Alat yang merubah energi mekanik menjadi energi listrik yaitu

Generator listrik

Generator listrik adalah sebuah alat yang memproduksi energi listrik dari sumber energi mekanik, biasanya dengan menggunakan induksi elektromagnetik. Proses ini dikenal sebagai pembangkit listrik Sebelum hubungan antara magnet dan listrik ditemukan, generator menggunakan prinsip elektrostatik

Generator listrik Konsep generator pertama kali ditemukan oleh Michael Faraday yang berkebangsaan Inggris, seperti yang ditunjukkan pada gambar di bawah ini. Dari gambar di samping, bila konduktor digerakkan maju mundur antara kutub utara dan kutub selatan maka jarum galvanometer akan bergerak. Gerakan tersebut menunjukkan adanya gaya listrik yang dihasilkan. Ada 2 cara untuk mengubah energi mekanik menjadi energi listrik, yaitu dengan: 1. Generator arus searah (DC Generator) 2. Generator arus bolak balik (AC Generator)

Generator arus searah (DC Generator) Generator arus searah (DC Generator) adalah alat yang mengubah energi mekanik menjadi energi listrik searah (DC). Generator DC dibedakan menjadi beberapa jenis berdasarkan dari rangkaian belitan magnet atau penguat eksitasinya terhadap jangkar (anker), jenis generator DC yaitu: a. Generator penguat terpisah b. Generator shunt c. Generator kompon

Cara kerja generator DC Cara kerja generator adalah melalui pergerakan medan magnet yang ada di rotor terhadap kumparan tetap yang terdapat di stator. Medan magnet tersebut dihasilkan dengan cara memberikan tegangan DC (Direct Current) pada kumparan penguat medan yang ada di rotor yang dapat dihasilkan melalui penguat sendiri maupun penguat terpisah generator listrik DC mempunyai komulator sehingga arus listrik yang akan dihasilkan berupa arus listrik DC sekalipun sumbernya berupa arus listrik AC

Prinsip kerja generator DC Generator DC terdiri dua bagian, yaitu stator, yaitu bagian mesin DC yang diam/tidak bergerak, dan bagian rotor, yaitu bagian mesin DC yang berputar. Bagian stator terdiri dari: rangka motor, belitan stator, sikat arang, bearing dan terminal box. Sedangkan bagian rotor terdiri dari: komutator, belitan rotor, kipas rotor dan poros rotor

Prinsip kerja generator DC Pada gambar tersebut, dengan memutar rotor ( penghantar ) maka pada penghantar akan timbul EMF. Kumparan ABCD terletak dalam medan magnet sedemikian rupa sehingga sisi A-B dan C-D terletak tegak lurus pada arah fluks magnet. Kumparan ABCD diputar dengan kecepatan sudut yang tetap terhadap sumbu putarnya yang sejajar dengan sisi A-B dan C-D. GGL induksi yang terbentuk pada sisi A-B dan sisi C-D besarnya sesuai dengan perubahan fluks magnet yang dipotong kumparan ABCD tiap detik sebesar :

Prinsip kerja generator DC pada generator DC arah arus induksinya tidak berubah. Hal ini disebabkan cincin yang digunakan pada generator DC berupa cincin belah (komutator). Pembangkitan tegangan induksi oleh sebuah generator diperoleh melalui dua cara: Dengan menggunakan cincin-seret, menghasilkan tegangan induksi bolak-balik. Dengan menggunakan komutator, menghasilkan tegangan DC.

Komutator Komutator merupakan suatu konverter mekanik yang membuat arus dari sumber mengalir pada arah yang tetap walaupun belitan medan berputar. Komutator berpasangan dengan cincin belah (slip-rings) Komutator ini termasuk bagian suatu motor listrik yang secara aktual berfungsi mentransmisikan gaya putar magnet yang dihasilkan oleh arus listrik. Gaya putar magnet ini memiliki V yang berkebalikan(-) dengan B magnet dari motor.

Rugi-rugi Generator Rugi rugi yang terjadi pada generator arus searah dapat dikategorikan secara umum menjadi 5 kategori antara lain : 1. Rugi-Rugi Tembaga (Rugi I 2 R) 2. Rugi-Rugi Sikat 3. Rugi-Rugi Inti 4. Rugi-Rugi Mekanis 5. Rugi-Rugi Beban Stray

Tugas Cari gambar generator DC dan jelaskan di depan kelas cara kerja dari generator DC berdasarkan gambar yang anda miliki! Jelaskan fungsi dan prinsip kerja komutator! Jelaskan tipe-tipe dari generator listrik! Jelaskan macam-macam rugi-rugi pada generator DC dan jelaskan pula rumusnya! Berikan masing-masing 1 contoh kasus dan penyelesainnya mengenai rugi-rugi generator!

Dalam ilmu fisika, energi mekanis adalah hasil penjumlahan energi potensial dan energi kinetis. Energi ini diasosiasikan dengan gerak dan posisi dari sebuah objek. Asas energi mekanik mengatakan bahwa dalam sebuah sistem terisolasi dimana hanya ada gaya konservatif maka besarnya energi mekanik adalah konstan. Jika suatu benda bergerak dalam arah berlawanan dari gaya konservatif, maka energi potensial naik dan jika kecepatan (bukan kelajuan) objek berubah, maka energi kinetiknya juga berubah. Namun, dalam semua sistem yang sesungguhnya, gaya non konservatif seperti gaya gesek akan muncul, tapi sering kali nilainya diabaikan. Hal ini membuat nilai energi mekanik dapat dianggap konstan. Dalam tumbukan elastis, energi mekanik akan disimpan namun dalam tumbukan nonelastis, beberapa energi mekanik berubah menjadi panas. Hubungan antara hilangnya energi mekanik (disipasi) dan naiknya suhu ditemukan oleh James Prescott Joule.[1]

Contoh sebuah sistem mekanis: Sebuah satelit yang mengorbit bumi hanya dipengaruhi gaya gravitasi konservatif; maka energi mekaniknya konstan. Satelit berakselerasi menuju bumi dengan arah tegak lurus terhadap kecepatan. Percepatan ini ditandai dengan vektor percepatan warna "hijau" dan kecepatan ditandai dengan vektor kecepatan "merah". Meski kecepatan terus berubah seiring arah vektor akibat akselerasi vektor, kelajuan satelit tidak berubah karena besaran vektor kecepatan tetap.

Banyak alat yang digunakan untuk mengubah energi mekanik dari dan ke bentuk energi lainnya, seperti motor listrik yang mengubah energi listrik menjadi energi mekanik, generator listrik mengubah energi mekanik menjadi energi listrik dan mesin uap mengubah panas menjadi energi mekanik.

Energi adalah besaran skalar dan energi mekanik dari sebuah sistem adalah jumlah energi potensial yang diukur dari posisi sistem. Energi kinetik juga disebut sebagai energi gerak:[2][3]

E m e k a n i k = U + K {\displaystyle E_{\mathrm {mekanik} }=U+K\,}

Energi potensial, U, tergantung dari posisi objek terhadap gaya konservatif. Didefinisikan sebagai kemampuan objek untuk melakukan kerja dan nilainya naik apabila objek bergerak pada arah berlawanan dari gaya.[nb 1][2] Jika F melambangkan gaya konservatif dan x posisi, energi potensial antara 2 posisi x1 dan x2 didefinisikan sebagai integral negatif F dari x1 sampai x2:[5]

U = − ∫ x 1 x 2 F → ⋅ d x → {\displaystyle U=-\int \limits _{x_{1}}^{x_{2}}{\vec {F}}\cdot d{\vec {x}}}

Energi kinetik, K, bergantung dari kelajuan objek dan kemampuan objek bergerak untuk melakukan kerja pada objek lainnya ketika bertumbukan dengan objek tersebut.[nb 2][9] Didefinisikan sebagai setengah dikali massa dikali kuadrat kecepatan benda, total energi kinetik sebuah sistem adalah jumlah semua energi kinetik dari objek yang ada:[2][10]

K = 1 2 m v 2 {\displaystyle K={1 \over 2}mv^{2}}

Asas kekekalan energi mekanik menyatakan bahwa jika sebuah benda/sistem hanya dikenai gaya konservatif, maka besarnya energi mekanik adalah konstan.[11] Perbedaan antara gaya konservatif dan non-konservatif adalah ketika gaya konservatif memindahkan suatu objek dari satu titik ke titik lainnya, kerja yang dihasilkan dari gaya konservatif tidak tergantung lintasan. Sebaliknya, ketika gaya non-konservatif bekerja pada objek, kerja yang dihasilkan oleh gaya non konservatif tergantung lintasan.[1][12]

Asas kekekalan energi mekanik adalah sebuah asas dalam mekanika yang menyatakan bahwa jumlah energi mekanik selalu konstan. Dalam asas ini, energi kinetik dan energi potensial saling menggantikan sehingga jumlah energi mekanik secara keseluruhan tetap sama dan tidak berubah. Asas kekekalan energi mekanik merupakan hasil pengembangan dari konsep usaha dan energi kinetik. Dalam asas kekekalan energi usaha tidak dinyatakan dalam satuan daya. Asas kekekalan energi mekanik digunakan untuk menganalisa gerakan suatu benda tanpa dipengaruhi oleh faktor lingkungan di luar benda tersebut. Analisis dilakukan dengan menghitung besarnya perubahan energi dari benda tersebut.[13]

Pengelompokan energi ke dalam beberapa "jenis" kerap mengikuti batasan-batasan cabang pengkajian ilmu pengetahuan alam.

Energi kimia, sejenis energi potensial yang tersimpan di dalam ikatan kimia; dikaji di dalam ilmu kimia.[14]
Energi nuklir, energi yang disimpan di dalam interaksi antar-partikel di dalam inti atom; dikaji di dalam fisika nuklir.[15]
Energi elektromagnetis, di dalam bentuk muatan listrik, medan magnet, dan foton; dikaji di dalam elektromagnetisme.[16][17]
Berbagai bentuk energi di dalam mekanika kuantum; misalnya, tingkat energi elektron di dalam sebuah atom.[18][19]

^ a b Resnick, Robert and Halliday, David (1966), Physics, Section 8-3 (Vol I and II, Combined edition), Wiley International Edition, Library of Congress Catalog Card No. 66-11527
^ a b c Wilczek, Frank (2008). "Conservation laws (physics)". AccessScience. McGraw-Hill Companies. Diarsipkan dari versi asli tanggal 2013-07-19. Diakses tanggal 2011-08-26.
^ "mechanical energy". The New Encyclopædia Britannica: Micropædia: Ready Reference. 7 (edisi ke-15th). 2003. Parameter |access-date= membutuhkan |url= (bantuan)
^ Newton 1999, hlm. 409
^ "Potential Energy". Texas A&M University–Kingsville. Diarsipkan dari versi asli tanggal 2012-04-14. Diakses tanggal 2011-08-25.
^ Brodie 1998, hlm. 129–131
^ Rusk, Rogers D. (2008). "Speed". AccessScience. McGraw-Hill Companies. Diarsipkan dari versi asli tanggal 2013-07-19. Diakses tanggal 2011-08-28.
^ Rusk, Rogers D. (2008). "Velocity". AccessScience. McGraw-Hill Companies. Diarsipkan dari versi asli tanggal 2013-07-19. Diakses tanggal 2011-08-28.
^ Brodie 1998, hlm. 101
^ Jain 2009, hlm. 9
^ Jain 2009, hlm. 12
^ Department of Physics. "Review D: Potential Energy and the Conservation of Mechanical Energy" (PDF). Massachusetts Institute of Technology. Diakses tanggal 2011-08-03.
^ Asraf, A., dan Kurniawan, B. (2021). Fisika Dasar untuk Sains dan Teknik: Jilid 1 Mekanika. Jakarta: Bumi Aksara. hlm. 223. ISBN 978-602-444-954-4. Parameter |url-status= yang tidak diketahui akan diabaikan (bantuan)Pemeliharaan CS1: Banyak nama: authors list (link)
^ Atkins, Peter W. (2008). "Chemical energy". AccessScience. McGraw-Hill Companies. Diarsipkan dari versi asli tanggal 2013-07-19. Diakses tanggal 2011-10-17.
^ Duckworth, Henry E.; Wilkinson, D. H. (2008). "Nuclear binding energy". AccessScience. McGraw-Hill Companies. Diarsipkan dari versi asli tanggal 2013-07-19. Diakses tanggal 2011-10-17.
^ Hartwig, William H. (2008). "Electrical energy measurement". AccessScience. McGraw-Hill Companies. Diarsipkan dari versi asli tanggal 2013-07-19. Diakses tanggal 2011-10-17.
^ Smythe, William R. (2008). "Electromagnetic radiation". AccessScience. McGraw-Hill Companies. Diarsipkan dari versi asli tanggal 2013-07-19. Diakses tanggal 2011-10-17.
^ Gerjuoy, Edward (2008). "Quantum mechanics". AccessScience. McGraw-Hill Companies. Diarsipkan dari versi asli tanggal 2013-07-19. Diakses tanggal 2011-10-17.
^ March-Russell, John (2008). "Energy level (quantum mechanics)". AccessScience. McGraw-Hill Companies. Diarsipkan dari versi asli tanggal 2013-07-19. Diakses tanggal 2011-10-17.

^ Penting untuk dicermati ketika mengukur energi mekanik, sebuah objek dianggap satu kesatuan, seperti disampaikan Isaac Newton dalam Principia: "Pergerakan satu benda sama dengan jumlahan gerak bagian-bagiannya, maka posisi satu benda sama dengan jumlahan bagian-bagian benda tersebut."[4]
^ Dalam fisika, kelajuan adalah besaran skalar dan kecepatan adalah besaran vektor. Dengan kata lain, kecepatan adalah kelajuan dengan arah dan dapat berubah tanpa mengubah kelajuan objek tersebut.[6][7][8]

Diperoleh dari "https://id.wikipedia.org/w/index.php?title=Energi_mekanis&oldid=19077124"