BAB I
PENDAHULUAN
A. LATAR
BELAKANG
Kemagnetan, seperti halnya kelistrikan, tidak
dapat dilihat, tetapi efeknya dapat dilihat dan dirasakan. Magnet dapat menarik
beberapa logam, seperti besi dan baja. Zat yang mengandung besi, seperti serbuk
besi, akan tertarik pada magnet batang dan berjajar untuk menunjukkan arah
garis gaya dari medan magnetic tersebut.
Bahan yang dapat ditarik magnet, dapat
dijadikan magnet. Jika meletakkan sebuah paku baja dekat megnet, paku baja
tersebut akan menjadi magnet dan tetap menjadi magnet meskipun sudah menjauhkan
dengan magnet asalnya. Hal yang sama dapat terjadi pada besi, namun paku besi
akan lebih cepat kehilangan sifat magnetiknya apabila magnet sudah dijauhkan.
Bahan yang mampu menyimpan sifat magnet secara permanen (tetap) disebut magnet
tetap (magnet permanen). Sedangkan bahan yang menyimpan sementara sifat magnet
disebut magnet sementara.
Kita tahu, hidup sehari-hari ini sangat
memerlukan adanya listrik, karena listrik adalah bagian dari hidup kita. Mulai
dari belajar, memasak, mandi, hingga mencuci. Karena itu kita harus ramah
terhadap benda-benda yang sangat memerlukan listrik tersebut. Kita tahu, bahwa
menurut Hukum Kekekalan Energi, kita tidak dapat menciptakan energi, kita hanya
bisa mengubahnya, misalnya dari energi kimia menjadi energi kinetik. Listrik
merupakan sebuah energi, dan energi tersebut suatu saat dapat berkurang, dalam
arti berubah menjadi energi lain, sementara energi lain akan lambat berubah
menjadi energi listrik. Disini, saya akan membuat Generator yang ukurannya
relatif kecil yang dapat mengubah energi mekanik menjadi energi listrik dengan
menggunakan alat-alat dan bahan yang sederhana
B. RUMUSAN
MASALAH
Apakah jarak kumparan terhadap medan magnet
akan berpengaruh pada arus yang dihasilkan generator sederhana ini?
C. TUJUAN
PERCOBAAN
Adapun tujuan dari percobaan ini adalah sebagai berikut:
1.
Meneliti cara kerja generator sederhana.
2.
Mengetahui proses kerja generator sederhana
dan factor-faktor yang mempengaruhinya.
3.
Memberikan pengertian kepada pembaca tentang
apa itu generator sederhana.
D. MANFAAT
PERCOBAAN
Adapun manfaat yang diperoleh dari percobaan ini adalah sebagai
berikut:
1.
Laporan ini dapat dijadikan sebagai bahan
bacaan untuk menambah khazanah pengetahuan fisika.
2.
Laporan
ini dapat dijadikan sebagai literature untuk mengenal lebih jauh generator
sederhana.
BAB II
TEORI DASAR
A. Pengertian Generator Listrik
Generator listrik adalah sebuah alat yang memproduksi
energi
listrik
dari sumber energi mekanik, biasanya dengan menggunakan induksi
elektromagnetik. Proses ini dikenal sebagai pembangkit listrik. Walau generator dan motor
punya banyak kesamaan, tapi motor adalah alat yang mengubah energi listrik menjadi energi
mekanik. Generator mendorong muatan listrik
untuk bergerak melalui sebuah sirkuit listrik
eksternal, tapi generator tidak menciptakan listrik yang di dalam kabel
lilitannya. Hal ini bisa dianalogikan dengan sebuah pompa air, yang menciptakan
aliran air tapi tidak menciptakan air di dalamnya. Sumber enegi mekanik bisa
berupa resiprokat maupun turbin mesin uap, air yang jatuh melakui sebuah turbin maupun kincir
air, mesin pembakaran dalam, turbin angin,
engkol tangan, energi surya
atau matahari,
udara yang dimampatkan, atau apa pun sumber energi mekanik yang lain.
B. Listrik Statis
Listrik statis adalah listrik yang
tidak mengalir atau listrik yang muatan-muatannya berada dalam keadaan diam.
Listrik statis mempelajari sifat kelistrikan suatu benda tanpa memperhatikan
gerakan atau aliran muatan listrik. Dalam ilmu fisika disebut elektrostatika.
Listrik statis merupakan bentuk listrik yang dihasilkan bila beberapa benda
digosokkan satu sama lain.
C. Muatan Listrik
Benda tersusun oleh partikel-partikel
zat. Partikel zat yang ukurannya paling kecil dan tidak dapat dibagi-bagi lagi
disebut atom. Dalam perkembangan ilmu pengetahuan selanjutnya, atom ternyata
masih dapat dibagi-bagi lagi. Tiap atom tersusun dari inti atom dan elektron.
Inti atom (nukleus) terdiri atas proton dan neutron. Adapun, elektron bergerak
mengelilingi inti atom pada lintasannya dan mendapat gaya tarik inti atom.
Partikel yang bermuatan negatif disebut elektron. Partikel yang bermuatan
positif disebut proton. Massa proton dan elektron lebih besar dibandingkan
dengan massa elektron.
Gaya ikat inti terhadap elektron
antara bahan satu dengan lain berbeda. Karena sesuatu hal, elektron dapat lepas
dari lintasannya dan berpindah ke atom lain. Perpindahan elektron tersebut
menyebabkan perubahan muatan suatu atom. Berdasarkan hal itu atom dikelompokkan
menjadi tiga yaitu bermuatan negatif, bermuatan positif, dan netral. Atom
dikatakan bermuatan negatif jika kelebihan elektron, sedangkan atom dikatakan
bermuatan positif, jika kekurangan elektron. Adapun, yang dikatakan atom netral
jika jumlah proton dan elektronnya sama. Ada dua jenis muatan listrik, yaitu
muatan positif dan muatan negatif. Jika dua muatan listrik yang sejenis
didekatkan satu sama lain, akan saling menolak.
Akan tetapi, jika dua muatan listrik
tidak sejenis didekatkan satu sama lain maka akan saling menarik.
D. Membuat Benda Bermuatan Listrik
Atom ada yang bermuatan listrik dan
ada yang netral. Demikian pula dengan benda. Benda netral dapat dibuat menjadi
bermuatan listrik dengan cara menggosok. Penggaris plastik yang semula dalam
keadaan netral (tidak bermuatan listrik), sehingga tidak mampu menarik serpihan
kertas kecil. Ketika penggaris plastik digosok kain wol berarti
memberikan energi kepada electron untuk berpindah. Perpindahan elektron
terjadi pada kain wol menuju penggaris plastik. Penggaris plastik akan
bermuatan negatif karena mendapat sejumlah elektron dari kain wol. Akibatnya
penggaris plastik kelebihan elektron. Pindahnya elektron pada kain wol
mengakibatkan kain wol kekurangan elektron sehingga kain wol bermuatan
positif. Penggaris plastik yang telah bermuatan listrik dapat menarik
serpihan kertas kecil.
Benda bermuatan positif maupun
negatif dapat menarik benda netral. Benda yang bermuatan listrik berusaha memengaruhi
muatan yang tidak sejenis pada benda netral dan berupaya menarik ke arahnya.
Akibatnya pada benda netral tersebut terjadi pemisahan muatan. Peristiwa
pemisahan muatan listrik pada benda netral akibat benda bermuatan listrik
didekatkan disebut induksi listrik. Induksi (pengaruh) listrik ini dapat
digunakan untuk membuat benda netral menjadi bermuatan listrik. Benda bermuatan
negatif jika didekatkan benda netral akan menarik semua muatan positif benda
netral ke salah satu ujung, akibatnya ujung yang lain bermuatan negatif. Jika
muatan negatif dihubungkan dengan bumi kemudian diputus, benda netral tadi akan
berubah menjadi benda bermuatan positif.
Hasil percobaan yang dilakukan oleh
para ahli menyatakan bahwa jika benda bermuatan sejenis didekatkan, maka akan
saling tolak menolak. Dan jika benda bermuatan berbeda jenis didekatkan, maka
akan saling tarik menarik.
E. Medan Magnet pada Bahan Magnet
Medan solenoida yang panjang
berbanding lurus dengan arus. Dan memang persamaan ini memberitahu kita bahwa medan
B0 di dalam solenoida dinyatakan dengan
B0 =
(2.1)
Ini berlaku jika hanya ada udara di dalam kumparan. Jika kita
masukkan sebatang besi atau bahan feromagnet lainnya ke dalam solenoida, medan
akan meningkat sangat besar, sering kali ratusan atau ribuan kali lipat. Hal
ini terjadi karena domain pada besi menjadi tersusun oleh medan eksternal.
Medan magnet yang dihasilkan merupakan jumlah yang disebabkan oeh arus dan
disebabkan oleh besi. Kadangkala lebih mudah untuk menuliskan medan total dalam
kasus ini sebagai jumlah dua suku:
B = B0 + BM
(2.2)
Disini, B0
menyatakan medan yang hanya disebabkan oleh arus pada kawat (“medan
eksternal”). Medan inilah yang akan ada jika tidak ada bahan feromagnet.
Kemudian BM menyatakan medan tambahan yang disebabkan oleh
bahan feromagnet itu sendiri; sering kali BM >> B0.
Medan total di dalam solenoida dalam kasus seperti ini juga dapat
dituliskan dengan mengganti konstanta pada persamaan (2.1) menjadi
konstanta lainnya, μ, yang merupakan karakteristik bahan di dalam
kumparan:
B =
μnI
(2.3)
μ
dinamakan permeabilitas magnetic bahan. Untuk bahan feromagnet, μ jauh
lebih besar dari . Untuk semua bahan lainnya, nilainya sangat dekat dengan .
Bagaimana pun, nilai μ tidak konstan untuk bahan feromagnet; bergantung
pada nilai medan eksternal B0.
Medan magnet adalah ruang/daerah di
sekitar magnet di mana tempat benda-benda tertentu mengalami gaya magnet. Orang
pertama yang menyelidiki bahwa di sekitar kawat yang dialiri aurs listrik
terdapat medan magnet adalah Hans Christian Oersted pada tahun 1820.