teknik listrik dam elektronika dasar

A.Magnet

            Magnet adalah suatu obyek yang mempunyai suatu medan magnet. Kata magnet (magnit) berasal dari bahasa Yunani magnítis líthosyang berarti batu Magnesian. Magnesia adalah nama sebuah wilayah di Yunani pada masa lalu yang kini bernama Manisa (sekarang berada di wilayahTurki) di mana terkandung batu magnet yang ditemukan sejak zaman dulu di wilayah tersebut. Pada saat ini, suatu magnet adalah suatu materi yang mempunyai suatu medan magnet. Materi tersebut bisa dalam berwujud magnet tetap atau magnet tidak tetap. Magnet yang sekarang ini ada hampir semuanya adalah magnet buatan. Magnet selalu memiliki dua kutub yaitu: kutub utara (north/ N) dan kutub selatan (south/ S). Walaupun magnet itu dipotong-potong, potongan magnet kecil tersebut akan tetap memiliki dua kutub.

            Magnet dapat menarik benda lain. Beberapa benda bahkan tertarik lebih kuat dari yang lain, yaitu bahan logam. Namun tidak semua logam mempunyai daya tarik yang sama terhadap magnet. Besi dan baja adalah dua contoh materi yang mempunyai daya tarik yang tinggi oleh magnet. Sedangkanoksigen cair adalah contoh materi yang mempunyai daya tarik yang rendah oleh magnet. Satuan intensitas magnet menurut sistem metrik pada Satuan Internasional (SI) adalah Tesla dan SI unit untuk total fluks magnetik adalah weber. 1 weber/m^2 = 1 tesla, yang memengaruhi satu meter persegi.

Bagian-bagian magnet :

a. Kutub Magnet

· Kutub magnet yaitu bagian ujung magnet yang memiliki gaya megnet paling kuat.

· Magnet memiliki 2 kutub yaitu kutub utara dan kutub selatan.

· Kutub utara : kutub magnet yang menghadap ke utara ketika magnet dapat bergerak bebas.

· Kutub selatan : kutub magnet yang menghadap ke selatan ketika magnet dapat bergerak bebas.

b. Sumbu Magnet,Sumbu magnet yaitu garis yang menghubungkan kedua kutub magnet.

c. Magnet Elementer

            Setiap benda magnetik pada dasarnya terdiri dari magnet-magnet kecil yang disebut magnet elementer. Magnet elementer adalah magnet yang paling kecil yang berupa atom. Suatu benda akan bersifat magnet jika magnet-magnet elementernya mempunyai arah yang cenderung sama/ beraturan dan benda yang tidak mempunyai sifat magnet jika magnet-magnet elementernya mempunyai arah acak (sembarang).

            Pada sebuah magnet, magnet-magnet elementernya tersusun rapi dan menunjuk arah yang sama, sehingga menimbulkan kutub-kutub magnet. Antar magnet elementer tersebut terdapat gaya tolak-menolak dan gaya tarik-menarik. Akan tetapi, di bagian ujung magnet hanya terdapat gaya tolak-menolak. Itulah sebabnya pada ujung-ujung magnet terdapat gaya magnet paling kuat sedangkan bagian tengahnya lemah.

Sifat-Sifat Magnet

• Magnet mempunyai dua kutub, yaitu kutub utara dan kutub selatan.

• Gaya tarik terbesar berada di kutubnya.

• Bila bergerak bebas, kutub-kutub magnet selalu mengarah ke utara dan selatan.

• Kutub utara selalu menunjuk ke arah utara Bumi, sedangkan kutub selatan selalu menunjuk ke arah selatan Bumi.

• Jika magnet dipotong-potong menjadi beberapa bagian yang lebih pendek, setiap potongan tetap memiliki dua kutub yaitu utara dan selatan.

• Kutub yang sejenis tolak menolak, kutub yang tak sejenis tarik menarik.

• Sebuah magnet selalu tersusun atas magnet-magnet kecil yang disebut magnet elementer.

• Pada benda magnetik, magnet elementer tersusun secara teratur, tetapi pada benda nonmagnetik, magnet elementernya tersusun secara acak.

• Prinsip membuat magnet adalah menjadikan magnet elementer yang semula acak (tidak teratur) menjadi teratur dan searah.

• Magnet elementer pada magnet lunak mudah diatur sehingga mudah dijadikan magnet.

• Magnet elementer pada magnet keras sukar diatur sehingga sukar dijadikan magnet.

• Dapat menarik benda-benda dari logam tertentu seperti besi atau baja.

B. ELEKTROMAGNET

            Elektromagnet adalah prinsip pembangkitan magnet dengan menggunakan arus listrik. Aplikasi praktisnya kita temukan pada motor listrik, speaker, relay dsb. Sebatang kawat yang diberikan listrik DC arahnya meninggalkan kita (tanda silang), maka disekeliling kawat timbul garis gaya magnet melingkar, lihat gambar 1. Sedangkan gambar visual garis gaya magnet didapatkan dari serbuk besi yang ditaburkan disekeliling kawat beraliran listrik, seperti telah dijelaskan pada artikel sebelumnya “prinsip kemagnetan”.

Gambar 1. Prinsip elektromagnetik.

Gambar 2. Garis magnet membentuk selubung seputar kawat berarus  

           Sebatang kawat pada posisi vertikal diberikan arus listrik DC searah panah, maka arus menuju keatas arah pandang (tanda titik). Garis gaya magnet yang membentuk selubung berlapis lapis terbentuk sepanjang kawat. Garis gaya magnet ini tidak tampak oleh mata kita, cara melihatnya dengan serbuk halus besi atau kompas yang didekatkan dengan kawat penghantar tsb. Kompas menunjukkan bahwa arah garis gaya sekitar kawat melingkar. Arah medan magnet disekitar penghantar sesuai arah putaran sekrup (James Clerk Maxwell, 1831-1879). arah arus kedepan (meninggalkan kita) maka arah medan magnet searah putaran sekrup kekanan. Sedangkan bila arah arus kebelakang (menuju kita) maka arah medan magnet adalah kekiri.

Hukum Tangan Kanan

 Gambar 7. Hukum tangan kanan Hukum tangan kanan untuk menjelas kan terbentuknya garis gaya elektromagnet pada sebuah gulungan atau coil dapat dilihat pada gambar 7. Dimana sebuah
gulungan kawat coil dialiri arus listrik, maka arah arusnya ditunjukkan sesuai dengan empat jari tangan kanan, sedangkan kutub magnet yang dihasilkan ditunjukkan dengan ibu jari untuk arah kutub utara dan kutub selatan arah lainnya. 
            Untuk menguatkan medan magnet yang dihasilkan pada gulungan dipasangkan inti besi dari bahan ferromagnet, sehingga garis gaya elektromagnet menyatu. Aplikasinya dipakai pada coil kontaktor atau relay.

C.Medan Magnet

            Adanya medan magnet di dalam ruang dapat ditunjukkan dengan mengamati pengaruh yang ditimbulkan.

1. Bila di dalam ruang tersebut ditempatkan benda magnetik maka benda tersebut mengalami gaya.
2. Bila di ruang terdapat partikel/benda bermuatan, maka benda tersebut mengalami gaya.

Medan magnet merupakan besaran vektor,adapun kuat/lemahnya medan tersebut ditunjukkan oleh intensitas magnet (H). Efek medan magnet disebut induksi magnetik (B), juga merupakan besaran vektor.
Hubungan antara H dan B :
                      B = μ_o H\
dengan :B = induksi magnetik, satuan dalam SI = Weber/m² atau Tesla
              H = intensitas magnet
             μo = permeabilitas = 4π x 10^-7 Wb/A.m (udara)
Timbulnya Medan Magnet
1. MEDAN MAGNET OLEH BENDA MAGNETIK
Suatu magnet (misalnya magnet batang) akan menimbulkan medan magnet di sekitarnya. Arah garis magnetiknya adalah dari kutub U menuju ke kutub S.

    Gbr. Medan Magnet Oleh Benda Magnetik
2. MEDAN MAGNET OLEH MUATAN BERGERAK
Oersted: perpindahan muatan listrik (arus listrik) akan menimbulkan medan magnet di sekitarnya.

Gbr. Medan Magnet Oleh Muatan Bergerak

Arah medan magnet B ditentukan dengan kaidah sekrup putar kanan atau tangan kanan Besarnya induksi magnetik B di suatu titik yang ditimbulkan oleh suatu kawat berarus I (HUKUM BIOT SAVART) adalah: B = k [(I l sin θ) / r2] k = 10-7 = μo / 4π

D.MEDAN MAGNET OLEH KAWAT LURUS BERARUS

            Besarnya medan Magnet disekitar kawat lurus panjang berarus listrik. Dipengaruhi oleh besarnya kuat arus listrik dan jarak titik tinjauan terhadap kawat. Semakin besar kuat arus semakin besar kuat medan magnetnya, semakin jauh jaraknya terhadap kawat semakin kecil kuat medan magnetnya.

            Kawat penghantar yang sangat panjang den lurus terletak pada sumbu-x serta dialiri arus listrik L. Arah B pada beberapa titik di sumbu-y dan z terlihat pada gambar (mengikuti kaidah tangan kanan) sedangkan besarnya adalah:

Gbr. Medan Magnet Oleh Kawat Lurus Berarus

B = ( μo I)/(2π a) a = jarak suatu titik terhadap kawat

5. MEDAN MAGNET OLEH KAWAT MELINGKAR BERARUS

Sebuah kawat penghantar berbentuk lingkaran (jari-jari = a) dialiri arus I maka besarnya induksi magnetik di pusat lingkaran O:

Keterangan:

• BP = Induksi magnet di P pada sumbu kawat melingkar dalam tesla  ( T)
• I   = kuat arus pada kawat dalam ampere ( A )
• a  =  jari-jari kawat melingkar dalam meter ( m )
• r   = jarak P ke lingkaran kawat dalam meter ( m )
• θ   = sudut antara sumbu kawat dan garis hubung P ke titik pada lingkaran kawat dalam         derajad (°)
• x = jarak titik P ke pusat lingkaran dalam mater ( m )

dimana 

Besarnya medan magnet di pusat kawat melingkar dapat dihitung:

• B  =  Medan magnet dalam tesla ( T )
• μo =  permeabilitas ruang hampa  = 4п . 10 -7 Wb/amp. m
• I     =  Kuat arus listrik dalam  ampere ( A )
• a     =   jarak titik P dari kawat dalam meter (m)
         =   jari-jari lingkaran yang dibuat

Arah ditentukan dengan kaidah tangan kanan
            Sebuah kawat melingkar berada pada sebuah bidang mendatar dengan dialiri arus listrik, Apabila kawat melingkar tersebut dialiri arus listrik dengan arah tertentu maka disumbu pusat lingkaran akan muncul medan magnet dengan arah tertentu. Arah medan magnet ini ditentukan dengan kaidah tangan kanan.
Dengan aturan sebagai berikut:
            Apabila tangan kanan kita menggenggam maka arah ibu jari menunjukkan arah medan magnet sedangkan keempat jari yang lain menunjukkan arah arus listrik