Konsep Transformator Lengkap – Materi Fisika Kelas 12

Halo Sobat Zenius!
Kali ini gue akan bahas topik mengenai konsep, fungsi, dan cara kerja transformator.  Nah untuk lebih lengkapnya elo bisa baca artikel ini sampai selesai ya!

Sebelum mulai nih, elo pasti sering lihat gambar di atas kan? Biasanya benda itu sering kita temui di jalan-jalan. Benda itu sering disebut trafo. Nah, benda itulah yang  akan kita bahas pada artikel kali ini.

Pengertian Transformator

Transformator adalah alat listrik yang berfungsi untuk mengubah taraf suatu tegangan Alternating Current (AC) ke taraf yang lain sesuai kebutuhannya. Transformator bekerja berdasarkan prinsip induksi elektromagnetik. Transformator dapat memindahkan listrik antara dua buah rangkaian melalui induksi elektromagnetik.

Transformator bisa besar banget seperti gambar pertama tadi, tapi ada juga yang kecil seperti yang ada dalam charger handphone elo. Trafo memiliki perbedaan dari sisi bentuk dan ukuran, namun masih memiliki prinsip kerja yang sama yaitu menaik turunkan tegangan listrik.

Fungsi Transformator

Apa fungsi dari transformator? Transformator berguna untuk menaik-turunkan tegangan AC. Ingat ya, transformator hanya bisa mengubah tegangan AC bukan DC. Itulah  fungsi utama transformator. Contohnya adalah charger handphone elo. Coba cek deh di charger handphone elo, di sana ada tulisan tuh misalnya kayak gini input AC: 220 Volt dan Outputnya DC 5 Volt, nah yang mengubah tegangan dari 220 volt ke DC 5 volt nya itu adalah kerja dari trafo.

Contoh lainya adalah tegangan listrik di rumah elo yang sebesar 220V akan digunakan untuk mengecas laptop, Nah karena laptop hanya bisa menahan 19V, maka kita perlu turunkan tegangan yang diterima laptop dari daya listrik rumah, bagaimana caranya? Caranya yakni dengan bantuan transformator. Transformator yang ada di dalam charger laptop akan menurunkan tegangan listrik rumah yang tadinya 229V menjadi 19V, sehingga listrik rumah bisa diterima oleh laptop. 

Rumus Transformator

Transformator bekerja menggunakan prinsip induksi elektromagnetik GGL (Gaya Gerak Listrik) induksi. 

Ini dia rumusnya: 

Keterangan: 

N  = Jumlah lilitan

DF = Fluks magnetik

Dt = Perubahan waktu/selang waktu

V = GGL Induksi 

Seperti yang udah gue jelasin sebelumnya bahwa arus yang bekerja pada transformator itu arus AC (arus yang bolak-balik). 

Arus biasa aja itu akan menciptakan medan magnet. Ingat, sebuah kawat lurus yang dialiri dengan arus listrik akan menghasilkan medan magnet. Nah sekarang kalau seandainya arusnya itu berubah ubah, maka medan magnet yang diciptakan akan berubah-ubah juga. 

Kata Faraday perubahan medan yang berubah-ubah ini akan menciptakan arus induksi. 

Nah, yang perlu kalian pahami adalah V itu sebanding dengan lilitannya, semakin banyak lilitan maka V nya akan semakin besar. Kesimpulan rumus transformator seperti ini: 

Keterangan:

Vp = tegangan primer

Vs = tegangan sekunder

Np = jumlah lilitan primer

Ns = jumlah lilitan sekunder

Baca Juga:

4 Rumus Daya Listrik dalam Fisika Beserta 3 Contoh Soal

Bagian-Bagian Transformator

Berikut adalah bagian-bagian transformator yang bisa kita identifikasi, yaitu:

1. Kumparan Primer (Np) yaitu tempat dimana tegangan awal masuk ke transformator.
2. Kumparan Sekunder (Ns), pada bagian inilah dialirkan tegangan hasil.
3. Inti Besi ( iron core) bagian ini terbuat dari lapisan plat dinamo yang tersusun berlapis-lapis. Fungsi dari iron core ini supaya magnetik fluks mengalir tepat sasaran dan meningkatkan efisiensi.

Prinsip Kerja Transformator

Bagaimana cara kerja transformator? Seperti yang udah gue kasih tau sebelumnya bahwa transformator ini bekerja menggunakan prinsip induksi elektromagnetik GGL induksi. Trafo dapat mengubah tegangan bergantung dengan jumlah lilitan pada kawatnya. Untuk transformator sederhana pada dasarnya terdiri dari 2 lilitan, yakni kumparan primer dan sekunder.

Sebuah transformator dapat mentransmisikan energi. Arti dari mentransmisikan energi adalah ada energi yang masuk melalui kapas transformator dan ada energi yang keluar. Nah biasanya di proses transmisi ini ada energi yang hilang, makanya perlu kita menghitung efisiensi dari transformator. Berikut rumus menghitung efisiensi dari transformator:

Berdasarkan efisiensinya, transformator dibagi menjadi dua yaitu transformator ideal dan transformator tak ideal.

Transformator Ideal 

Transformator ideal adalah transformator yang efisiensinya 100% artinya Pprimer=Pskunder seperti penjelasan rumus di atas. Transformator ideal energi masuk sama dengan daya yang keluar, jadi nggak ada energi yang hilang. Sayangnya, transformator ini kita tidak menemui di dunia nyata.

Transformator Tak Ideal 

Sementara transformator tak ideal efisiensinya 0-100 % yang mana daya yang keluar itu Psekunder < dari energi yang masuk, pada proses pentransmisian energi terdapat energi yang hilang.  

Nah gimana? Elo sudah cukup paham kan dengan beberapa konsep transformator dasar yang udah gue jelasin di atas? Nah itu masih belum cukup tuh sob! Yuk kita lanjut pembahasan kali ini ke jenis transformator

Jenis Transformator

Berdasarkan jenis, banyak lilitan, dan fungsinya transformator terbagi menjadi 2 yaitu transformator step up dan transformator step down. Apa perbedaan antara transformator step up dan transformator step down? Nah supaya elo lebih paham, coba elo perhatikan deh gambar transformator step down di bawah!

Dari gambar tersebut terlihat ada transformator step down dan transformator step up. Nah, perbedaan dari gambar tersebut yang paling mencolok menurut elo apa?  Yup, banyaknya lilitan. Pada bagian primer transformator step down terdapat lebih banyak lilitan daripada step up. Lebih detailnya ini adalah perbandingan transformator step up dan transformator step down:

• Transformator step up berfungsi untuk menaikan tegangan, sedangkan transformator step down berfungsi untuk menurunkan tegangan.
• Transformator step down biasanya ditemui pada adaptor, sementara transformator step up untuk menaikan tegangan biasanya kita temui di generator listrik.
• Selanjutnya dari banyak lilitan dan voltasenya, untuk transformator step down selalu Ns < Np dan selalu Vs < Vp karena fungsinya menurunkan tegangan, sehingga Vs harus lebih kecil dan Vp. Sedangkan step up untuk lilitan sekundernya lebih besar daripada lilitan primer dan voltase tegangan sekundernya lebih besar daripada tegangan primer, karena fungsi step up untuk menaikan tegangan.
• Lalu arusnya gimana? Nah untuk arus berbanding terbalik nih, untuk transformator step down arus sekundernya lebih besar dari arus primer, sementara step up itu arus sekundernya justru lebih kecil daripada primer.

Nah itulah perbedaan antara transformator step up dengan transformator step down atau biasa kita sebut trafo step up dan step down.

Simbol Transformator

Ngebahas konsep transformator tak lengkap jika kita nggak membahas terkait simbol transformator. Dalam teori elektronika dasar, ada beberapa jenis trafo (simbol transformator) yang mana setiap simbolnya itu berbeda dan memiliki fungsi masing-masing, seperti skema transformator step-down, lambang transformator step-up, skema autotransformator, skema autotransformator variabel. Namun untuk bentuk simbol transformator yang paling umum adalah berupa rangkaian yang memiliki 2 lilitan kawat, yakni primer dan sekunder. 

Keterangan gambar simbol transformator:

1. Air Core Transformer (Transformator Indi Udara). Trafo jenis ini tidak memakai bahan apapun sebagai inti (hampa). Jadi proses induksi magnetnya melalui medium udara.
2. Iron Core Transformer (Inti Besi). Jenis trafo ini memakai plat-plat berbahan besi yang lunak sebagai intinya, sehingga medan magnet yang terinduksi akan lebih kuat dan efisiensinya juga meningkat.
3. Transformator CT (Center Tapped). Trafo ini memiliki dua gulungan sekunder yang sama dan terhubung secara seri. 
4. Transformator Step-UP. Transformator ini menaikan tegangan primer menjadi sekunder. Hal ini dikarenakan trafo step up mempunyai lilitan sekunder lebih banyak daripada primer. Seperti namanya transformator step up berfungsi untuk menaikan tegangan.
5. Transformator Step-Down. Trafo ini memiliki lilitan primer lebih banyak, menjadikan trafo ini dapat digunakan sebagai penurun tegangan.

Contoh Soal Transformator

Setelah mengetahui konsep dasar hingga rumus transformator, mari kita belajar lebih lanjut dengan mengerjakan beberapa contoh soal transformator berikut tentu dengan pembahasannya juga yang udah gue tulis juga di bawah!

Soal Transformator No 1

Terdapat trafo yang digunakan untuk menghubungkan sebuah alat listrik dengan tegangan 6 volt dan tegangan sumber 120 volt. Jika banyak lilitan sekundernya 40, berapa banyak lilitan pada transformator primernya?

Soal Transformator No 2

Terdapat transformator power supply komputer yang dihubungkan dengan PLN pada tegangan 216 Volt dan tegangan diturunkan pada 12 Volt. Jika diketahui banyak lilitan primernya pada komputer power supply sebanyak 1.800 lilitann, cari berapa banyak lilitan sekundernya?

Jawaban dan Pembahasan Soal Transformator

Pada soal no 1 dapat kita cari pembahasan dengan menggunakan persamaan trafo ideal sob! Sedangkan soal no 2 bisa kita cari dengan mensubstitusikan nilai tegangan primer dan sekunder dan lilitan primer ke dalam rumusnya. Berikut grafis pembahasan kedua soal di atas!

Belajar Konsep Transformator Lebih Dalam Bareng Zenius! 

Nah sekian pembahasan gue tentang konsep transformator. Kalau Sobat pengen belajar lebih dalam tentang transformator ini, elo bisa klik banner di bawah ini, disana terdapat materi lengkapnya Sob! Pastiin elo udah log in akun Zenius ya.

Selain itu, buat elo yang mau eksplore lebih dalam lagi, di Zenius tuh kita nyediain berbagai pilihan paket belajar yang bisa elo pilih sesuai kebutuhan. Apa aja yang bakal elo dapet? Dengan berlangganan Zenius Aktiva Sekolah elo bakal dapetin ratusan soal, akses ribuan video  premium, dan bisa ngikutin live class dari Zenius. Klik link di bawah ini untuk lebih lengkapnya!

Baca Juga:

Rumus Energi Mekanik dalam Fisika

Materi Energi dan Listrik untuk Kelas 12 Lengkap!

Penulis: Adjie Sumantri