Transformator
Pengertian transformator
Transformator atau trafo adalah alat yang dapat mengubah tegangan arus bolak-balik (AC) dari satu nilai ke nilai lain yang diinginkan. Misalkan, kita memiliki televisi yang tegangannya 110 V AC, sedangkan tegangan PLN di rumah besarnya 220V AC. Untuk mengubah tegangan 220 V AC menjadi 110 V AC dibutuhkan transformator, yaitu trafo step down (penurun tegangan).
Transformator terdiri dari pasangan kumparan primer dan sekunder yang dipisahkan (diisolasi) dan dililitkan pada inti besi lunak. Inti besi lunak ini terdiri dari pelat yang berlapis-lapis untuk mengurangi daya yang hilang akibat arus pusar.
Prinsip kerja transformator
Prinsip kerja transformator (atau yang disebut trafo) seperti percobaan induksi yang dilakukan oleh Faraday. Arus induksi mengalir melalui rangkaian sekunder ketika saklar pada rangkaian primer ditutup atau dibuka.
Beberapa saat setelah saklar ditutup atau dibuka, arus induksi tidak lagi mengalir lagi melalui rangkaian sekunder. Peristiwa ini disebabkan oleh induksi magnetik yang melalui kumparan sekunder hanya berubah ketika saklar dibuka atau ditutup. Setelah beberapa saat saklar dibuka atau ditutup, besar induksi magnetik telah mencapai nilai tetapnya, sehingga tidak berubah lagi.
Transformator bekerja dengan cara di atas, hanya supaya ggl suatu arus induksi terus menerus (kontinyu) dibangkitkan pada rangkaian sekunder dihubungkan ke suatu sumber tegangan bolak-balik.
Rumus transformator
Besarnya GGL induksi (tegangan) sebanding dengan perbandingan lilitannya. Ingat kan? Salah satu cara untuk memperbesar GGL induksi dengan cara menambah jumlah lilitan kumparan. Sehingga dapat dituliskan :
VP, S = besarnya tegangan primer, sekunder
NP, S = besarnya lilitan primer, sekunder
Jika jumlah lilitan primer > jumlah lilitan sekunder (NP > NS) maka jumlah tegangan primer > tegangan sekunder (VP > VS), transformator ini disebut transformator penurun tegangan (step down).
Sebaliknya, Jika jumlah lilitan primer < jumlah lilitan sekunder (NP < NS) maka jumlah tegangan primer > tegangan sekunder (VP < VS), transformator ini disebut transformator penaik tegangan (step up).
Untuk transformator ideal (efisiensi (h) = 100 %), berlaku :
PP = PS
VPIP = VSIS
Atau
IS,P = kuat arus primer dan sekunder
Dari persamaan di atas tampak bahwa antara tegangan dan kuat arus saling berbanding terbalik (jangan salah dalam menuliskan/menggunakan rumus tersebut ya?)
Efisiensi sendiri dirumuskan dengan
Contoh soal
Sebuah transformator, kumparan primernya terdiri dari 200 lilitan dan kumparan sekundernya 1000 lilitan.
a. Jika kumparan primernya dihubungkan dengan sumber tegangan 110 V berapa tegangan sekundernya?
b. Berapa kuat arus primernya jika kuat arus sekundernya 8 A?
c. Apakah jenis transformatornya?
Penyelesaian
Diketahui
NP = 200 lilitan
NS = 1000 lilitan
VP = 110 V
IS = 8 A
Ditanya
a. VS
b. IP
c. Jenis trafo
Jawab
a. Tegangan sekunder
200 VS = 110.1000
VS = 550 Volt
b. Kuat arus primer
110 IP = 8.550
IP = 40 A
c. NP < NS, VP <VP maka jenis transformatornya step up
Referensi :
Kanginan, Martheen. 2003. Fisika 2000 Jilid 2A untuk SMU Kelas 2 Semester 1. Erlangga
Kanginan, Martheen. 2006. Fokus Fisika Seri Soal Siap Ujian Akhir untuk SMP/Madrasah Tsanawiyah. Erlangga
Sumber gambar :
http://kelaselektro.blogspot.co.id/2016/11/penjelasan-lengkap-tentang.html
Arsyad Riyadi Januari 01, 2018 New Google SEO Bandung, IndonesiaBerikut adalah ringkasan materi listrik, yang terdiri dari listrik statis dan listrik dinamis.
Listrik Statis1. Atom terdiri dari inti atom (nukleon) dan elektron (muatan negatif) yang mengelilinginya. Inti atom terdiri dari proton (bermuatan positif) dan neutron (tak bermuatan).
2. Atom bermuatan positif jika kekurangan elektron (jumlah elektron < jumlah proton)
Atom bermuatan negatif jika kelebihan elektron (jumlah elektron > jumlah proton)
Atom bermuatan netral jika jumlah proton = jumlah elektron
3. Cara memberi muatan listrik
a. dengan digosok
Misalnya penggaris plastik yang digosok dengan kain wol akan bermuatan negatif karena elektron dari kain wol pindah ke penggaris.
Batang kaca yang digosok dengan sutra akan bermuatan positif karena elektron dari kaca pindah ke sutra.
b. dengan metode konduksi
Misalnya, dengan menyentuhkan batang bermuatan positif ke ujung logam
c. dengan cara induksi
4. Sifat muatan listrik
Muatan yang sejenis tolak-menolak dan muatan yang tidak sejenis tarik-manarik.
5. Hukum Coulumb :
q = muatan listrik (C)
r = jarak kedua muatan listrik (m)
k = 9.109 N m2/C2
6. Medan listrik adalah daerah di sekitar suatu benda bermuatan listrik di mana benda bermuatan listrik lain yang berada di ruangannya akan mengalami gaya listrik.
7. Induksi listrik adalah pemisahan muatan listrik di dalam suatu penghantar karena penghantar didekati oleh (tanpa menyentuh) benda bermuatan listrik
8. Elektroskop digunakan untuk mengetahui suatu benda bermuatan listrik atau tidak
Elektroskop negatif, jika didekati benda negatif daunnya akan mekar.
Elektroskop negatif, jika didekati benda positif daunnya akan menguncup.
9. Suatu benda yang bermuatan listrik negatif jika dihubungkan ke bumi akan netral karena eklektron dari benda mengalir ke bumi.
Suatu benda yang bermuatan listrik positif jika dihubungkan ke bumi akan netral karena eklektron dari bumi mengalir ke benda.
10. Pada konduktor berongga, muatan listrik hanya tersebar pada bagian luarnya.
Muatan paling rapat terdapat pada bagian permukaan luar konduktor yang paling runcing.
Listrik dinamis
1. Beda potensial listrikatau W = V Q
V = beda potensial (Volt)
W = energi (Joule)
Q = muatan (Coulomb)
2. Sumber arus listrik
a. Elemen Volta
Anoda : pelat tembaga (Cu)
Katoda : pelat seng (Zn)
Lar. elektrolit : asam sulfat encer (H2SO4)
Terjadi polarisasi, yaitu menempelnya gelembung-gelembung gas hidrogen di sekitar pelat tembaga
b. Akumulator
Anoda : timbal dioksida (PbO2)
Katoda : timbal (Pb)
Larutanelektrolit : asam sulfat encer (H2SO4)
Pada saat dipakai terjadi perubahan energi kimia menjadi energi listrik.
Pada saat diisi terjadi perubahan energi listrik menjadi energi kimia.
c. Batu baterai
Anoda : batang karbon (C)
Katoda : pelat seng (Zn)
Larutan elektrolit : pasta amonium klorida (NH4Cl)
Depolarisator : campuran mangan dioksida dan serbuk karbon
3. Untuk mengukur tegangan listrik digunakan voltmeter yang dipasang secara paralel dan untuk mengukur kuat arus listrik digunakan amperemeter yang dipasang secara seri.
4. Gaya gerak listrik (GGL) adalah beda potensial antara kutub-kutub sumber arus listrik ketika tidak mengalirkan arus listrik (saklar terbuka)
Tegangan jepit adalah beda potensial antara kutub-kutub sumber arus listrik ketika mengalirkan arus listrik (saklar tertutup)
Tegangan jepit < ggl
5. Arus listrik didefinisikan sebagai aliran muatan listrik positif (arus konvensional) yang mengalir dari potensial tinggi ke potensial rendah.
Aliran elektron (muatan listrik negatif) mengalir dari potensial rendah ke potensial tinggi.
6. Arus listrik mengalir karena adanya beda potensial.
Besarnya kuat arus listrik :
I = kuat arus listrik (A)
q = muatan (C)
t = selang waktu (s)
7. Hambatan listrik pada kawat penghantar
a. sebanding dengan hambat jenis kawat (ρ)
b. sebanding dengan panjang kawat (l)
c. berbanding terbalik dengan luas penampang kawat (A)
8. Hukum Ohm :
V = I R atau
V = tegangan (Volt)
I = kuat arus listrik (A)
R = hambatan (ohm atau W)
9. Hukum I Kirchoff : ΣImasuk = ΣIkeluar
10. Rangkaian seri resistor (pembagi tegangan)
· I = I1 = I2 = I3
· V = V1 + V2 + V3
· RS = R1 + R2 + …
· untuk n hambatan yang sama berlaku :
RS = n R
11. Rangkaian paralel resistor (pembagi arus)
· V = V1 = V2 = V3
· I = I1 + I2 + I3
·
· untuk n hambatan yang sama :
· untuk dua buah hambatan :
12. GGL dan tegangan jepit :
Vjepit = ε - I r = IR
ε = ggl, r = hambatan dalam
13. Gabungan sumber tegangan :
a. Gabungan seri :
εs = ε1 + ε2 + ε3; rs = r1 + r2 + r3
b. Gabungan paralel :
εp = ε1 = ε2 = ε3
14. Energi dan daya listrik
W = energi listrik (J)
V = tegangan (V)
I = kuat arus listrik (A)
t = waktu (s)
R = hambatan (ohm atau W)
15. Hambatan peralatan listrik
dengan R tetap berlaku
16. Besarnya biaya rekening yang harus dibayarkan ditentukan oleh besarnya energi yang digunakan.
satuan :
1 kwH (kilowatt hour) = 3.600.000 J
Demikianlah ringkasan materi listrik, khususnya untuk tingkat SMP. Semoga bermanfaat.
Arsyad Riyadi Februari 25, 2015 New Google SEO Bandung, Indonesia
Sumber : de.wikipedia.org |
Prinsip Kerja Transformator
Arus induksi mengalir melalui rangkaian sekunder ketika ada perubahan garis gaya magnet yang memotong kumparan sekunder. Agar terjadi ggl atau arus induksi secara terus menerus, maka rangkaian primer dihubungkan dengan sumber arus bolak-balik (AC). Sumber arus bolak-balik ini yang digunakan karena menghasilkan arus listrik yang berubah terhadap waktu. Jadi, kalau transformator dihubungkan dengan sumber arus searah (DC) tidak bakal terjadi perubahan garis gaya magnet pada kumparan sekunder.
Jenis-Jenis Transformator
Transformator dibedakan menjadi 2, yaitu transformator step-up dan transformator step-down. Transformator step-up /penaik tegangan digunakan untuk menaikan tegangan arus bolak-baik (AC), sedangkan transformator step-down/penurun tegangan digunakan untuk menurunkan tegangan arus bolak-balik (AC).
Ciri-ciri transformator step-up/penaik tegangan :
- jumlah lilitan sekunder (Ns) lebih besar dari pada jumlah lilitan primer (Np) atau Ns > Np
- besarnya tegangan sekunder (Vs) lebih besar dari pada tegangan primer (Vp) atau Vs > Vp
- jumlah kuar arus sekunder (Is) lebih kecil dari pada kuat arus primer (Ip) atau Is < Ip
Sebaliknya, Ciri-ciri transformator step-up/penaik tegangan :
- jumlah lilitan sekunder (Ns) lebih kecil dari pada jumlah lilitan primer (Np) atau Ns < Np
- besarnya tegangan sekunder (Vs) lebih kecil dari pada tegangan primer (Vp) atau Vs < Vp
- jumlah kuar arus sekunder (Is) lebih besar dari pada kuat arus primer (Ip) atau Is > Ip
Persamaan Transformator
Pada transformator berlaku hubungan sebagai berikut :
dengan :
Vp = besar tegangan primer (volt)
Vs = besar tegangan sekunder (volt)
Np = jumlah lilitan primer
Ns = jumlah lilitan sekunder
Dari persamaan di atas, nampak bahwa besarnya tegangan sebanding dengan banyaknya lilitan.
Untuk transformator ideal, yaitu trafo dengan efisiensi 100% berlaku :
Pp = Ps
Vp.Ip = Vs.Is
dengan :
Pp = daya primer (W)
Ps = daya sekunder (W)
Ip = besarnya kuat arus primer (A)
Is = besarnya kuat arus sekunder (A)
Untuk transformator tidak ideal (efisiensi kurang dari 100% berlaku)
Contoh soal :
1. Sebuah transformator dipasang pada tegangan 120 V. Jika banyaknya lilitan primernya 1000 liltan dan tegangan sekundernya 2000 lilitan, Berapa tegangan yang dihasilkan oleh transformator tersebut?
Diketahui :
Vp = 120 V
Np = 1000 lilitan
Ns = 2000 lilitan
Ditanya : Vs ?
Jawab :
1000 Vs = 120.2000
Vs = 120. 2 = 240 Volt
2. Sebuah transfomator ideal, kuat arus primernya 3 ampere, besar tegangan primernya 220 volt dan tegangan sekundernya 110 volt. Berapa besar kuat arus sekundernya?
Diketahui :
Ip = 3 A
Vp = 220 V
Vs = 110 V
Ditanya : Is?
Jawab :
110 Is = 3.220
Is = 3. 2 = 6 A
3. Sebuah transformator, daya primernya 200 watt. Jika daya sekundernya 180 watt, berapa efisiensi transformator tersebut?
Diketahui :
Pp = 200 W
Ps = 180 W
Ditanya :η?
Jawab :
η = 90% Arsyad Riyadi Februari 22, 2015 New Google SEO Bandung, Indonesia
HUKUM COULOMB
Pada prinsipnya, ketika dua resistor (hambatan) atau lebih dirangkai secara seri maka hambatan penggantinya merupakan hasil penjumlahan hambatan-hambatan yang ada. Pada rangkaian seri ini akan diperoleh hambatan pengganti yang lebih besar dari pada hambatan penyusunnya.
Sedangkan dalam rangkaian paralel, hambatan penggantinya akan diperoleh harga yang lebih kecil dibanding hambatan-hambatan penyusunnya.
Untuk lebih jelasnya, pelajari materi rangkaian resistor berikut ini. Dan kerjakan soal-soal latihannya.
DAYA LISTRIK
Pada saat kelas VIII, kita sudah belajar mengenai daya. Daya dapat didefinisikan sebagai kecepatan melakukan usaha atau usaha per satuan waktu.
P = daya (watt)
W = energi (joule)
t = waktu (s)
Dari persamaan di atas, didapatkan hubungan :
1 watt = 1 joule/sekon
Sehingga dapat didefinisikan :
1 watt (1 W) adalah besarnya daya ketika energi sebesar 1 joule dibebaskan dalam waktu 1 sekon.
Satuan yang lain :
1 kW = 1000 W
Dengan mengingat kembali rumus energi diperoleh :
W = energi listrik (J)
V = tegangan (V)
I = kuat arus listrik (A)
t = waktu (s)
R = hambatan (ohm atau W)
Contoh Soal
1. Sebuah lampu dipasang pada tegangan 220 V menyebabkan arus mengalir sebanyak 2 A. berapa daya lampu tersebut?
Penyelesaian
Diketahui :
V = 220 V
I = 2 A
Ditanya : P ?
Jawab
P = V I = 220 . 2 = 440 W
2. Sebuah seterika listrik tertulis 350 W, 220 V dipasang pada tegangan yang sesuai selama 10 menit. Berapa energi yang dihasilkan?
Penyelesaian
Pada soal seperti ini menggunakan rumus hubungan antara energi dengan daya.
Diketahui :
P = 350 W
V = 220 V
t = 10 menit = 600 s
Ditanya : W ?
Jawab
W = P t = 350 . 600 = 210.000 J = 210 kJ
Daya Lampu pada Alat-alat Listrik
Lampu dengan berbagai daya |
Beberapa lampu tertulis : 220V 60 W, 220V 40 W, 220V 20 W, 220V 8 W. Jika lampu-lampu tersebut dinyalakan pada tegangan yang sama maka lampu dengan spesifikasi 220 V 60 W akan menyala paling terang dan lampu dengan spesifikasi 220V 8 W paling redup.
Sebuah lampu tertulis 220 V 60 W artinya lampu akan menyala normal ketika menggunakan tegangan 220 volt. Lampu akan menjadi redup tidak seperti biasanya jika suplai tegangannya berkurang, akibatnya dayanya juga berkurang. Besarnya daya yang berkurang ini dapat dihitung dengan menganggap bahwa hambatan R dari alat lampu tersebut sama.
Dari persamaan :
Diperoleh
.
Dengan menganggap R tetap diperoleh :
atau
Dari persamaan di atas juga dapat dituliskan :
P1 = daya yang tertera pada alat listrik (W)
P2 = daya sesungguhnya (W)
V1 = tegangan yang tertera pada alat listrik (V)
V2 = tegangan yang diberikan (V)
Dari persamaan tersebut terlihat bahwa perbandingan daya sesungguhnya P2, dengan daya yang tertera pada peralatan listrik P1, adalah sebanding dengan kuadrat perbandingan tegangannya.
Contoh Soal
Sebuah lampu tertulis 220 V 40 W. Ketika diberikan tegangan 110 V, berapa daya lampu sekarang?
Penyelesaian
Diketahui :
P1 = 40 W
V1 = 220 V
V2 = 110 V
Ditanya : P2 ?
Jawab :
Jadi ketika lampu tersebut diberikan tegangan sebesar 110 V (setengah dari tegangan yang tertera) maka daya lampu akan berkurang seperempat kali daya yang tertera (lampu menjadi redup).
Referensi :
Kanginan, Marthen. 2002. IPA Fisika untuk Kelas IX. Jakarta : Erlangga
Referensi gambar :
http://lebengjumuk.blogspot.com/2012/03/tips-dan-trik-memperbaiki-lampu-jari-tl.html Arsyad Riyadi Agustus 09, 2012 New Google SEO Bandung, Indonesia