30 November2017
PROSIDINGSKF2017
Pengamatan Fenomena Efek Arus Eddy menggunakan
Bantuan Sensor Magnet pada Smartphone
Juwansyah Sasmita1, Hanifah Harudini1, Dadang Suhendra1 dan Ferry
Iskandar 1,a)
1Laboratorium Fisika Listrik dan Magnet,
Fakultas Matematika dan Ilmu Pengetahuan Alam, Institut Teknologi Bandung,
Jl. Ganesha no. 10 Bandung, Indonesia, 40132
a)[email protected] (corresponding author)
Abstrak
Arus Eddy merupakan arus pusar yang timbul karena adanya perubahan medan magnet yang menembus
permukaan logam nonmagnetik, hal ini menyebabkan adanya medan magnet induksi yang arahnya
berlawanan dengan arah medan magnet sumber dan efek arus eddy ini menyebabkan pengereman.
Fenomena Efek Arus Eddy merupakan salah satu mata pelajaran yang menjadi bahan pengajaran dalam
praktikum fisika di perguruan tinggi, namun banyaknya praktikum yang digunakan belum bisa menyajikan
data real time yang dapat menunjukan fenomena Efek Arus Eddy secara sederhana dengan alat yang relatif
murah, oleh karena itu untuk mendukung pratikum ini kami mengembangkan modul praktikum pada
peristiwa Arus Eddy dengan bantuan sensor magnet pada Smartphone. Dalam praktikum telah dapat diamati
fenomena Efek Arus Eddy yang mengakibatkan adanya perubahan kecepatan suatu magnet yang
menggelinding diantara dua buah konduktor non magnetik yang terukur oleh sensor magnet pada
Smartphone dengan nilai konstanta redaman magnetik yang didapat yaitu sebesar (0,086 ± 0.0051)Ns/m.
Perhitungan yang dilakukan yaitu sesuai dengan persamaan Hukum II Newton pada bidang miring dengan
penambahan konstanta redaman magnetik.
Kata-kata kunci: Fenomena Efek Arus Eddy, Smartphone, konstanta redaman magnetik,
PENDAHULUAN
Penggunaan Smartphone di dunia semakin meningkat dan hal ini juga diikuti di Indonesia yang diprediksi
bahwa 2019 akan lebih dari 50% penduduk Indonesia yang menggunakan Smartphone [1]. Hal ini
dikarenakan pengembangan sistem operasi pada Smartphone semakin meningkat pesat, salah satu sistem
operasi Smartphone ini yaitu Android.. Sensor- sensor yang terpasang pada Smartphone inilah yang banyak
digunakan untuk berbagai macam eksperimen fisika sehingga dapat membantu dalam media pembelajaran
[2].Pemanfaatan Smartphone di sekolah dan universitas tentunya menjadi suatu hal yang menarik bagi pelajar
dan mahasiswa untuk menyadari bahwa Smartphone yang digunakan dapat membantu dalam melakukan
eksperimen fisika dengan mudah dan sederhana sehingga mampu menumbuhkan minat bagi pelajar dan
pengajar.
Berbagai eksperimen fisika dengan memanfaatkan Smartphone tentunya sudah mulai banyak digunakan,
seperti halnya dengan memanfaatkan sensor accelerator [2],[3], dan sensor cahaya [3], namun kelemahanya
yaitu Smartphone harus terpasang sebagai objek bendanya sehingga eksperimen dirasa kurang fleksibel
karena keterbatasan objek benda yang digunakan. Tema yang dipilih dalam penelitian ini yaitu fenomena
efek arus eddy dengan meninjau eksperimen secara mekanik, tema ini dipilih dikarenakan beberapa
eksperimen yang menunjukan fenomena efek arus eddy masih kurang dalam segi pengambilan data dan
ISBN: 978-602-61045-3-3 260
30 November2017
PROSIDINGSKF2017
)1(
1
2mR
IA
b
mgv
sin
kebanyakan hanya memperlihatkan secara demonstrasi saja, adapun eksperimen efek arus eddy lainnya yang
dapat menghasilkan data diperlukan peralatan yang kurang sederhana dan relatif lebih mahal [4], adapun
penelitian yang akan kami lakukan yaitu bertujuan agar dapat digunakan secara fleksibel, sederhana dan
murah.
PERHITUNGAN KONSTANTA REDAMAN MAGNETIK
Solusi perhitungan pada kasus benda (silinder magnet) yang bergerak di bidang miring yang terdapat logam
konduktor non magnetik (temabaga) diambil dari persamaan Hukum 2 Newton dengan adanya penambahan
konstanta redaman magnetik seperti berikut:
(1)
keterangan:
m = massa (kg)
v = kecepatan (m/s)
g = gravitasi (m/s2)
I = momen inersia (kg m2)
a = percepatan (m/s2)
b = konstanta redaman magnetik (Ns/m)
dengan memisalkan maka:
(2)
Solusi untuk menyelesaikan persamaan diferensial ini dengan kondisi awal v(0) = 0 sehingga menghasilkan
persamaan kecepatan fungsi waktu:
(3)
dengan nilai waktu konstan (untuk mencapai kecepatan terminal) τ dan kecepatan terminal v adalah:
, (4)
dan dari persamaan di atas akan didapatkan jarak (s) dengan persamaan sebagai berikut:
. (5)
Ab
m
),1(
t
evv
)1(
t
et
vs
bv, R
a I mg
dt
dv m
2 sin ) (
0 sin Ag v m
b A
dt
dv
ISBN: 978-602-61045-3-3 261
30 November2017
PROSIDINGSKF2017
METODE PENELITIAN
Percobaan dilakukan menggunakan Smartphone android RedMi A4, aplikasi Toolsbox Magnetometer,
software origin 8.0, magnet Neodymium silinder massa 9 g, tebal 4 mm, dan diameter 18 mm, plat tembaga
dengan tebal 1,4 mm, panjang dan lebar 40 x 5 cm, lintasan yang terbuat dari akrilik. Rangkaian percobaan
dapat dilihat pada gambar 1 berikut:
Gambar 1. Skema alat percobaan Fenomena Efek Arus Eddy.
Variasi yang dilakukan dalam percobaan ini yaitu variasi jarak (posisi sensor) yang terdiri dari 8,5cm ,12cm,
15cm, 17cm, 20,5cm dilakukan pengulangan sebanyak 5 kali setiap posisi dengan sudut yang digunakan
12,5o hal ini dilakukan sebanyak dua kali percobaan yaitu saat percobaan pertama yaitu tanpa tembaga dan
percobaan kedua lintasan dipasang tembaga. Data yang diambil yaitu nilai waktu saat medan magnet (B)
maksimum yang ditunjukan secara realtime pada sensor magnet di Smartphone.
HASIL PERHITUNGAN DAN PERBANDINGAN DENGAN TEORI
Eksperimen dilakukan dengan mengambil data waktu saat nilai medan magnet pada Smartphone
bernilai maksimum. Data hasil eksperimen menggunakan sensor magnet pada Smartphone dapat di lihat
dalam grafik berikut:
Gambar 2. Data Hasil Eksperimen perbandingan lintasn Tanpa Tembaga dan Ada Tembaga.
ISBN: 978-602-61045-3-3 262
30 November2017
PROSIDINGSKF2017
Dari data hasil eksperimen yaitu pada gambar 2 terlihat bahwa ketika menambahkan tembaga pada lintasan
menghasilkan grafik posisi terhadap waktu yang medekati linier, hal ini dikarenakan adanya fenomena efek
arus eddy yang membuat pergerakan magnet (benda) diperlambat dan menghasilkan kecepatan terminal pada
waktu tertentu. Perubahan pergerakan magnet (benda) saat diberi tembaga dan tidak diberi tembaga dapat
terlihat perbedaannya pada gambar 4.
/
Gambar 3. Grafik Hasil Fitting Data Eksperimen pada Sudut 12,5o (a) tanpa tembaga (b) ada tembaga.
Hasil fitting dilakukan sama pada sudut lainnya dengan persamaan (B*C)*((x/C)-1+exp(-x/C) dan
didapat nilai B yang dianalogikan dengan persamaan (5) sehingga didapat nilai B = vז = Kecepatan
Terminal yang mempunyai nilai 0,221 ± 0,013 m/s. Berdasarkan nilai yang didapat tersebut, kemudian
subtitusi ke persamaan (4), sehingga nilai konstanta redamannya adalah:
(0,086 ± 0.0051)Ns/m.
Nilai ini tidak jauh berbeda jika dibandingkan dengan literatur lainnya yang menghitung konstanta
redaman magnetik [5].
KESIMPULAN
Kami telah berhasil membuat alat sederhana yang dapat membantu dalam mengamati fenomena efek arus
eddy yaitu terjadinya perlambatan ketika lintasan diberi tembaga, menghasilkan grafik posisi terhadap
waktu yang menujukan adanya kecepatan terminal, hasil grafik hubungan medan terhadap waktu saat ada
tembaga menghasilkan luas dibawah kurva yang lebih besar dan didapat nilai konstanta redaman
magnetik sebesar (0.086 ± 0.0051) Ns/m.
REFERENSI
1. “Pengguna Smartphone di Indonesia 2016-2019 - Databoks.” [Online]. Available:
https://databoks.katadata.co.id/datapublish/2016/08/08/pengguna-Smartphone-di-indonesia-2016-
2019. [Accessed: 19-Dec-2017].
2. A. Mazzella and I. Testa, “An investigation into the effectiveness of Smartphone experiments on
students’ conceptual knowledge about acceleration,” Phys. Educ., vol. 51, no. 5, p. 55010, 2016.
3. J. A. Sans, F. J. Manjón, A. L. J. Pereira, J. A. Gomez-Tejedor, and J. A. Monsoriu, “Oscillations
studied with the Smartphone ambient light sensor,” Eur. J. Phys., vol. 34, no. 6, p. 1349, 2013.
4. G. Donoso, C. L. Ladera, and P. Martín, “Magnet fall inside a conductive pipe: motion and the role
of the pipe wall thickness,” Eur. J. Phys., vol. 30, no. 4, p. 855, 2009.
ba
ISBN: 978-602-61045-3-3 263
30 November2017
PROSIDINGSKF2017
5. J. A. Molina-Bolivar and A. J. Abella-Palacios, “A laboratory activity on the eddy current brake,”
Eur. J. Phys., vol. 33, no. 3, p. 697, 2012.
ISBN: 978-602-61045-3-3 264