095 Pengantar Elektro Teknik (004)

Sebelumnya kita sudah mengetahui bagaimana cara energi listrik bisa terbangkitkan. Dari semua cara yang sudah dijelaskan, cara yang paling dominan untuk membangkitkan energi listrik di dunia ini (khususnya di Indonesia) adalah dengan menggunakan generator.

Generator adalah alat yang digunakan untuk mengubah energi gerak menjadi energi listrik. Walaupun banyak jenis-jenis dari generator, tapi prinsip kerjanya simpel kok. Apa itu prinsip kerja generator? prinsip kerja generator menggunakan hukum faraday.


Prinsip Kerja Generator

- Jarum galvanometer akan bergerak, bila konduktor / magnet yang bergerak. Oh iya buat yang belum tahu apa itu galvanometer, galvanometer adalah alat yang digunakan untuk menentukan keberadaan, arah, dan kekuatan dari sebuah arus listrik yang relatif kecil dalam sebuah konduktor.

- Arah gerak jarum sama dengan arah gerakan konduktor berdasarkan arah kutub-kutubnya.

- Besarnya penyimpangan jarum akan sebanding dengan kecepatan gerakannya.

- Jarum tidak akan bergerak bila gerakan dihentikan.

Nah mudah dipahami kan. Tapi kalau hanya sebatas menggerak-gerakan saja sih anak bocah juga ngerti. Alangkah baiknya jika kita telusuri lebih dalam, kenapa kok dengan menggerakan konduktor pada magnet (atau sebaliknya) bisa timbul arus listrik?




Perlu kita ketahui bahwa peristiwa dihasilkannya arus listrik itu diakibatkan oleh perubahan fluks magnet. Peristiwa tersebut dinamakan induksi elektromagnetik, dan arus yang dihasilkannya disebut arus induksi.

Nah pasti masih bingung. Emang apa sih fluks magnet?


Fluks Magnet (Φ)

Coba lihat dulu gambar ini:

Itu adalah magnet. Magnet adalah suatu objek yang memiliki medan magnet (B).

a. Magnet selalu memiliki dua kutub, yaitu kutub utara dan kutub selatan. Walaupun magnet itu dipotong-potong tetap saja magnet itu akan memiliki dua kutub.

b. Garis-garis medan magnet tidak pernah saling berpotongan satu sama lain.

c. Garis-garis medan magnet yang berada di luar magnet akan keluar dari kutub utara menuju kutub selatan.

d. Garis-garis medan magnet yang berada di dalam magnet, berarah dari kutub selatan menuju kutub utara.

Itu adalah medan magnet (B). Sekarang kita lihat gambar di bawah ini:

Apabila kita letakkan sebuah konduktor secara tegak lurus di antara kutub utara dan kutub selatan magnet, maka fluks magnetnya (Φ) adalah medan magnet (B) dikali dengan luas penampang konduktor tersebut (A). 

Φ = B x A


Namun apabila kita letakkan konduktor tersebut secara miring seperti gambar di bawah ini:

maka fluks magnetnya adalah Φ = B x A x cos θ, dimana θ adalah sudut antara arah medan magnet (B) dan arah normal bidang konduktor.

Dari uraian di atas kita bisa menyimpulkan bahwa fluks magnet adalah ukuran atau jumlah medan magnet (B) yang melewati luas penampang tertentu secara tegak lurus.

Nah kalau kita ingat-ingat sebelumnya kan sempat ada pertanyaan, kenapa kok dengan menggerakan konduktor pada magnet (atau sebaliknya) bisa timbul arus listrik?

Yasudah langsung saja kita jawab, karena dengan menggerakan konduktor maka akan terjadi perubahan posisi antara konduktor dan magnet, nah perubahan posisi itu menyebabkan perubahan fluks magnet. Perubahan fluks magnet itulah yang akhirnya bisa menghasilkan arus listrik yang disebut arus induksi.

Arah Arus Induksi Yang Dihasilkan

Generator listrik menggunakan kaidah tangan kanan fleming untuk menentukan arah arus induksi yang dihasilkannya. Kaidah tangan kanan fleming itu seperti gambar di atas. Ibu jari menunjukkan arah gerakan konduktor, jari telunjuk menunjukkan arah medan magnetik, maka jari tengah menunjukkan arah arus induksi yang dihasilkannya.

Seperti yang tadi sudah dijelaskan juga bahwa perubahan posisi konduktor terhadap magnet saja sudah bisa membuat fluks magnetnya berubah, maka cara itulah yang digunakan untuk menghasilkan arus induksi sehingga timbul beda potensial pada ujung-ujung konduktor. Beda potensial itu disebut gaya gerak listrik induksi (ggl induksi).

Jadi cara membangkitkan listrik itu simpel, tapi itu baru prinsip dasar. Ketika kita ingin membangkitkan listrik, tentunya kita harus memperhatikan juga faktor-faktor yang bisa memperbesar atau memeperkecil beda potensial yang dihasilkan.

Faktor-Faktor Pembangkitan Listrik Pada Generator

1. Bila hanya konduktor saja yang diputar dalam medan magnet, maka ggl yang dihasilkan pun juga sedikit.

2. Bila konduktor yang digunakan semakin banyak maka akan dihasilkan gaya listrik yang semakin besar.

3. Bila konduktor diputar semakin cepat di dalam medan magnet maka gaya listrik yang dihasilkan juga semakin besar.

4. Konduktor yang berbentuk coil (kumparan) akan menghasilkan gaya listrik yang semakin besar.


Kalau hanya melihat faktor-faktor pembangkitan listrik pada generator saja mungkin kita masih bingung untuk mengetahui berapa volt ggl yang akan dihasilkan, untuk itu lihatlah rumus ggl di bawah ini: