Contoh Penggunaan Magnet dalam kehidupan sehari-hari

Magnet dapat ditemukan dan digunakan dalam kehidupan sehari-hari antara lain

1. Jarum kompas adalah dari magnet permanen.
   
2. Pintu kulkas memiliki magnet permanen agar selalu tertutup.
3. Kartu ATM dan kartu kredit memiliki jalur magnet yang berisi informasi.
   
4. TV dan monitor komputer menggunakan elektromagnetik untuk menghasilkan gambar.
   
5. Mikrofon dan speaker menggunakan kombinasi magnet permanen dan elektromagnetik.
   
   
   Pergerakan penarikan dan penolakan menggerakkan kon, yang menghasilkan suara. Kebanyakan speaker tergantung kepada teknologi ini, tetapi ada juga yang menggunakan konsep yang berbeda. Mikrophon standar berbasis kepada konsep yang sama, tetapi menyongsang. Mikrophon memiliki kon atau selaput yang terlekat pada gelongan kabel. Gelung itu terletak dalam megnet berbentuk khusus. Bila suara mengegarkan selaput maka gelung itu turut bergetar dan menghasilkan voltage saat ia melalui medan magnet. Voltage dalam kabel ini adalah sinyal listrik yang mewakili suara asal.
6. Media rekaman magnetik: Tape VHS biasa mengandung golongan tape bermagnet. Informasi yang memproduksi video dan suara dikodekan pada lapisan bermagnet pada tape.
   
7. Kaset audio kompak mengandung magnet untuk menghasilkan audio.
   
8. Motor listrik dan generator: Motor listrik (seperti speaker) tergantung pada kombinasi eletromagnet dan magnet permanen, dan seperti speaker, mengganti energi listrik ke energi mekanis. Generator bertindak merubah energi mekanis ke energi listrik.
   
9. Transformator / trafo : Transformator merupakan perangkat yang mengkonversi energi listrik antara dua perangkat yang terpisah mengngunakan listrik melalui konektor magnet.

Tesla Coil (Wireless High-Voltage Electricity by Nikola Tesla)

Tesla Coil

Ah... Akhirnya tiba waktu yang dinanti-nanti (oleh saya sendiri), tentang pembahasan Tesla Coil. Saya pribadi perlu mempersiapkan banyak referensi tentang Tesla Coil ini, karena takut melakukan kesalahan sekecil apapun. Walapun begitu, saya pikir postingan blog saya kali ini tidak akan lepas dari kesalahan sekecil apapun. maka dari itu, bagi para pecinta sains apalagi Fisika, saya mohon maaf sebesar-besarnya. Disini saya hanya ingin membahas satu dari jutaan hal yang saya sukai. Jika ada masukan atau kritik, silakan kirimkan melalui e-mail ke: xstellarissax[at]gmail.com. Terima kasih!

Lalu, apa itu Tesla Coil? Siapa diantara kalian, para pembaca, yang menyukai film? Pernah nonton The Sorcerer's Apprentice? Nah! Kalau belum, kalian bisa lihat teaser-nya dibawah ini.

Beuh! Oke 'kan? And yes, people. What you see is not inside a fairytale. It does really exist!

• Nikola Tesla, Jenius Asal Yugoslavia

• Sejarah Tesla Coil

Desain awal transformator Tesla Coil melibatkan sumber daya listrik bertegangan menengah sampai bertegangan tinggi, satu atau lebih kapasitor bertegangan tinggi, dan celah elektroda untuk merangsang multi-lapisan primer dari induktor dengan semburan periodik dari aliran listrik berfrekuensi tinggi. Transformator sekunder dari mulit-lapisan Tesla Coil dikejutkan oleh resonansi dari rangkaian induktif (induksi elektrodinamis), baik sirkuit primer dan sirkuit sekunder sama-sama dinyalakan sehingga kedua sirkuit beresonansi pada frekuensi yang sama (biasanya antara 25 KHz dan 2 MHz). Belakangan, Tesla Coil tidak lagi menggunakan multi-layer sirkuit, tapi hanya menggunakan satu sirkuit primer dan sekunder. 
Desain Tesla Coil di Tahun 1920-an
Pada tahun 1920, Tesla mulai mengembangkan desain Tesla Coil dengan menggunakan sebuah terminal yang terdiri atas bingkai logam dalam bentuk sebuah toroid (dalam ilmu matematika, toroid merupakan objek berbentuk donat), tertutup oleh piringan hemisperik. Terminal bagian atas memiliki kapasitansi yang relatif kecil, berfungsi sebagai tegangan tinggi yang praktis. Permukaan luar yang merupakan konduktor tinggi adalah tempat dimana muatan listrik terakumulasi. Permukaan ini memiliki jari-jari lengkung yang besar, atau terdiri dari unsur-unsur terpisah yang terlepas dari jari-jari lengkungan itu sendiri, disusun berdekatan satu sama lain sehingga menghasilkan permukaan ideal yang membungkus mereka dengan radius yang besar. Desain ini memungkinkan terminal untuk menghasilkan tegangan yang sangat tinggi tanpa menghasilkan korona atau percikan api. 
Tesla Coil Modern
Tesla Coil modern menggunakan toroid sederhana, biasanya dibuat dari logam yang berputar dan saluran alumunium fleksibel untuk mengontrol medan listrik tinggi yang dekat dengan bagian atas sekunder dan untuk mengarahkan pemicu keluar dan menjauhi gulungan/kipas primer dan sekunder.
Tesla Coil yang lebih maju melibatkan lebih banyak jaringan transformator resonansi udara atau "master oscillator", pengeluaran yang memberi umpan pada resonator lain, dan kadang disebut sebagai "extra coil". Prinsip kerjanya adalah bahwa energi terakumulasi dalam extra coil dan peran transformator sekunder dimainkan oleh master oscillator sekunder yang terpisah; rumus ini tidak bisa berfungsi jika hanya satu sekunder. Dalam beberapa kumparan-lapis-tiga modern "Magnifying Transmitter System", extra coil ditempatkan agak jauh dari transformator. Sambungan magnetis langsung ke ke sekunder bagian atas tidak diinginkan, karena kumparan ketiga dirancang untuk dijalankan dengan menyuntikkan arus RF langsung ke bagian bawah.
Bahan-Bahan Untuk Pembuatan Tesla Coil
Bahan-Bahan Untuk Pembuatan Tesla Coil

1. Sumber tegangan AC 1-10 kV, kurang lebih 10 watt

1. Spark gap (dua buah konduktor berjarak beberapa milimeter, tempat lontaran listrik. Benda yang sama bisa kita temukan di mesin motor dan mobil, yang bernama 'busi')

1. kawat tembaga diameter 0,3 milimeter, yang digunakan bisa sampai beberapa kilometer.

1. Kawat tembaga diameter 5 mm (atau pipa tembaga 1/8 inch) kurang lebih 10 meter.

1. Pipa paralon berdiameter 6 inch, dengan panjang 1 meter.

1. Bola atau donat aluminium (toroid, seperti penjelasan saya diatas tadi), berdiameter 20 meter, tidak perlu padat (renggang).

1. kapasitor tegangan tinggi.

Beberapa Gambar Desain Jadi Tesla Coil

• Tesla Coil (Wikipedia)

• Magnifying Transmitter (Wikipedia)

• Toroid (Wikipedia)

• Tesla Coil Design (for few images of Tesla Coil)

• Energy by Tesla (for Tesla's biography)

• Listrik Tanpa Kabel, Nikola Tesla (for biography addition)

• Tesla Coil, Sebuah Teknologi Listrik Tingkat Tinggi (a Kaskus Thread)

• Videos from Youtube.

Atau mungkin kalian belum percaya sepenuhnya? Kalau gitu, coba cek video dibawah ini.

... and this one...

How? I am much impressed by the third video. It actually made music.. and Mario Bros?

 That's great!

So, apa itu Tesla Coil?

Berikut penjelasan (singkat) nya:

Telsa Coil (Kumparan Tesla) adalah sejenis sirkuit transformator resonansi yang diciptakan oleh Nikola Tesla sekitar tahun 1891. Alat ini digunakan untuk menghasilkan tegangan tinggi (high voltage), arus pendek (low current), dan juga frekuensi tinggi dari arus listrik bolak-balik (high-frequency alternating current electricity). Tesla Coil menghasilkan arus yang lebih tinggi daripada sumber pengeluaran listrik tegangan tinggi lain, yaitu mesin elektrostatis (Electrostatic Machine).

Nikola Tesla

(apa emang orang-orang pinter mukanya horror begini semua ya?)

Tesla bereksperimen dengan sejumlah konfigurasi yang berbeda dan konfigurasi-konfigurasi itu terdiri dari dua, atau kadang-kadang tiga, berbagai macam sirkuit resonan listrik. Tesla menggunakan kumparan (coil) tersebut untuk melakukan eksperimen yang inovatif dalam pencahayaan yang bersumber dari listrik, fosforensi (phosphorescence), X-ray, fenomena listrik yang berfrekuensi tinggi dari arus bolak-balik, terapi elektrik (electrotherapy), dan transmisi energi listrik tanpa kabel. Sirkuit Tesla Coil digunakan secara komersial di pemancar radiotelegrafi nirkabel "Sparkgap" sampai tahun 1920, dan juga untuk perlatan pseudomedical seperti elektroterapi dan peramban sinar violet. Sampai saat ini, fungsi utama dari Tesla Coil adalah untuk hiburan dan juga pendidikan.

Dari penjelasan diatas, jika kurang jelas, saya perjelas lagi: Nikola Tesla berhasil menyalurkan energi listrik tanpa kabel! 

Nikola Tesla adalah seorang insinyur kelahiran Smiljan pada tanggal 9 Juli 1856 (pada saat itu bagian dari Kerajaan Austro-Hungarian, yang kini menjadi negara Yugoslavia). Tesla kuliah di Universitas Praha dan mulai tertarik dalam bidang fisika dan matematika. Tetapi, ketertarikan terhadap listrik membawanya ke arah yang berbeda. Tesla sempat menjadi ahli listrik di sebuah perusahaan telepon, dan disaat inilah ia menggagas "putaran medan magnet" (rotating magnetic field) yang seringkali melintas di pikirannya.

Tesla pertama kali hijrah ke New York pada tahun 1884, dengan bermodalkan uang 4 sen dan kopor berisi beberapa artikel teknik yang dia tulis di Beograd dan paris, sebuah buku kumpulan puisi karyanya, dan beberapa kalkulasi teknik mesin terbang. Tesla juga sudah memiliki dasar-dasar pengembangan detail generator aarus AC polyphase (dasar instalasi pembangkit listrik tenaga air di air terjun Niagara tahun 1895, serta sebagai mesin industri).

Desain Awal Tesla Coil

Toroid

(Courtesy: Wikipedia)

Magnifying Transmitter 

(Courtesy: Wikipedia)

Rangkaian Tesla Coil

References (read it for further information and deeper explanation about Tesla Coil):

Dan, akhirnya kita sampai pada akhir dari pembahasan Tesla Coil. Sebetulnya, postingan blog saya ini sempat mandet beberapa hari. Sampai waktu blog ini di publikasi pun, ada beberapa kendala yang saya hadapi akhirnya bisa dilewati. Saya bukan ahli Fisika, bukan pula pecinta Fisika, namun sekali lagi saya tegaskan, saya selalu merasa perlu untuk membahas hal-hal yang saya sukai. :)

Happy reading, guys! Keep questioning!

Penerapan Induksi Elektromagnetik

Penerapan Induksi Elektromagnetik – Pada induksi elektromagnetik terjadi perubahan bentuk energy gerak menjadi energi listrik. Induksi elektromagnetik digunakan pada pembangkit energi listrik. Pembangkit energi listrik yang menerapkan induksi elektromagnetik adalah generator dan dinamo. Di dalam generator dan dinamo terdapat kumparan dan magnet.

Kumparan atau magnet yang berputar menyebabkan terjadinya perubahan jumlah garis-garis gaya magnet dalam kumparan. Perubahan tersebut menyebabkan terjadinya GGL induksi pada kumparan. Energi mekanik yang diberikan generator dan dynamo diubah ke dalam bentuk energi gerak rotasi. Hal itu menyebabkan GGL induksi dihasilkan secara terus-menerus dengan pola yang berulang secara periodik.

1. Generator

Generator dibedakan menjadi dua, yaitu generator arus searah (DC) dan generator arus bolak-balik (AC). Baik generator AC dan generator DC memutar kumparan di dalam medan magnet tetap. Generator AC sering disebut alternator. Arus listrik yang dihasilkan berupa arus bolak-balik. Ciri generator AC menggunakan cincin ganda. Generator arus DC, arus yang dihasilkan berupa arus searah. Ciri generator DC menggunakan cincin belah (komutator). Jadi, generator AC dapat diubah menjadi generator DC dengan cara mengganti cincin ganda dengan sebuah komutator.
Sebuah generator AC kumparan berputar di antara kutubkutub yang tak sejenis dari dua magnet yang saling berhadapan. Kedua kutub magnet akan menimbulkan medan magnet. Kedua ujung kumparan dihubungkan dengan sikat karbon yang terdapat pada setiap cincin. Kumparan merupakan bagian generator yang berputar (bergerak) disebut rotor. Magnet tetap merupakan bagian generator yang tidak bergerak disebut stator. Bagaimanakah generator bekerja?

Bagan generator AC

Ketika kumparan sejajar dengan arah medan magnet (membentuk sudut 0⁰), belum terjadi arus listrik dan tidak terjadi GGL induksi. Pada saat kumparan berputar perlahan-lahan, arus dan GGL beranjak naik sampai kumparan membentuk sudut 90⁰. Saat itu posisi kumparan tegak lurus dengan arah medan magnet. Pada kedudukan ini kuat arus dan GGL induksi menunjukkan nilai maksimum. Selanjutnya, putaran kumparan terus berputar, arus dan GGL makin berkurang. Ketika kumparan membentuk sudut 180⁰ kedudukan kumparan sejajar dengan arah medan magnet, maka GGL induksi dan arus induksi menjadi nol.
Putaran kumparan berikutnya arus dan tegangan mulai naik lagi dengan arah yang berlawanan. Pada saat membentuk sudut 270^o, terjadi lagi kumparan berarus tegak lurus dengan arah medan magnet. Pada kedudukan kuat arus dan GGL induksi menunjukkan nilai maksimum lagi, namun arahnya berbeda. Putaran kumparan selanjutnya, arus dan tegangan turun perlahan-lahan hingga mencapai nol dan kumparan kembali ke posisi semula hingga membentuk sudut 360^o.

2. Dinamo

Dinamo dibedakan menjadi dua yaitu, dinamo arus searah (DC) dan dinamo arus bolak-balik (AC). Prinsip kerja dinamo sama dengan generator yaitu memutar kumparan di dalam medan magnet atau memutar magnet di dalam kumparan. Bagian dinamo yang berputar disebut rotor. Bagian dinamo yang tidak bergerak disebut stator.

a. Bagan dinamo AC, b. Bagan dinamo DC

Perbedaan antara dinamo DC dengan dinamo AC terletak pada cincin yang digunakan. Pada dinamo arus searah menggunakan satu cincin yang dibelah menjadi dua yang disebut cincin belah (komutator). Cincin ini memungkinkan arus listrik yang dihasilkan pada rangkaian luar dinamo berupa arus searah walaupun di dalam dinamo sendiri menghasilkan arus bolak-balik. Adapun, pada dynamo arus bolak-balik menggunakan cincin ganda (dua cincin).
Alat pembangkit listrik arus bolak balik yang paling sederhana adalah dinamo sepeda. Tenaga yang digunakan untuk memutar rotor adalah roda sepeda. Jika roda berputar, kumparan atau magnet ikut berputar. Akibatnya, timbul GGL induksi pada ujung-ujung kumparan dan arus listrik mengalir.

Dinamo sepeda

Makin cepat gerakan roda sepeda, makin cepat magnet atau kumparan berputar. Makin besar pula GGL induksi dan arus listrik yang dihasilkan. Jika dihubungkan dengan lampu, nyala lampu makin terang. GGL induksi pada dinamo dapat diperbesar dengan cara putaran roda dipercepat, menggunakan magnet yang kuat (besar), jumlah lilitan diperbanyak, dan menggunakan inti besi lunak di dalam kumparan.

Latihan Contoh Soal Induksi Elektromagnetic

Contoh Soal-soal untuk latihan induksi magnetik diberbagai penghantar

Nomor 1
Kawat lurus berarus dari pusat listrik mengalir arus sebesar 7 ampere.Berapakah besar induksi magnet dari titik sepanjang 10 cm ?
Diketahui :
I = 7 A.
a = 10 cm = 1 x 10^-1m
Berapakah B ?
Jawab :

 Nomor 2

Sebuah kawat melingkar dialiri arus 1,5 A .Jika jari-jari kawat melingkar sebesar 30 cm, maka besarnya induksi magnetik di pusat kelengkungan adalah?

Diketahui :
I = 1,5 A.
r = 30 cm = 3 x 10^-1m
Berapakah B ?
Jawab : 

Nomor 3
Suatu selenoida dengan 800 lilitan dan jari-jari 2m. Jika selenoida itu dialiri arus sebesar 0,5 A, tentukan induksi magnetik di ujung selenoida? .. ( µ0 = 4π . 10^-7 Wb/A.m)
Jawab :

Diketahui :
I = 0,5 A.
L = 2 m.
N=800 Lilitan.Berapakah B ?

 

Nomor 4
Pada rangkaian tesla coil terdapat toroida dengan jari jari 1,6 m dan lilitan sebanyak 200 lilitan dengan arus yang mengalir sebesar 6 A besar induksi magnetik pada toroida adalah ?

Diketahui :
I = 6 A.
a = 1,6 m.
N=200 Lilitan.
Berapakah B ?