Pemanfaatan Induksi Elektromagnetik

Transformator

Salah satu penerapan penting dari induksi elektromagnetik adalah transformator. Transformator merupakan perangkat yang digunakan untuk mengubah besar tegangan listrik arus bolak-balik (AC). Dengan menggunakan transformator, tegangan dapat dinaikkan (step-up) atau diturunkan (step-down) sesuai dengan kebutuhan. Namun, perlu diingat bahwa transformator tidak dapat digunakan untuk arus searah (DC), karena prinsip kerjanya memerlukan perubahan medan magnet yang hanya dapat terjadi pada arus bolak-balik.

Sebuah transformator tersusun atas:

Inti besi sebagai jalur fluks magnetik.

Kumparan primer (Np) yang dihubungkan ke sumber tegangan listrik.

Kumparan sekunder (Ns) yang menghasilkan tegangan listrik keluaran.

Transformator dibagi menjadi dua jenis:

Transformator step-up, yaitu transformator yang menaikkan tegangan listrik (Vp < Vs).

Transformator step-down, yaitu transformator yang menurunkan tegangan listrik (Vp > Vs).

Prinsip Kerja Transformator

Ketika kumparan primer dihubungkan dengan sumber tegangan bolak-balik, arus yang mengalir akan menimbulkan medan magnet yang berubah-ubah pada inti besi. Perubahan medan magnet ini menghasilkan fluks magnet yang kemudian menginduksi kumparan sekunder.

Fluks magnet pada kumparan primer dapat dinyatakan:

Karena fluks magnet pada kumparan sekunder sama dengan fluks pada kumparan primer, maka:

Sehingga:

Dengan demikian, besarnya GGL induksi yang muncul pada masing-masing kumparan adalah:

Hubungan Tegangan dan Jumlah Lilitan

Dari persamaan di atas, diperoleh hubungan antara tegangan dengan jumlah lilitan pada transformator:

Artinya, perbandingan tegangan pada kumparan primer dan sekunder berbanding lurus dengan perbandingan jumlah lilitan pada masing-masing kumparan.

Selain itu, jika transformator dianggap ideal (tanpa rugi energi), maka energi listrik yang masuk ke kumparan primer sama dengan energi listrik yang keluar pada kumparan sekunder. Sehingga berlaku:

atau

Persamaan ini menunjukkan bahwa tegangan listrik berbanding lurus dengan jumlah lilitan, tetapi berbanding terbalik dengan kuat arus yang mengalir.

Efisiensi Transformator

Efisiensi transformator didefinisikan sebagai:

atau dapat juga ditulis: