Penerapan Induksi Elektromagnetik dalam Kehidupan

Pada artikel kali ini, kita akan mempelajari beberapa alat di kehidupan sehari-hari yang bekerja berdasarkan prinsip induksi elektromagnetik, yaitu generator dan transformator.

Generator

Generator adalah alat yang digunakan untuk mengubah energi gerak (kinetik) menjadi energi listrik.

Sebuah generator sederhana terdiri dari sebuah lilitan kawat yang diletakkan pada batang (as) yang dapat berputar. Lilitan kawat tersebut ditempatkan di antara kutub-kutub magnet, kemudian dihubungkan ke sebuah sumber energi mekanis.

Ketika lilitan kawat diputar oleh sumber energi mekanis, lilitan kawat akan bergerak melewati medan magnet. Dengan demikian lilitan ini melintasi perubahan medan magnet (garis gaya magnetik terpotong). Proses ini menghasilkan arus induksi pada kawat.

Generator dapat dibedakan menjadi dua, yaitu generator AC (Alternating Current) dan generator DC (Direct Current).

Generator AC atau disebut juga dengan alternator, dapat menghasilkan arus listrik bolak-balik dengan cara menggunakan cincin ganda, sedangkan generator DC dapat menghasilkan arus listrik searah dengan cara menggunakan cincin belah (komutator).

Dinamo

Ada generator kecil yang mudah sekali kita jumpai, kita lebih sering menyebutnya sebagai dinamo. Dinamo ini biasanya terdapat pada sepeda, fungsi utamanya adalah untuk menyalakan lampu pada sepeda. Agar lampu sepeda bisa menyala, knob pada dinamo harus diletakkan sedemikian rupa sehingga knob bisa menyentuh roda. Saat sepeda dikayuh dan roda berputar, lampu akan menyala.

Transformator

Kita telah mengetahui bahwa sebelum dialirkan ke rumah-rumah penduduk, tegangan listrik dari PLN harus diturunkan (baca: Mempelajari Penyaluran Energi Listrik Dari Pembangkit Listrik Ke Pengguna). Salah satu cara menurunkan atau menaikkan tegangan listrik adalah dengan menggunakan transformator.

Transformator pada dasarnya terdiri atas lilitan primer dan lilitan sekunder yang dihubungkan dengan inti besi. Lilitan primer yang mendapat tegangan arus searah (AC) akan menginduksi inti besi hingga menjadi magnet. Perubahan arah arus AC ini akan membuat medan magnet yang terbentuk berubah-ubah, sehingga  menghasilkan tegangan AC pada ujung-ujung kumparan sekunder.

Besar kecilnya tegangan keluaran (output) yang dihasilkan sebuah transformator sangat dipengaruhi oleh jumlah lilitan pada kumparan primer dan sekunder.

Transformator step-up dan step-down

Transformator step-up (a) dan transformator step-down (b). Perhatikan jumlah lilitannya.

Berdasarkan penggunaannya, transformator dapat dikategorikan menjadi dua jenis, yaitu transformator step-down dan transformator step-up. Fungsi transformator step-down adalah untuk menurunkan tegangan listrik, sedangkan fungsi transformator step-up adalah untuk menaikkan tegangan listrik.

Transformator step up adalah transformator yang jumlah lilitan primernya lebih banyak daripada jumlah lilitan sekunder, sehingga tegangan pada kumparan sekunder lebih kecil daripada tegangan pada kumparan primer.

Sedangkan transformator step down adalah transformator yang jumlah lilitan primernya lebih sedikit daripada jumlah lilitan sekunder, sehingga tegangan pada kumparan sekunder lebih besar daripada tegangan pada kumparan primer.

Menghitung Efisiensi Transformator

Pada transformator ideal, seluruh energi listrik yang masuk ke dalam kumparan primer akan dipindahkan ke dalam kumparan sekunder. Hal ini menyebabkan besar efisiensi transformator menjadi 100% atau secara matematis dituliskan sebagai berikut.

Pada kenyataannya, tidak pernah ada transformator dengan efisiensi sebesar 100% (ideal), karena sebagian besar energi listrik yang masuk ke dalam kumparan primer akan berubah menjadi kalor. Perubahan energi listrik menjadi kalor ini salah satunya disebabkan oleh adanya arus Eddy atau arus pusar pada inti besinya.

Arus Eddy atau arus pusar adalah arus induksi yang terjadi akibat konduktor yang bergerak dalam medan magnet.

Perhitungan efisiensi trafo (ɳ) yang tidak ideal tersebut dapat dilakukan dengan menggunakan rumus berikut.

Pout = daya listrik pada kumparan sekunder
Pin   = daya listrik pada kumparan primer
Vs = beda potensial pada kumparan sekunder (volt)
Is = kuat arus pada kumparan sekunder (ampere)
Vp = beda potensial pada kumparan primer (volt)
Ip = kuat arus pada kumparan primer (ampere)