DASAR ELEKTROMAGNETIK

Keutamaan medan magnet sebagai perangkai proses konversi energy disrbabkan terjadinya bahan-bahan magnetic yang memungkinkan diperolehnya kerapatan energy yang tinggi; kerapatan energy yang tinggi ini akan menghasilkan kapasitas tenaga per unit volume msin yang tinggi.

MEDAN MAGNET DAN MEDAN LISTRIK
Medan magnet terbentuk dari gerak electron. Arus listrik yang melalui suatu hantaran merupakan aliran electron, maka pada sekitar kawat hantaran listrik tersebut akan ditimbulkan suatu medan magnet. Medan magnet memiliki arah, kerapatan, dan intensitas yang digambarkan sebagai “garis-garis fluks”.
Hubungan antara arus listrik dan medan magnet dinyatakan oleh Hukum Ampere, dan untuk rangkaian sederhana, persamaannya adalah

Ni = Hl ampere-turn

Dimana:
N = jumlah lilitan
i = arus listrik (A)
H = kuat medan (A/m)
l = panjang jalur (m)

INDUKTANSI TEGANGAN-HUKUM FARADAY
Apabila medan magnet berubah-ubah terhadap waktu, akibat arus bolak balik yang berbentuk sinusoid akan dibangkitkan atau diinduksikan. Hubungan ini dinyatakan oleh Hukum Faraday. Medan magnet atau fluks yang berubah-ubah pada inti besi menghasilkan gaya gerak listrik (ggl) sebesar

e = - N dФ/dt = - dλ/dt

dimana:
λ = N.Ф merupakan flux linkage
Ф menyatakan harga fluks yang berubah-ubah terhadap waktu.


KONSEP RANGKAIAN MAGNET
Arus listrik (i) yang dialirkan melalui penghantar yang dibelitkan pada inti besi yang berbentuk cincin toroidal, akan menghasilkan medan magnet yang sebanding dengan jumlah lilitan (N) dikalikan dengan besaran arus listrik (i). Ampere-turn Ni ini dikenal sebagai gaya gerak magnet (ggm).

F = Ni ampere-turn

Gaya gerak magnet (ggm) adalah perbedaan potensial magnet cenderung menggerakkan fluks disekitar cincin toroidal. Gerak fluks disekitar cincin, selain ditentukan oleh besaran ggm, juga merupakan fungsi dari tahanan besi yang membawa fluks tersebut.

Ф = F/R weber

KURVA MAGNETASI
Keuntungan menggunakan bahan feromagnet sebagai inti besi pada mesin-mesin listrik adalah dimungkinkannya memperoleh fluks yang berlipat ganda untuk ggm tertentu yang diberikan. Walaupun demikian, bila dikehendaki harga fluks yang sebanding dengan harga ggm-nya, maka inti besi harus dioperasikan pada daerah tidak jenuh. Bentuk nonlinear kurva magnetasi ini akan berperam penting dalam pembahasan sifat mesin-mesin listrik dan transformator.

B = Ф/A = F/A.R = µF/l = µH webwr/m²

Dimana
H = F/l = Ni/l ampere-turn/m

INTENSITAS MEDAN MAGNET-HUKUM AMPERE
Hukum Ampere bersama dengan beberapa persamaan lain membentuk persamaan Maxwell; menyatakan bahwa integral keliling kuat medan magnet berbanding lurus dengan besar arus listrik yang terkurung oleh integral keliling itu.

ФH dl = ∫s I dA

Dimana:
dA = unsure luas

ENERGI DALAM MEDAN MAGNET
Energy listrik yang diberikan oleh sumber akan digunakan oleh inti besi beserta belitannya untuk menghasilkan medan magnet. Dengan demikian energy yang diperoleh akan tersimpan dalam medan magnet yang ditimbulkan

dWe = dWf

contoh:
Arus 10 ampere mengalir melalui kawat yang lurus. Hitung gaya pada suatu kutub magnet yang ditempatkan pada jarak 10cm dari kawat. Kawat demikian dibengkokkan menjadi suatu loop dan hitunglah diameter loop supaya gaya gerak magnet (ggm) sama dengan 80% harga semua untuk nilai arus yang sama besar 10 ampere

Pemecahan
Gaya pada suatu kutub magnet = gaya gerak magnet sehingga untuk keadaan pertama, besar ggm:
= I/2Πr = 10/2Π x 10 x10ֿ² = 50/Π ampere lilitan/m
Gaya gerak magnet untuk keadaan kedua
= I/2r dimana r = jari-jari.
Sehingga, jari-jari loop = 0,395 meter.
(Zuhal.1993.Dasar Teknik Tenaga Listrik dan Elektronika Daya.Gramedia Pusaka Utama,Jakarta)