4 (

(

&. Potens Potensial ial magnit magnit suatu suatu kump kumpara aran n ,umparan " : C ( &< m"  % ( /. kumparan .

,umparan $ : C ( '/ "  % ( /. kumparan .

Pertanyaan :

a0 berapa amper titik potensial magnit kumparan " b0 berapa amper titik potensial magnit kumparan $

$agaimana hasilnya  ,esimpulan hasil 0 /. Rang Rangka kaia ian n magn magnit it 9iketahui : C ( && m 7s  udara ( + mm  udara   *e ( ') mm  " *e ( @; Am/ *e ( Plat untuk industri listrik CC 9itanya : a. Potensial  magnit total b. "rus kumparan pada +. lilitan

!a#aban .

Rangkaian Magnit &. ,umpar ,umparan an tanpa tanpa logam logam

,umpa ,umparan ran dengan dengan logam logam

% ( &./ C (

&+ "

Panjang lintasan magnit ,ira - kira : ' mm ( ' m

=

diukur : ') mm ( ') m.

&+" x &./ 4

(

"

&+" x &./

"

( <. = 4 ( ' m

( m

+.'

') m

m

,uat medan pada jarak tertentu yang tegak lurus dengan penghantar yang dilalui arus .

I

,eliling

/.

'.

( / π x r 

9iketahui

:

I ( &. " = ID ( & m

9itanya

:

4.

Penyelesaian

: 4(

4 ( / π x r 

1++.+++A =

2 x ,-1 x 1m

9iketahui

:

I  ( ) " = 4 ( / "m

9itanya

:

!arak r.

Penyelesaian

:

  1/.0++

A m

I

I

4 (

r ( / π x r

4 x / x π

) " r (

( '&@ m /"m x / x '&)

&. Potens Potensial ial magnit magnit suatu suatu kump kumpara aran n ,umparan " :

I ( &< m"  % ( /. kumparan . θ ( I x %

,umparan $ :

( &< " x /.

( '/ " lilit

I ( '/ "  % ( /. kumparan . θ ( I x %

( '/ " x &

( '/ " lilit

$agaimana hasilnya  ,esimpulan hasil 0  Analog pada pada pengukuran pengukuran pembangkitan pembangkitan medan magnit  kedua kumparan mempunyai nilai yang sama . /. Rang Rangka kaia ian n magn magnit it

9iketahui : Φ

( && m 7s

 udara  udara

( + mm

 

*e

( ') mm

 " *e

( @; Am/

*e

( Plat untuk industri listrik CC

9itanya : a. Potensial  magnit total b. "rus kumparan pada +. lilitan

Penyelesaian : a. Θ ( Θ  *e E Θ  udara ( /& " E +. " ( +./& " Θ  *e ( 4*e x ') m (
4 *e dengan kurve kemagnetan  jika $ diketahui yaitu : && 7s $

7s

(

( &/<) /

@;m

" ⇒

4*e

(
/

m

Θ udara ( 4 udara x + m ( &.. "m x + m ( +. "

&/<) 7s  m/ 4 udara (

≈  &.. "

&/+; x &-< Ωsm b.

+/& "

Θ

I (

( %

( & ) " ≈ &" +.

m