Fenomena terjadinya arus listrik pada suatu rangkaian penghantar tertutup ketika fluks magnet yang dicakup oleh rangkaian tersebut berubah disebut induksi elektromagnetik.

Ditemukan oleh Joseph Henry (pengamatan dilakukan pada tahun 1830, hasilnya dipublikasikan pada tahun 1832) dan Michael Faraday (pengamatan dilakukan dan hasilnya dipublikasikan pada tahun 1831).

Eksperimen Faraday dilakukan dengan dua kumparan yang disisipkan satu sama lain (kumparan luar dihubungkan secara permanen ke amperemeter, dan kumparan bagian dalam, melalui kunci, ke baterai). Arus induksi pada kumparan luar diamati:

A

V

B

Saat menutup dan membuka rangkaian kumparan dalam, tidak bergerak relatif terhadap kumparan luar (Gbr. a);

Saat menggerakkan kumparan dalam dengan arus searah relatif terhadap kumparan luar (Gbr. b);

Ketika bergerak relatif terhadap kumparan luar magnet permanen (Gbr. c).

Faraday menunjukkan bahwa dalam semua kasus terjadinya arus induksi pada kumparan luar, fluks magnet yang melaluinya berubah. Pada Gambar. Kumparan luar ditampilkan sebagai satu putaran. Dalam kasus pertama (Gbr. a), ketika rangkaian ditutup, arus mengalir melalui kumparan dalam, medan magnet muncul (berubah) dan, karenanya, fluks magnet melalui kumparan luar. Dalam kasus kedua (Gbr. b) dan ketiga (Gbr. c), fluks magnet yang melalui kumparan luar berubah karena perubahan jarak dari kumparan ke kumparan dalam dengan arus, atau ke magnet permanen, selama pergerakan. .

A

V

B

SAYA

SAYA

SAYA

Pada tahun 1834, Emilius Christianovich Lenz secara eksperimental menetapkan aturan yang memungkinkan seseorang menentukan arah arus induksi: arus induksi selalu diarahkan sedemikian rupa untuk melawan penyebab yang menyebabkannya; arus induksi selalu mempunyai arah sedemikian rupa sehingga pertambahan fluks magnet yang ditimbulkannya dan pertambahan fluks magnet yang menyebabkan arus induksi tersebut mempunyai tanda yang berlawanan. Aturan ini disebut aturan Lenz.

Hukum Induksi Elektromagnetik dapat dirumuskan dalam bentuk berikut: ggl induksi elektromagnetik pada suatu rangkaian sama dengan laju perubahan fluks magnet terhadap waktu melalui permukaan yang dibatasi oleh rangkaian tersebut, diambil dengan tanda minus

Di sini dФ = adalah hasil kali skalar vektor induksi magnet dan vektor luas permukaan. Vektor , dimana adalah vektor satuan () dari luas permukaan normal hingga sangat kecil.

Tanda minus dalam ekspresi dikaitkan dengan aturan untuk memilih arah garis normal ke kontur yang membatasi permukaan, dan arah positif yang melintasinya. Sesuai dengan definisinya, fluks magnet Ф melalui permukaan seluas S

bergantung pada waktu jika hal berikut berubah seiring waktu: luas permukaan S;

modul vektor induksi magnetik B; sudut antara vektor dan normal .

Jika suatu loop tertutup (kumparan) terdiri dari belitan, maka fluks total yang melalui permukaan yang dibatasi oleh kontur kompleks tersebut disebut hubungan fluks dan didefinisikan sebagai

dimana Ф i adalah fluks magnet yang melalui putaran i. Jika semua belokannya sama, maka

di mana adalah fluks magnet yang melalui setiap putaran. Pada kasus ini

SAYA

SAYA

SAYA

N putaran

1 putaran

2 putaran

Ekspresi ini memungkinkan Anda untuk menentukan tidak hanya besarnya, tetapi juga arah arus induksi. Jika nilai ggl dan, oleh karena itu, arus induksi adalah nilai positif, maka arus diarahkan sepanjang arah positif rangkaian, jika negatif - ke arah yang berlawanan (arah rangkaian positif ditentukan dengan memilih garis normal terhadap permukaan yang dibatasi oleh rangkaian)

Tes 11-1 (induksi elektromagnetik)

Pilihan 1

1. Siapa yang menemukan fenomena induksi elektromagnetik?

A. X. dikesampingkan. B.Sh.Liontin. V.A.Volta. G.A.Ampere. D.M.Faraday. E . D.Maxwell.

2. Ujung kumparan kawat tembaga dihubungkan ke galvanometer sensitif. Pada percobaan berikut manakah galvanometer dapat mendeteksi terjadinya ggl induksi elektromagnetik pada kumparan?

Sebuah magnet permanen dikeluarkan dari kumparan.

Sebuah magnet permanen berputar pada sumbu longitudinalnya di dalam kumparan.

A. Hanya dalam kasus 1. B. Hanya dalam kasus 2. C. Hanya dalam kasus 3. D. Dalam kasus 1 dan 2. E. Dalam kasus 1, 2 dan 3.

3.Apa nama besaran fisis yang sama dengan hasil kali modul B induksi medan magnet dengan luas S permukaan yang ditembus medan magnet dan kosinus?
sudut a antara vektor induksi B dan n normal pada permukaan ini?

A.Induktansi. B. Fluks magnet. B.Induksi magnetik. D. Induksi diri. D.Energi medan magnet.

4. Manakah dari ekspresi berikut yang menentukan ggl induksi dalam loop tertutup?

A. B. DI DALAM. G. D.

5. Ketika magnet strip didorong masuk dan keluar dari cincin logam, arus induksi terjadi di dalam cincin. Arus ini menciptakan medan magnet. Kutub manakah yang menghadap medan magnet arus dalam cincin menuju: 1) kutub utara magnet yang memendek dan 2) kutub utara magnet yang memendek.

6. Apa nama satuan ukuran fluks magnet?

7. Satuan besaran fisika apakah 1 Henry?

A. Induksi medan magnet. B. Kapasitansi listrik. B. Induksi diri. D.Fluks magnet. D.Induktansi.

8. Ekspresi apa yang menentukan hubungan antara fluks magnet melalui suatu rangkaian dan induktansi L rangkaian dan kekuatan arus SAYA di sirkuit?

A. LI . B. . DI DALAM. LI ‘ . G. LI 2 . D.

9. Ekspresi apa yang menentukan hubungan antara ggl induksi diri dan kuat arus dalam kumparan?

A. B . DI DALAM . LI . G . . D. LI ‘ .

10. Properti berbagai bidang tercantum di bawah ini. Manakah di antara mereka yang memiliki medan elektrostatis?

Garis tegangan tidak berhubungan dengan muatan listrik.

Medan tersebut mempunyai energi.

Medan tidak memiliki energi.

A. 1, 4, 6. B. 1, 3, 5. DI DALAM. 1, 3, 6. G. 2, 3, 5. D. 2, 3, 6. E. 2, 4, 6.

11. Sebuah rangkaian dengan luas 1000 cm 2 berada dalam medan magnet seragam dengan induksi 0,5 T, sudut antara vektor DI DALAM

A. 250Wb. B. 1000 Wb. DI DALAM. 0,1 Wb. G. 2,5 · 10 -2 WIB. D. 2,5 Wb.

12. Berapa kuat arus pada suatu rangkaian dengan induktansi 5 mH yang menimbulkan fluks magnet 2· 10 -2 Bagaimana?

A.4 mA. B. 4 M. C. 250 M. 250 mA. D.0.1 A.E.0.1 mA.

13. Fluks magnet yang melalui rangkaian dalam 5 · 10 -2 s menurun secara seragam dari 10 mWb menjadi 0 mWb. Berapa nilai EMF pada rangkaian saat ini?

A.5 · 10 -4 V.B. 0.1 V.V. 0.2 V.G. 0.4 V.D. 1 V.E. 2 V.

14. Berapakah nilai energi medan magnet suatu kumparan yang induktansinya 5 H jika kuat arus di dalamnya 400 mA?

A. 2 J. B. 1 J. B. 0,8 J. G. 0,4 J. D. 1000 J. E. 4 10 5 J.

15. Sebuah kumparan berisi n lilitan kawat dihubungkan pada sumber arus searah bertegangan kamu di pintu keluar. Berapa nilai maksimum ggl induktif diri dalam kumparan ketika tegangan pada ujung-ujungnya meningkat dari 0 V ke kamu DI DALAM?

A, kamu V, B. tidak V.V. kamu /P kamu ,

16. Dua lampu identik dihubungkan pada rangkaian sumber DC, yang pertama seri dengan resistor, yang kedua seri dengan kumparan. Di antara lampu manakah (Gbr. 1) kekuatan arus, ketika sakelar K ditutup, akan mencapai nilai maksimumnya lebih lambat dari yang lain?

A.Yang pertama. B.Yang kedua. B. Pada bagian pertama dan kedua secara bersamaan. D. Yang pertama, jika resistansi resistor lebih besar dari resistansi kumparan. D. Pada detik, jika resistansi kumparan lebih besar dari resistansi resistor.

17. Sebuah kumparan dengan induktansi 2 H dihubungkan secara paralel dengan sebuah resistor yang hambatan listriknya 900 Ohm, arus dalam kumparan 0,5 A, hambatan listrik kumparan 100 Ohm. Muatan listrik manakah yang akan mengalir pada rangkaian kumparan dan resistor jika diputus dari sumber arus (Gbr. 2)?

A.4000 Kl. B.1000 Kl. V.250 sel. G.1 10 -2 Kl. D.1.1 10 -3 Kl. E.1 10 -3 Kl.

18. Sebuah pesawat terbang dengan kecepatan 900 km/jam, modul komponen vertikal vektor induksi medan magnet bumi adalah 4 10 5 Tesla. Berapakah beda potensial antara ujung-ujung sayap pesawat jika lebar sayapnya 50 m?

A.1.8 B.B.0.9 C.C.0.5 C.D.0.25 C.

19. Berapa kuat arus yang harus ada pada belitan jangkar sebuah motor listrik agar gaya sebesar 120 N bekerja pada suatu bagian belitan 20 lilitan sepanjang 10 cm yang terletak tegak lurus terhadap vektor induksi dalam medan magnet dengan induksi 1,5 Tesla?

A. 90 A. B. 40 A. C. 0,9 M. 0,4 A.

20. Berapakah gaya yang harus diterapkan pada pelompat logam untuk menggerakkannya secara seragam dengan kecepatan 8 m/s sepanjang dua konduktor paralel yang terletak pada jarak 25 cm satu sama lain dalam medan magnet seragam dengan induksi 2 Tesla? Vektor induksi tegak lurus terhadap bidang tempat rel berada. Konduktor ditutup oleh resistor dengan hambatan listrik 2 Ohm.

A.10000 N.B.400 N.C.200 N.G.4 N.D.2 N.E.1 N.

Tes 11-1 (induksi elektromagnetik)

pilihan 2

1. Apa nama fenomena terjadinya arus listrik pada suatu rangkaian tertutup bila fluks magnet yang melalui rangkaian tersebut berubah?

A. Induksi elektrostatis. B. Fenomena magnetisasi. B.Kekuatan Ampere. G.gaya Lorentz. D.Elektrolisis. E.Induksi elektromagnetik.

2. Ujung kumparan kawat tembaga dihubungkan ke galvanometer sensitif. Pada percobaan berikut manakah galvanometer dapat mendeteksi terjadinya ggl induksi elektromagnetik pada kumparan?

Sebuah magnet permanen dimasukkan ke dalam kumparan.

Kumparan ditempatkan pada magnet.

3) Kumparan berputar mengelilingi magnet yang terletak
di dalam dirinya.

A. Dalam kasus 1, 2 dan 3. B. Dalam kasus 1 dan 2. C. Hanya dalam kasus 1. D. Hanya dalam kasus 2. E. Hanya dalam kasus 3.

3. Manakah dari ekspresi berikut yang menentukan fluks magnet?

A. BScosα. B. . DI DALAM. qvBsinα. G. qvBI. D. IBlsina .

4. Apa yang diungkapkan oleh pernyataan berikut: ggl induksi dalam rangkaian tertutup sebanding dengan laju perubahan fluks magnet yang melalui permukaan yang dibatasi oleh rangkaian tersebut?

A. Hukum induksi elektromagnetik. B. Aturan Lenz. B. Hukum Ohm untuk rangkaian lengkap. D. Fenomena induksi diri. D.Hukum elektrolisis.

5. Ketika magnet strip didorong masuk dan keluar dari cincin logam, arus induksi terjadi di dalam cincin. Arus ini menciptakan medan magnet. Kutub manakah yang menghadap medan magnet arus dalam cincin menuju: 1) kutub selatan magnet yang memendek dan 2) kutub selatan magnet yang memendek.

A. 1 - utara, 2 - utara. B. 1 - selatan, 2 - selatan.

B. 1 - selatan, 2 - utara. G. 1 - utara, 2 - selatan.

6. Satuan besaran fisika apakah 1 Weber?

A. Induksi medan magnet. B. Kapasitansi listrik. B. Induksi diri. D. Fluks magnet. D.Induktansi.

7. Apa nama satuan pengukuran induktansi?

A.Tesla. B.Weber. V.Gauss. G.Farad. D.Henry.

8. Ekspresi apa yang menentukan hubungan antara energi fluks magnet dalam rangkaian dan induktansi L rangkaian dan kekuatan arus SAYA di sirkuit?

A . . B . . DI DALAM . LI 2 , G . LI ‘ . D . LI.

9. Berapakah besaran fisisnya X ditentukan oleh ekspresi x= untuk gulungan P ternyata .

A. Emf induksi. B. Fluks magnet. B.Induktansi. D. EMF induksi diri. D.Energi medan magnet. E.Induksi magnetik.

10. Properti berbagai bidang tercantum di bawah ini. Manakah yang dimiliki oleh medan listrik induksi pusaran?

Garis tegangan harus dikaitkan dengan muatan listrik.

Garis tegangan tidak berhubungan dengan muatan listrik.

Medan tersebut mempunyai energi.

Medan tidak memiliki energi.

Usaha yang dilakukan gaya-gaya untuk memindahkan muatan listrik sepanjang lintasan tertutup mungkin tidak sama dengan nol.

Usaha yang dilakukan oleh gaya-gaya untuk menggerakkan muatan listrik sepanjang suatu lintasan tertutup adalah nol.

A.1, 4, 6.B.1, 3, 5.C.1, 3, c. G.2, 3, 5.D.2, 3, 6.E.2, 4, 6.

11. Sebuah rangkaian dengan luas 200 cm 2 berada dalam medan magnet seragam dengan induksi 0,5 T, sudut antara vektor DI DALAM induksi dan normal terhadap permukaan kontur 60°. Berapakah fluks magnet yang melalui loop tersebut?

A.50 Wb. B.2 · 10 -2 Wb. V.5 · 10 -3 Wb. G.200 Wb. D.5 Wb.

12. Arus sebesar 4 A menimbulkan fluks magnet sebesar 20 mWb pada rangkaian tersebut. Berapakah induktansi rangkaian tersebut?

A.5 Tahun. B.5 mH. V.80 Pemerintahan. G.80 mH. D.0,2 Tahun. E.200 Pemerintahan.

13. Fluks magnet yang melalui rangkaian dalam 0,5 detik menurun secara seragam dari 10 mWb menjadi 0 mWb. Berapa nilai EMF pada rangkaian saat ini?

A. 5 10 -3 B. B. 5 C. C. 10 C. D. 20 V. D. 0,02 V. E. 0,01 V.

14. Berapakah nilai energi medan magnet suatu kumparan yang induktansinya 500 mH jika kuat arus di dalamnya 4 A?

A. 2 J. B. 1 J. C. 8 J. D. 4 J. D. 1000 J. E. 4000 J.

15. Kumparan berisi P lilitan kawat, dihubungkan ke sumber DC bertegangan kamu dalam perjalanan keluar. Berapa nilai maksimum ggl induktif diri dalam kumparan ketika tegangan pada ujung-ujungnya berkurang kamu V sampai 0 V?

A. kamu V.B. tidak V.V. kamu / N VG Mungkin berkali-kali lebih banyak kamu , tergantung pada laju perubahan arus dan induktansi kumparan.

16. Pada rangkaian listrik pada Gambar 1, terdapat empat kunci 1, 2, 3 Dan 4 tertutup. Pembukaan manakah dari keempatnya yang memberikan peluang terbaik untuk mendeteksi fenomena induksi diri?

A. 1. B. 2. V.3.G. 4. D. Salah satu dari empat.

17. Sebuah kumparan dengan induktansi 2 H dihubungkan secara paralel dengan sebuah resistor yang hambatan listriknya 100 Ohm, arus dalam kumparan 0,5 A, hambatan listrik kumparan 900 Ohm. Muatan listrik manakah yang akan mengalir pada rangkaian kumparan dan resistor jika diputus dari sumber arus (Gbr. 2)?

A.4000 Kl. B.1000 Kl. V.250 sel. G.1 10 -2 Kl. D.1.1 10 -3 Kl. E.1 10 -3 Kl.

18. Sebuah pesawat terbang dengan kecepatan 1800 km/jam, modul komponen vertikal vektor induksi medan magnet bumi adalah 4 · 10 -5 Tesla. Berapakah beda potensial antara ujung-ujung sayap pesawat jika lebar sayapnya 25 m?

A.1.8 B.B.0.5 SM.0.9 V.D.0.25V.

19. Bingkai persegi panjang dengan luasS Dengan sengatan listrikSAYA ditempatkan di bersifat magnetis bidang induksiDI DALAM . Berapakah momen gaya yang bekerja pada bingkai jika sudut antara vektorDI DALAM dan normal pada frame adalah a?

A. IBS dosa a. B. IBS. DI DALAM. IBS karena a. G. SAYA 2 BS dosa a. D. SAYA 2 BS karena a. .

pilihan 2

Pertama-tama, ada baiknya mencari tahu apa itu arus listrik. Arus listrik adalah pergerakan teratur partikel bermuatan dalam suatu konduktor. Agar dapat timbul, medan listrik harus diciptakan terlebih dahulu, di bawah pengaruh partikel bermuatan yang disebutkan di atas akan mulai bergerak.

Pengetahuan pertama tentang listrik, berabad-abad yang lalu, berkaitan dengan “muatan” listrik yang dihasilkan melalui gesekan. Di zaman kuno, orang tahu bahwa ambar, yang digosok dengan wol, memperoleh kemampuan untuk menarik benda-benda ringan. Namun baru pada akhir abad ke-16, dokter Inggris Gilbert mempelajari fenomena ini secara mendetail dan menemukan bahwa banyak zat lain yang memiliki sifat yang persis sama. Benda-benda yang seperti ambar, setelah digosok, dapat menarik benda-benda ringan, disebutnya dialiri arus listrik. Kata ini berasal dari bahasa Yunani elektron - "amber". Saat ini, kita mengatakan bahwa benda-benda dalam keadaan ini mempunyai muatan listrik, dan benda-benda itu sendiri disebut “bermuatan”.

Muatan listrik selalu timbul ketika berbagai zat bersentuhan erat. Jika benda-benda tersebut padat, maka kontak dekatnya dicegah oleh tonjolan mikroskopis dan ketidakteraturan yang ada pada permukaannya. Dengan menekan benda-benda tersebut dan menggesekkannya satu sama lain, kita menyatukan permukaannya, yang tanpa tekanan hanya akan bersentuhan di beberapa titik. Pada beberapa benda, muatan listrik dapat bergerak bebas antar bagian yang berbeda, tetapi pada benda lain hal ini tidak mungkin. Dalam kasus pertama, benda disebut "konduktor", dan yang kedua - "dielektrik, atau isolator". Konduktor adalah semua logam, larutan garam dan asam, dll. Contoh isolator adalah amber, kuarsa, ebonit, dan semua gas yang ditemukan dalam kondisi normal.

Namun demikian, perlu dicatat bahwa pembagian benda menjadi konduktor dan dielektrik sangat bersyarat. Semua zat menghantarkan listrik pada tingkat yang lebih besar atau lebih kecil. Muatan listrik bersifat positif dan negatif. Arus seperti ini tidak akan bertahan lama, karena benda yang dialiri listrik akan kehabisan daya. Agar arus listrik tetap ada pada suatu penghantar, maka perlu dijaga medan listriknya. Untuk tujuan ini, sumber arus listrik digunakan. Kasus paling sederhana terjadinya arus listrik adalah ketika salah satu ujung kawat dihubungkan ke benda yang dialiri arus listrik, dan ujung lainnya ke tanah.

Sirkuit listrik yang menyuplai arus ke bola lampu dan motor listrik baru muncul pada penemuan baterai, yang dimulai sekitar tahun 1800. Setelah itu, perkembangan doktrin kelistrikan berjalan begitu cepat sehingga dalam waktu kurang dari satu abad doktrin tersebut tidak hanya menjadi bagian dari fisika, tetapi menjadi dasar peradaban kelistrikan baru.

Besaran dasar arus listrik

Jumlah listrik dan arus. Pengaruh arus listrik bisa kuat atau lemah. Kuatnya arus listrik bergantung pada banyaknya muatan yang mengalir melalui rangkaian dalam satuan waktu tertentu. Semakin banyak elektron yang berpindah dari satu kutub sumber ke kutub lainnya, maka semakin besar pula muatan total yang dipindahkan oleh elektron tersebut. Muatan bersih ini disebut jumlah listrik yang melewati suatu konduktor.

Secara khusus, efek kimia arus listrik bergantung pada jumlah listrik, yaitu semakin besar muatan yang melewati larutan elektrolit, semakin banyak zat yang akan diendapkan pada katoda dan anoda. Dalam hal ini, besarnya listrik dapat dihitung dengan menimbang massa suatu zat yang diendapkan pada elektroda dan mengetahui massa serta muatan salah satu ion zat tersebut.

Kuat arus adalah besaran yang sama dengan perbandingan muatan listrik yang melewati penampang suatu penghantar dengan waktu mengalirnya. Satuan muatan adalah coulomb (C), waktu diukur dalam detik (s). Dalam hal ini, satuan arus dinyatakan dalam C/s. Satuan ini disebut ampere (A). Untuk mengukur arus dalam suatu rangkaian, digunakan alat ukur listrik yang disebut amperemeter. Untuk dimasukkan dalam rangkaian, amperemeter dilengkapi dengan dua terminal. Itu dihubungkan secara seri ke sirkuit.

Tegangan listrik. Kita telah mengetahui bahwa arus listrik adalah pergerakan teratur partikel bermuatan – elektron. Gerakan ini terjadi dengan menggunakan medan listrik, yang menghasilkan sejumlah kerja tertentu. Fenomena ini disebut kerja arus listrik. Untuk memindahkan lebih banyak muatan melalui suatu rangkaian listrik dalam waktu 1 s, medan listrik harus melakukan lebih banyak usaha. Berdasarkan hal tersebut, ternyata kerja arus listrik seharusnya bergantung pada kuat arusnya. Tetapi ada nilai lain yang menjadi sandaran kerja arus. Besaran ini disebut tegangan.

Tegangan adalah perbandingan kerja yang dilakukan oleh arus pada suatu bagian tertentu dari suatu rangkaian listrik dengan muatan yang mengalir melalui bagian yang sama dari rangkaian tersebut. Usaha saat ini diukur dalam joule (J), muatan - dalam coulomb (C). Dalam hal ini, satuan pengukuran tegangan akan menjadi 1 J/C. Satuan ini disebut volt (V).

Agar dapat timbul tegangan pada suatu rangkaian listrik maka diperlukan sumber arus. Ketika rangkaian terbuka, tegangan hanya ada pada terminal sumber arus. Jika sumber arus ini disertakan dalam rangkaian, tegangan juga akan timbul pada masing-masing bagian rangkaian. Dalam hal ini, arus akan muncul di sirkuit. Artinya, kita dapat mengatakan secara singkat sebagai berikut: jika tidak ada tegangan pada rangkaian, maka tidak ada arus. Untuk mengukur tegangan, digunakan alat ukur listrik yang disebut voltmeter. Tampilannya mirip dengan amperemeter yang telah disebutkan sebelumnya, yang membedakan hanya huruf V yang tertulis pada skala voltmeter (bukan A pada amperemeter). Voltmeter memiliki dua terminal, yang dihubungkan secara paralel dengan rangkaian listrik.

Hambatan listrik. Setelah menghubungkan berbagai konduktor dan ammeter ke rangkaian listrik, Anda dapat melihat bahwa ketika menggunakan konduktor yang berbeda, ammeter memberikan pembacaan yang berbeda, yaitu dalam hal ini, kuat arus yang tersedia dalam rangkaian listrik berbeda. Fenomena ini dapat dijelaskan oleh fakta bahwa konduktor yang berbeda memiliki hambatan listrik yang berbeda, yang merupakan besaran fisika. Itu dinamai Ohm untuk menghormati fisikawan Jerman. Biasanya, satuan yang lebih besar digunakan dalam fisika: kilo-ohm, mega-ohm, dll. Resistansi suatu konduktor biasanya dilambangkan dengan huruf R, panjang konduktor adalah L, dan luas penampang adalah S .Dalam hal ini, hambatannya dapat dituliskan sebagai rumus:

R = r * L/S

dimana koefisien p disebut resistivitas. Koefisien ini menyatakan hambatan suatu penghantar yang panjangnya 1 m dengan luas penampang 1 m2. Resistansi spesifik dinyatakan dalam Ohm x m. Karena kabel biasanya memiliki penampang yang agak kecil, luasnya biasanya dinyatakan dalam milimeter persegi. Dalam hal ini, satuan resistivitas adalah Ohm x mm2/m. Pada tabel di bawah ini. Gambar 1 menunjukkan resistivitas beberapa material.

Tabel 1. Resistivitas listrik beberapa material
Bahan	p, Ohm x m2/m	Bahan	p, Ohm x m2/m
Tembaga	0,017	Paduan platina-iridium	0,25
Emas	0,024	Grafit	13
Kuningan	0,071	Batu bara	40
Timah	0,12	Porselen	1019
Memimpin	0,21	Ebonit	1020
Logam atau paduan
Perak	0,016	Manganin (paduan)	0,43
Aluminium	0,028	Konstantan (paduan)	0,50
Tungsten	0,055	Air raksa	0,96
Besi	0,1	Nikrom (paduan)	1,1
Nikelin (paduan)	0,40	Fechral (paduan)	1,3
		Kromel (paduan)	1,5

Menurut tabel. 1 menjadi jelas bahwa tembaga memiliki resistivitas listrik paling rendah, dan paduan logam memiliki resistivitas listrik tertinggi. Selain itu, dielektrik (isolator) memiliki resistivitas yang tinggi.

Kapasitas listrik. Kita telah mengetahui bahwa dua konduktor yang diisolasi satu sama lain dapat mengakumulasi muatan listrik. Fenomena ini ditandai dengan besaran fisik yang disebut kapasitansi listrik. Kapasitansi listrik dua penghantar tidak lebih dari perbandingan muatan salah satunya dengan beda potensial antara penghantar ini dan penghantar tetangga. Semakin rendah tegangan ketika konduktor menerima muatan, semakin besar kapasitasnya. Satuan kapasitansi listrik adalah farad (F). Dalam praktiknya, pecahan satuan ini digunakan: mikrofarad (μF) dan pikofarad (pF).

Jika Anda mengambil dua konduktor yang diisolasi satu sama lain dan menempatkannya pada jarak yang dekat satu sama lain, Anda akan mendapatkan kapasitor. Kapasitansi kapasitor bergantung pada ketebalan pelatnya dan ketebalan dielektrik serta permeabilitasnya. Dengan mengurangi ketebalan dielektrik antara pelat kapasitor, kapasitansi kapasitor dapat ditingkatkan secara signifikan. Pada semua kapasitor, selain kapasitasnya, tegangan yang dirancang untuk perangkat ini harus ditunjukkan.

Kerja dan daya arus listrik. Dari penjelasan di atas jelas bahwa arus listrik melakukan suatu usaha. Ketika motor listrik dihubungkan, arus listrik membuat semua jenis peralatan bekerja, menggerakkan kereta api di sepanjang rel, menerangi jalan, memanaskan rumah, dan juga menghasilkan efek kimia, yaitu memungkinkan elektrolisis, dll. Kita dapat mengatakan bahwa usaha yang dilakukan dengan arus pada bagian tertentu dari rangkaian sama dengan produk arus, tegangan dan waktu selama pekerjaan dilakukan. Usaha diukur dalam joule, tegangan dalam volt, arus dalam ampere, waktu dalam detik. Dalam hal ini, 1 J = 1B x 1A x 1s. Dari sini ternyata untuk mengukur kerja arus listrik harus digunakan tiga alat sekaligus: amperemeter, voltmeter, dan jam. Namun hal ini rumit dan tidak efektif. Oleh karena itu, biasanya kerja arus listrik diukur dengan meteran listrik. Perangkat ini berisi semua perangkat di atas.

Kekuatan arus listrik sama dengan perbandingan kerja arus dengan waktu pelaksanaannya. Daya dilambangkan dengan huruf “P” dan dinyatakan dalam watt (W). Dalam prakteknya digunakan kilowatt, megawatt, hektowatt, dll.Untuk mengukur daya suatu rangkaian, Anda perlu mengambil wattmeter. Insinyur kelistrikan menyatakan kerja arus dalam kilowatt-jam (kWh).

Hukum dasar arus listrik

Hukum Ohm. Tegangan dan arus dianggap sebagai karakteristik rangkaian listrik yang paling berguna. Salah satu ciri utama penggunaan listrik adalah transportasi energi yang cepat dari satu tempat ke tempat lain dan transfernya ke konsumen dalam bentuk yang diperlukan. Hasil kali beda potensial dan arus menghasilkan daya, yaitu jumlah energi yang dilepaskan dalam rangkaian per satuan waktu. Seperti disebutkan di atas, untuk mengukur daya pada suatu rangkaian listrik diperlukan 3 alat. Apakah mungkin untuk bertahan hanya dengan satu dan menghitung daya dari pembacaannya dan beberapa karakteristik rangkaian, seperti resistansinya? Banyak orang menyukai ide ini dan menganggapnya membuahkan hasil.

Jadi berapa hambatan suatu kawat atau rangkaian secara keseluruhan? Apakah kawat, seperti pipa air atau pipa sistem vakum, mempunyai sifat permanen yang disebut hambatan? Misalnya pada pipa, perbandingan perbedaan tekanan yang menghasilkan aliran dibagi dengan laju aliran biasanya merupakan karakteristik pipa yang konstan. Demikian pula, aliran panas dalam kawat diatur oleh hubungan sederhana yang melibatkan perbedaan suhu, luas penampang kawat, dan panjangnya. Penemuan hubungan seperti itu pada rangkaian listrik adalah hasil pencarian yang berhasil.

Pada tahun 1820-an, guru sekolah Jerman Georg Ohm adalah orang pertama yang mulai mencari hubungan di atas. Pertama-tama, dia berjuang untuk ketenaran dan ketenaran, yang memungkinkan dia untuk mengajar di universitas. Itu sebabnya ia memilih bidang penelitian yang menjanjikan keunggulan khusus.

Om adalah anak seorang mekanik, jadi dia tahu cara menggambar kawat logam dengan ketebalan berbeda, yang dia perlukan untuk eksperimen. Karena tidak mungkin membeli kawat yang sesuai pada masa itu, Om membuatnya sendiri. Selama eksperimennya, ia mencoba berbagai panjang, ketebalan berbeda, logam berbeda, dan bahkan suhu berbeda. Dia memvariasikan semua faktor ini satu per satu. Pada masa Ohm, baterai masih lemah dan menghasilkan arus yang tidak konsisten. Dalam hal ini peneliti menggunakan termokopel sebagai generator yang sambungan panasnya ditempatkan pada nyala api. Selain itu, ia menggunakan ammeter magnetik kasar, dan mengukur perbedaan potensial (Ohm menyebutnya “tegangan”) dengan mengubah suhu atau jumlah sambungan termal.

Ilmu yang mempelajari rangkaian listrik baru saja mulai berkembang. Setelah baterai ditemukan sekitar tahun 1800, baterai mulai berkembang lebih cepat. Berbagai perangkat dirancang dan diproduksi (seringkali dengan tangan), undang-undang baru ditemukan, konsep dan istilah muncul, dll. Semua ini mengarah pada pemahaman yang lebih dalam tentang fenomena dan faktor kelistrikan.

Pemutakhiran pengetahuan tentang ketenagalistrikan di satu sisi menjadi penyebab munculnya bidang baru ilmu fisika, di sisi lain menjadi landasan pesatnya perkembangan ilmu kelistrikan yaitu baterai, genset, sistem penyediaan tenaga listrik untuk penerangan. dan penggerak listrik, tungku listrik, motor listrik, dll. ditemukan, lainnya.

Penemuan Ohm sangat penting baik bagi perkembangan studi kelistrikan maupun bagi pengembangan teknik elektro terapan. Mereka memungkinkan untuk dengan mudah memprediksi sifat-sifat rangkaian listrik untuk arus searah, dan selanjutnya untuk arus bolak-balik. Pada tahun 1826, Ohm menerbitkan sebuah buku di mana ia menguraikan kesimpulan teoritis dan hasil eksperimen. Namun harapannya tidak dibenarkan, buku itu disambut dengan ejekan. Hal ini terjadi karena metode eksperimen kasar terkesan tidak menarik di era yang banyak peminatnya pada filsafat.

Dia tidak punya pilihan selain meninggalkan posisinya sebagai pengajar. Dia tidak berhasil diangkat ke universitas karena alasan yang sama. Selama 6 tahun, ilmuwan tersebut hidup dalam kemiskinan, tanpa keyakinan akan masa depan, mengalami perasaan kecewa yang pahit.

Namun lambat laun karyanya mendapat ketenaran, pertama di luar Jerman. Om dihormati di luar negeri dan mendapat manfaat dari penelitiannya. Dalam hal ini, rekan senegaranya terpaksa mengakui dia di tanah airnya. Pada tahun 1849 ia menerima jabatan profesor di Universitas Munich.

Ohm menemukan hukum sederhana yang menetapkan hubungan antara arus dan tegangan untuk seutas kawat (untuk sebagian rangkaian, untuk keseluruhan rangkaian). Selain itu, ia menyusun aturan yang memungkinkan Anda menentukan apa yang akan berubah jika Anda mengambil kawat dengan ukuran berbeda. Hukum Ohm dirumuskan sebagai berikut: kuat arus pada suatu bagian suatu rangkaian berbanding lurus dengan tegangan pada bagian tersebut dan berbanding terbalik dengan hambatan pada bagian tersebut.

hukum Joule-Lenz. Arus listrik di bagian mana pun dari rangkaian melakukan beberapa pekerjaan. Sebagai contoh, mari kita ambil bagian mana pun dari rangkaian yang di antara ujung-ujungnya terdapat tegangan (U). Menurut definisi tegangan listrik, usaha yang dilakukan ketika memindahkan satuan muatan antara dua titik adalah sama dengan U. Jika kuat arus pada suatu bagian rangkaian tertentu sama dengan i, maka dalam waktu t muatan tersebut akan lewat, dan maka usaha arus listrik pada bagian ini adalah:

A = Uit

Ungkapan ini berlaku untuk arus searah dalam hal apa pun, untuk setiap bagian rangkaian, yang mungkin berisi konduktor, motor listrik, dll. Daya arus, yaitu kerja per satuan waktu, sama dengan:

P = A/t = Ui

Rumus ini digunakan dalam sistem SI untuk menentukan satuan tegangan.

Mari kita asumsikan bahwa bagian rangkaian adalah konduktor stasioner. Dalam hal ini, semua pekerjaan akan berubah menjadi panas, yang akan dilepaskan dalam konduktor ini. Jika konduktornya homogen dan mematuhi hukum Ohm (mencakup semua logam dan elektrolit), maka:

kamu = kamu

di mana r adalah resistansi konduktor. Pada kasus ini:

A = rt2i

Hukum ini pertama kali diturunkan secara eksperimental oleh E. Lenz dan, secara independen, oleh Joule.

Perlu dicatat bahwa konduktor pemanas memiliki banyak penerapan dalam teknologi. Yang paling umum dan penting di antaranya adalah lampu pijar.

Hukum Induksi Elektromagnetik. Pada paruh pertama abad ke-19, fisikawan Inggris M. Faraday menemukan fenomena induksi magnet. Fakta ini, yang telah menjadi milik banyak peneliti, memberikan dorongan yang kuat bagi perkembangan teknik elektro dan radio.

Dalam percobaannya, Faraday menemukan bahwa ketika jumlah garis induksi magnet yang menembus permukaan yang dibatasi oleh loop tertutup berubah, timbul arus listrik di dalamnya. Ini mungkin dasar dari hukum fisika yang paling penting - hukum induksi elektromagnetik. Arus yang terjadi pada rangkaian disebut induksi. Karena kenyataan bahwa arus listrik timbul dalam suatu rangkaian hanya ketika muatan bebas terkena gaya luar, maka dengan perubahan fluks magnet yang melewati permukaan suatu rangkaian tertutup, gaya-gaya luar yang sama ini muncul di dalamnya. Aksi gaya luar dalam fisika disebut gaya gerak listrik atau ggl induksi.

Induksi elektromagnetik juga muncul pada konduktor terbuka. Ketika sebuah konduktor melintasi garis gaya magnet, tegangan muncul di ujungnya. Alasan munculnya tegangan tersebut adalah ggl induksi. Jika fluks magnet yang melewati loop tertutup tidak berubah, maka tidak ada arus induksi yang muncul.

Dengan menggunakan konsep “ggl induksi”, kita dapat membahas hukum induksi elektromagnetik, yaitu ggl induksi dalam rangkaian tertutup sama besarnya dengan laju perubahan fluks magnet yang melalui permukaan yang dibatasi oleh rangkaian tersebut.

aturan Lenz. Seperti yang telah kita ketahui, arus induksi timbul pada suatu penghantar. Tergantung pada kondisi kemunculannya, ia memiliki arah yang berbeda. Pada kesempatan ini, fisikawan Rusia Lenz merumuskan aturan berikut: arus induksi yang timbul pada rangkaian tertutup selalu mempunyai arah sedemikian rupa sehingga medan magnet yang ditimbulkannya tidak memungkinkan fluks magnet berubah. Semua ini menyebabkan munculnya arus induksi.

Arus induksi, seperti arus lainnya, memiliki energi. Artinya jika terjadi arus induksi maka timbul energi listrik. Menurut hukum kekekalan dan transformasi energi, energi tersebut di atas hanya dapat timbul karena banyaknya energi dari beberapa jenis energi lain. Dengan demikian, aturan Lenz sepenuhnya sesuai dengan hukum kekekalan dan transformasi energi.

Selain induksi, apa yang disebut induksi diri juga dapat muncul pada kumparan. Esensinya adalah sebagai berikut. Jika timbul arus pada kumparan atau kekuatannya berubah, maka muncullah medan magnet yang berubah. Dan jika fluks magnet yang melewati kumparan berubah, maka timbul gaya gerak listrik di dalamnya, yang disebut ggl induksi diri.

Menurut aturan Lenz, ggl induktif diri ketika rangkaian ditutup mengganggu kekuatan arus dan mencegahnya meningkat. Ketika rangkaian dimatikan, ggl induktif sendiri mengurangi kekuatan arus. Jika kuat arus dalam kumparan mencapai nilai tertentu, medan magnet berhenti berubah dan ggl induksi diri menjadi nol.

Mengisi daya saat bergerak. Hal ini dapat berupa pelepasan listrik statis secara tiba-tiba, seperti petir. Atau bisa juga berupa proses terkontrol pada generator, baterai, tenaga surya, atau sel bahan bakar. Hari ini kita akan membahas konsep “arus listrik” dan kondisi keberadaan arus listrik.

Energi listrik

Sebagian besar listrik yang kita gunakan berasal dalam bentuk arus bolak-balik dari jaringan listrik. Itu dibuat oleh generator yang bekerja sesuai dengan hukum induksi Faraday, yang menyebabkan perubahan medan magnet dapat menginduksi arus listrik dalam suatu konduktor.

Generator memiliki kumparan kawat berputar yang melewati medan magnet saat berputar. Saat kumparan berputar, kumparan membuka dan menutup relatif terhadap medan magnet dan menciptakan arus listrik yang berubah arah pada setiap putaran. Arus melewati siklus penuh bolak-balik 60 kali per detik.

Generator dapat digerakkan oleh turbin uap yang dipanaskan dengan batu bara, gas alam, minyak, atau reaktor nuklir. Dari generator, arus melewati serangkaian transformator, dimana tegangannya meningkat. Diameter kabel menentukan jumlah dan intensitas arus yang dapat dibawanya tanpa terlalu panas dan kehilangan energi, dan tegangan hanya dibatasi oleh seberapa baik saluran tersebut diisolasi dari tanah.

Menarik untuk dicatat bahwa arus hanya dibawa oleh satu kawat dan bukan dua. Kedua sisinya ditetapkan sebagai positif dan negatif. Namun, karena polaritas arus bolak-balik berubah 60 kali per detik, arus tersebut memiliki nama lain - panas (saluran listrik utama) dan ground (berjalan di bawah tanah untuk melengkapi rangkaian).

Mengapa arus listrik dibutuhkan?

Ada banyak kegunaan arus listrik: dapat menerangi rumah Anda, mencuci dan mengeringkan pakaian Anda, mengangkat pintu garasi Anda, membuat air mendidih dalam ketel dan mengaktifkan barang-barang rumah tangga lainnya yang membuat hidup kita lebih mudah. Namun, kemampuan arus untuk mengirimkan informasi menjadi semakin penting.

Saat tersambung ke Internet, komputer hanya menggunakan sebagian kecil arus listrik, tetapi tanpanya orang modern tidak dapat membayangkan kehidupan mereka.

Konsep arus listrik

Ibarat aliran sungai, aliran molekul air, arus listrik adalah aliran partikel bermuatan. Apa penyebabnya, dan mengapa tidak selalu mengarah ke arah yang sama? Ketika mendengar kata "mengalir", apa yang terlintas di benak Anda? Mungkin itu akan menjadi sungai. Ini adalah asosiasi yang baik karena karena alasan inilah arus listrik mendapatkan namanya. Hal ini sangat mirip dengan aliran air, namun bukannya molekul air bergerak sepanjang saluran, partikel bermuatan bergerak sepanjang konduktor.

Di antara syarat-syarat yang diperlukan bagi adanya arus listrik, ada suatu titik yang memerlukan adanya elektron. Atom dalam bahan konduktif memiliki banyak partikel bermuatan bebas yang mengambang di sekitar dan di antara atom. Pergerakannya acak, jadi tidak ada aliran ke segala arah. Apa yang diperlukan agar arus listrik ada?

Syarat adanya arus listrik antara lain adanya tegangan. Ketika diterapkan pada konduktor, semua elektron bebas akan bergerak ke arah yang sama, menciptakan arus.

Penasaran dengan arus listrik

Yang menarik adalah ketika energi listrik ditransfer melalui konduktor dengan kecepatan cahaya, elektron itu sendiri bergerak jauh lebih lambat. Faktanya, jika Anda berjalan perlahan di samping kabel konduktif, kecepatan Anda akan 100 kali lebih cepat daripada kecepatan elektron. Hal ini disebabkan fakta bahwa mereka tidak perlu melakukan perjalanan jarak jauh untuk saling mentransfer energi.

Arus searah dan bolak-balik

Saat ini, dua jenis arus yang berbeda banyak digunakan - searah dan bolak-balik. Yang pertama, elektron bergerak dalam satu arah, dari sisi “negatif” ke sisi “positif”. Arus bolak-balik mendorong elektron maju mundur, mengubah arah aliran beberapa kali per detik.

Generator yang digunakan pada pembangkit listrik untuk menghasilkan listrik dirancang untuk menghasilkan arus bolak-balik. Anda mungkin tidak pernah memperhatikan bahwa lampu di rumah Anda benar-benar berkedip karena arah arus berubah, namun hal ini terjadi terlalu cepat untuk dideteksi oleh mata Anda.

Apa syarat adanya arus listrik searah? Mengapa kita membutuhkan kedua tipe tersebut dan mana yang lebih baik? Ini adalah pertanyaan bagus. Fakta bahwa kita masih menggunakan kedua jenis arus ini menunjukkan bahwa keduanya memiliki tujuan tertentu. Pada abad ke-19, sudah jelas bahwa transmisi listrik yang efisien dalam jarak jauh antara pembangkit listrik dan rumah hanya mungkin dilakukan pada tegangan yang sangat tinggi. Namun masalahnya adalah mengirimkan tegangan yang sangat tinggi sangat berbahaya bagi manusia.

Solusi dari masalah ini adalah dengan mengurangi ketegangan di luar rumah sebelum mengirimkannya ke dalam. Sampai saat ini, arus listrik searah digunakan untuk transmisi jarak jauh, terutama karena kemampuannya untuk dengan mudah diubah menjadi tegangan lain.

Bagaimana cara kerja arus listrik?

Syarat adanya arus listrik antara lain adanya partikel bermuatan, penghantar, dan tegangan. Banyak ilmuwan telah mempelajari listrik dan menemukan bahwa ada dua jenis listrik: statis dan arus.

Yang kedua inilah yang memainkan peran besar dalam kehidupan sehari-hari setiap orang, karena mewakili arus listrik yang melewati rangkaian. Kami menggunakannya setiap hari untuk memberi daya pada rumah kami dan banyak lagi.

Apa itu arus listrik?

Ketika muatan listrik bersirkulasi dalam suatu rangkaian dari satu tempat ke tempat lain, arus listrik tercipta. Syarat adanya arus listrik, selain partikel bermuatan, juga adanya penghantar. Paling sering itu adalah kawat. Rangkaiannya merupakan rangkaian tertutup yang mengalirkan arus dari sumber listrik. Saat sirkuit terbuka, dia tidak dapat menyelesaikan perjalanannya. Misal, saat lampu di ruangan Anda mati, rangkaiannya terbuka, namun bila rangkaiannya tertutup, lampunya menyala.

Kekuatan saat ini

Kondisi adanya arus listrik pada suatu penghantar sangat dipengaruhi oleh karakteristik tegangan seperti daya. Ini adalah ukuran berapa banyak energi yang digunakan selama periode waktu tertentu.

Ada banyak satuan berbeda yang dapat digunakan untuk menyatakan karakteristik ini. Namun daya listrik hampir diukur dalam watt. Satu watt sama dengan satu joule per detik.

Muatan listrik bergerak

Apa syarat adanya arus listrik? Hal ini dapat berupa pelepasan listrik statis secara tiba-tiba, seperti kilat atau percikan api akibat gesekan dengan kain wol. Namun yang lebih sering terjadi, ketika kita berbicara tentang arus listrik, kita berbicara tentang bentuk listrik yang lebih terkontrol yang membuat lampu menyala dan peralatan dapat berfungsi. Sebagian besar muatan listrik dibawa oleh elektron negatif dan proton positif di dalam atom. Namun, yang terakhir ini sebagian besar tidak bergerak di dalam inti atom, sehingga pekerjaan mentransfer muatan dari satu tempat ke tempat lain dilakukan oleh elektron.

Elektron dalam bahan penghantar seperti logam sebagian besar bebas berpindah dari satu atom ke atom lainnya sepanjang pita konduksinya, yang merupakan orbit elektron tertinggi. Gaya gerak listrik atau tegangan yang cukup menimbulkan ketidakseimbangan muatan yang dapat menyebabkan elektron mengalir melalui suatu penghantar dalam bentuk arus listrik.

Jika kita analogikan dengan air, maka ambil contoh pipa. Ketika kita membuka katup di salah satu ujungnya agar air dapat mengalir ke dalam pipa, kita tidak perlu menunggu sampai air tersebut mengalir sampai ke ujung. Kita mendapatkan air di ujung yang lain hampir seketika karena air yang masuk mendorong air yang sudah ada di dalam pipa. Hal ini terjadi bila ada arus listrik pada kawat.

Arus listrik : syarat adanya arus listrik

Arus listrik biasanya dianggap sebagai aliran elektron. Ketika kedua ujung baterai dihubungkan satu sama lain menggunakan kawat logam, massa bermuatan ini melewati kawat dari salah satu ujung (elektroda atau kutub) baterai ke ujung lainnya. Jadi, sebutkan syarat-syarat adanya arus listrik:

1. Partikel bermuatan.
2. Konduktor.
3. Sumber tegangan.

Namun, tidak semuanya sesederhana itu. Kondisi apa yang diperlukan untuk adanya arus listrik? Pertanyaan ini dapat dijawab secara lebih rinci dengan mempertimbangkan ciri-ciri berikut:

• Beda potensial (tegangan). Ini adalah salah satu syarat wajib. Harus ada beda potensial antara 2 titik tersebut, artinya gaya tolak menolak yang ditimbulkan oleh partikel bermuatan di suatu tempat harus lebih besar daripada gaya tolak menolak di titik lain. Sumber tegangan, pada umumnya, tidak terdapat di alam, dan elektron didistribusikan secara merata di lingkungan. Namun demikian, para ilmuwan berhasil menemukan jenis perangkat tertentu di mana partikel bermuatan ini dapat terakumulasi, sehingga menciptakan tegangan yang sangat diperlukan (misalnya, pada baterai).
• Hambatan listrik (konduktor). Inilah syarat penting kedua yang diperlukan bagi adanya arus listrik. Ini adalah jalur yang dilalui partikel bermuatan. Hanya bahan yang memungkinkan elektron bergerak bebas yang bertindak sebagai konduktor. Mereka yang tidak memiliki kemampuan ini disebut isolator. Misalnya, kawat logam akan menjadi konduktor yang sangat baik, sedangkan selubung karetnya akan menjadi isolator yang sangat baik.

Setelah mempelajari dengan cermat kondisi kemunculan dan keberadaan arus listrik, manusia mampu menjinakkan unsur kuat dan berbahaya ini dan mengarahkannya untuk kepentingan umat manusia.

Induksi elektromagnetik ditemukan oleh Michael Faraday pada tahun 1831. Ia menemukan bahwa gaya gerak listrik yang timbul dalam rangkaian penghantar tertutup sebanding dengan laju perubahan fluks magnet yang melalui permukaan yang dibatasi oleh rangkaian tersebut. Besarnya EMF tidak bergantung pada apakah penyebab perubahan fluks tersebut adalah perubahan medan magnet itu sendiri atau pergerakan rangkaian (atau bagiannya) dalam medan magnet. Arus listrik yang ditimbulkan oleh ggl ini disebut arus induksi.

Hukum Faraday Menurut hukum induksi elektromagnetik Faraday, gaya gerak listrik yang bekerja sepanjang rangkaian yang dipilih secara sewenang-wenang Tanda minus dalam rumus mencerminkan aturan Lenz, dinamai menurut fisikawan Rusia E. H. Lenz: Arus induksi yang timbul dalam rangkaian penghantar tertutup memiliki arah sebagai berikut , bahwa medan magnet yang ditimbulkannya melawan perubahan fluks magnet yang menimbulkan arus.

Fluks magnet Dalam medan magnet seragam, besar vektor induksi sama dengan B, ditempatkan loop tertutup datar dengan luas S. Garis normal n terhadap bidang kontur membentuk sudut a dengan arah vektor induksi magnet B ( lihat Gambar 1). Fluks magnet yang melalui permukaan adalah besaran Ф, ditentukan oleh hubungan: Ф = В·S·cos a. Satuan pengukuran fluks magnet dalam sistem SI adalah 1 Weber (1 Wb).

GGL induksi pada suatu konduktor yang bergerak Biarkan sebuah konduktor dengan panjang L bergerak dengan kecepatan V dalam medan magnet seragam, melintasi garis-garis gaya. Muatan-muatan pada konduktor bergerak bersama konduktor. Muatan yang bergerak dalam medan magnet dikenai gaya Lorentz. Elektron bebas dipindahkan ke salah satu ujung konduktor, dan muatan positif yang tidak terkompensasi tetap berada di ujung lainnya. Perbedaan potensial muncul, yang mewakili ggl induksi ei. Nilainya dapat ditentukan dengan menghitung usaha yang dilakukan gaya Lorentz ketika memindahkan muatan sepanjang konduktor: ei = A/q = F·L/q. Oleh karena itu ei = B·V·L·sin a.

Induksi diri Induksi diri adalah kasus khusus dari berbagai manifestasi induksi elektromagnetik. Mari kita perhatikan rangkaian yang terhubung ke sumber arus (Gbr. 6). Arus listrik I mengalir sepanjang rangkaian, arus ini menimbulkan medan magnet pada ruang sekitarnya. Akibatnya, rangkaian tersebut ditembus oleh fluks magnetnya sendiri F. Jelasnya, fluks magnetnya sendiri sebanding dengan arus dalam rangkaian yang menimbulkan medan magnet: Ф = L·I. Faktor proporsionalitas L disebut induktansi loop. Induktansi bergantung pada ukuran, bentuk konduktor, dan sifat magnetik medium. Satuan SI untuk induktansi adalah 1 Henry (H). Jika arus dalam rangkaian berubah, maka fluks magnet intrinsik Fs juga berubah. Perubahan nilai Fs menyebabkan munculnya ggl induksi pada rangkaian. Fenomena ini disebut induksi diri, dan nilai yang sesuai adalah ggl induksi diri eiс. Dari hukum induksi elektromagnetik diperoleh eiс = dФс/dt. Jika L = konstanta, maka eiс= - L·dI/dt.

Transformator Transformator adalah perangkat elektromagnetik statis dengan dua (atau lebih) belitan, paling sering dirancang untuk mengubah arus bolak-balik dari satu tegangan menjadi arus bolak-balik dari tegangan lain. Konversi energi pada transformator dilakukan oleh medan magnet bolak-balik. Transformator banyak digunakan dalam transmisi energi listrik jarak jauh, distribusinya antar penerima, serta dalam berbagai perangkat penyearah, penguatan, persinyalan, dan lainnya.

Transformator daya Transformator daya mengubah arus bolak-balik dari satu tegangan menjadi arus bolak-balik dari tegangan lain untuk menyuplai listrik kepada konsumen. Tergantung pada tujuannya, jumlahnya bisa bertambah atau berkurang. Dalam jaringan distribusi, biasanya digunakan transformator step-down tiga fase dua belitan, yang mengubah tegangan 6 dan 10 kV menjadi tegangan 0,4 kV.

Trafo Arus Trafo arus adalah suatu alat bantu yang arus sekundernya praktis sebanding dengan arus primer dan dirancang untuk menghubungkan alat ukur dan relai ke rangkaian listrik arus bolak-balik. Transformator arus digunakan untuk mengubah arus dengan nilai dan tegangan berapa pun menjadi arus yang sesuai untuk diukur dengan instrumen standar (5 A), memberi daya pada belitan arus relai, perangkat pemutus, serta perangkat isolasi dan personel pengoperasiannya dari tegangan tinggi.

Trafo tegangan instrumen Trafo tegangan instrumen adalah trafo perantara yang melaluinya alat ukur dinyalakan pada tegangan tinggi. Berkat ini, alat ukur diisolasi dari jaringan, yang memungkinkan untuk menggunakan instrumen standar (dengan skala yang dinilai ulang) dan sehingga memperluas batas tegangan yang diukur. Transformator tegangan digunakan baik untuk mengukur tegangan, daya, energi, dan untuk memberi daya pada sirkuit otomasi, alarm, dan perlindungan relai saluran listrik dari gangguan tanah. Dalam beberapa kasus, trafo tegangan dapat digunakan sebagai trafo daya step-down berdaya rendah atau sebagai trafo uji step-up (untuk menguji isolasi perangkat listrik)

Klasifikasi trafo tegangan Trafo tegangan berbeda: a) berdasarkan jumlah fasa - fasa tunggal dan tiga fasa; b) menurut jumlah belitan, dua belitan dan tiga belitan; c) menurut kelas ketelitian, yaitu menurut nilai kesalahan yang diperbolehkan; d) dengan metode pendinginan, transformator dengan pendingin oli (oli), dengan pendingin udara alami (kering dan insulasi cor); e) menurut jenis instalasi untuk instalasi dalam ruangan, untuk instalasi luar ruangan dan untuk switchgear lengkap (switchgear)

Klasifikasi trafo arus Trafo arus diklasifikasikan menurut berbagai kriteria: 1. Menurut tujuannya, trafo arus dapat dibagi menjadi pengukur, proteksi, perantara (untuk memasukkan alat ukur pada rangkaian arus proteksi relai, untuk menyamakan arus pada rangkaian proteksi diferensial, dll.) dan laboratorium (akurasi tinggi, serta dengan banyak rasio transformasi). 2. Menurut jenis pemasangannya, trafo arus dibedakan: a) untuk pemasangan di luar ruangan (pada switchgear terbuka); b) untuk pemasangan di dalam ruangan; c) terpasang pada perangkat dan mesin listrik: sakelar, transformator, generator, dll.; d) penutup atas ditempatkan di atas selongsong (misalnya, pada input tegangan tinggi transformator daya); e) portabel (untuk pengukuran kontrol dan uji laboratorium). 3. Menurut desain belitan primer, transformator arus dibagi menjadi: a) multi-belitan (kumparan, belitan loop, dan belitan angka delapan); b) putaran tunggal (batang); c) ban.

4. Menurut cara pemasangannya, trafo arus untuk pemasangan di dalam dan luar ruangan dibagi menjadi: a) feed-through; b) mendukung. 5. Berdasarkan insulasinya, trafo arus dapat dibagi menjadi beberapa kelompok: a) dengan insulasi kering (porselen, Bakelite, insulasi epoksi cor, dll); b) dengan insulasi kertas-minyak dan dengan insulasi kertas-minyak kapasitor; c) diisi dengan senyawa. 6. Menurut jumlah tahapan transformasi, transformator arus dibedakan: a) satu tahap; b) dua tahap (cascade). 7. Transformator dibedakan berdasarkan tegangan operasinya: a) untuk tegangan pengenal di atas 1000 V; b) untuk tegangan pengenal hingga 1000 V.

Generator energi listrik Arus listrik dihasilkan dalam generator - perangkat yang mengubah energi dari satu jenis atau lainnya menjadi energi listrik. Generator termasuk sel galvanik, mesin elektrostatik, thermopiles, panel surya, dll. Ruang lingkup penerapan masing-masing jenis generator listrik ditentukan oleh karakteristiknya. Jadi, mesin elektrostatis menciptakan beda potensial yang tinggi, tetapi tidak mampu menghasilkan arus yang signifikan dalam rangkaian. Sel galvanik dapat menghasilkan arus yang besar, namun durasi kerjanya pendek. Peran utama di zaman kita dimainkan oleh generator arus bolak-balik induksi elektromekanis. Pada generator ini, energi mekanik diubah menjadi energi listrik. Tindakan mereka didasarkan pada fenomena induksi elektromagnetik. Generator semacam itu memiliki desain yang relatif sederhana dan memungkinkan diperolehnya arus besar pada tegangan yang cukup tinggi

Generator Arus Bolak-balik Generator arus bolak-balik (alternator) adalah suatu alat elektromekanis yang mengubah energi mekanik menjadi energi listrik arus bolak-balik. Generator termasuk sel galvanik, mesin elektrostatik, thermopiles, panel surya, dll. Ruang lingkup penerapan masing-masing jenis generator listrik ditentukan oleh karakteristiknya. Jadi, mesin elektrostatis menciptakan beda potensial yang tinggi, tetapi tidak mampu menghasilkan arus yang signifikan dalam rangkaian.