Hampir setiap rumah di perkotaan maupun pedesaan di Indonesia saat ini sudah dialiri oleh listrik. Dengan adanya arus listrik ini maka kita bisa menikmati manfaatnya untuk menonton televisi, membantu menyelesaikan pekerjaan rumah tangga, sebagai penerangan, maupun mengisi ulang telepon genggam.
Arus listrik ini berasal dari perusahaan Listrik Negara atau PLN. Tegangan listrik yang dihasilkan oleh PLN pada umumnya dapat mencapai puluhan hingga ratusan kilo Volt, namun untuk keperluan rumah tangga biasanya diturunkan menjadi 220 Volt, seperti yang kita gunakan sekarang dengan menggunakan sebuah alat yang dinamakan transformator atau trafo.
Transformator merupakan perangkat yang digunakan untuk mengubah tegangan bolak balik rendah pada arus tinggi ke dalam tegangan tinggi pada arus yang rendah. Transformator terdiri dari kumparan primer dan kumparan sekunder, dan sebuah teras atau inti dari bahan magnetik. Kumparan primer dihubungkan ke sumber tegangan, sedangkan kumparan sekunder dihubungkan pada hambatan atau beban.
Transformator Step – Up
Transformator atau trafo step-up merupakan trafo yang digunakan untuk menaikan tegangan. Pada trafo ini jumlah lilitan kumparan sekunder lebih banyak dibandingkan dengan jumlah lilitan kumparan primer, sehingga tegangan yang dihasilkan oleh kumparan sekunder lebih besar dibanding dengan tegangan primer. Jika dirumuskan sebagai berikut : N s > N p
(Baca juga: Teropong Sebagai Alat Optik)
Maka, V s > V p dan I s < I p
Transformator Step – Down
Pada transformator atau trafo step-down, merupakan trafo yang digunakan untuk menurunkan tegangan. Jumlah lilitan kumparan primer pada trafo ini lebih banyak daripada jumlah lilitan kumparan sekunder. Sehingga tegangan pada kumparan sekuender lebih kecil daripada tegangan pada kumparan primer. Jika dirumuskan sebagai berikut N s < N p
Maka, V s < V p dan I s > I p
Hubungan Jumlah Lilitan, Tegangan dan Kuat Arus pada Trafo
Perbandingan jumlah lilitan dengan tegangan pada trafo baik sekunder ataupun primer secara matematis dapat dinyatakan dengan persamaan berikut :
Dengan V p adalah tegangan primer (volt), V yaitu tegangan sekunder (volt), N p adalah jumlah lilitan pada kumparan primer, dan N s adalah jumlah lilitan pada kumparan sekunder. Jika dalam trafo tidak ada energi yang hilang, maka energi yang masuk akan sama dengan energi yang keluar.
W p = W s, karena W p = V p x I p x t begitu pun dengan W s = V s x I s x t, sehingga menghasilkan rumus sebagai berikut :
Pada kenyataannya tidak ada trafo yang ideal sehingga daya primer tidak sama dengan daya sekunder. Artinya terdapat daya yang hilang sehingga efisiensi dari trafo kurang dari 100%. Efisiensi dari trafo yang tidak ideal dapat dihitung dengan rumusan berikut ini :
Dengan ƞ adalah efisiensi trafo (%), P p adalah daya primer (watt) P s adalah daya sekunder (watt).
Contoh Soal :
Sebuah trafo mempunyai kumparan primer dan sekunder dengan jumlah lilitan masing-masing sebesar 250 dan 500 dihubungkan dengan jaringan bertegangan arus bolak balik sebesar 200 B. berapakah tegangan keluarannya?
Pembahasan :
Diketahui : N p = 500
N s = 250
V p = 200
Maka tegangan keluarannya atau tegangan sekuender adalah :
Berikut pernyataan tentang trafo :
(1) Trafo menggunakan tegangan DC
(2) Trafo dapat menaikkan tegangan DC
(3) Trafo dapat menurunkan tegangan AC
(4) Trafo ideal, Daya primer sama dengan daya sekunder
Pernyataan yang benar adalah...
Mau dijawab kurang dari 3 menit? Coba roboguru plus!
Sobat Zenius lagi belajar tentang materi ini? Kebetulan banget, nih! Pasalnya, dalam artikel ini gue mau ngajak elo semua buat ngebahas rumus efisiensi trafo dan juga contoh soal beserta pembahasannya yang bisa elo pelajari nanti.
Elo sadar nggak kenapa, sih, kepala charger itu bentuk kepalanya besar-besar? Coba bandingkan deh sebuah colokan (steker) kipas angin dengan kepala charger, pasti jauh lebih gede yang kepala charger kan?
Jawaban gampangnya, kepala charger itu ada transformator untuk mengubah tegangan listrik. Coba perhatiin deh kepala charger elo, pasti ada tulisan ‘Output’ yang kemungkinan besar nilainya 5 Volt.
Nah, kali ini kita akan mempelajari transformator dengan fokus ngebahas tentang efisiensi trafo. Tenang, kita bakalan bahas singkat juga mengenai cara menentukan efisiensi trafo, kok, beserta definisinya!
Penasaran? Yuk disimak artikelnya sampai selesai!
Apa Itu Transformator?
Karena kita mau ngebahas tentang rumus efisiensi trafo, kita harus bahas dikit tentang transformatornya.
Transformator atau sering juga disebut sebagai trafo adalah alat listrik yang fungsinya mengubah taraf suatu tegangan AC ke taraf yang lain. Maksudnya, trafo ini bisa menaikkan atau menurunkan tegangan AC.
Berdasarkan fungsinya, transformator dibagi menjadi dua. Pertama adalah transformator step down, yaitu trafo yang digunakan untuk menurunkan tegangan listrik menjadi lebih kecil dari sumbernya.
Trafo step down ini dapat kita temui di berbagai adaptor seperti kepala charger dan charger laptop. Contohnya, tegangan listrik di rumah yang sebesar 220 Volt diubah menjadi 19 Volt untuk charger laptop.
Kedua adalah transformator step up, yaitu trafo yang digunakan untuk menaikkan tegangan listrik menjadi lebih besar dari sumbernya.
Trafo step up ini biasa dimanfaatkan pada generator listrik.
Kenapa sih tegangan listrik ini harus kita ubah-ubah? Jawaban gampangnya adalah biar alat-alat elektronik di rumah lu kaga rusak hahaha.
Setiap alat elektronik punya fungsinya sendiri dan membutuhkan tegangan yang berbeda-beda.
Sebuah trafo dikatakan ideal jika nggak ada energi yang hilang selama pemakaian.
Apa Itu Efisiensi Transformator?
Sebelum kita masuk ke rumus efisiensi trafo, kita harus pahamin dulu konsep efisiensi transformator itu sendiri.
Transformator adalah alat yang bisa mentransmisikan energi, yang berarti ada energi yang masuk ke transformator dan ada energi yang keluar. Pada proses transmisi energi ini ada energi yang hilang.
Akibatnya, energi yang keluar lebih kecil besarnya daripada energi yang masuk.
Nah, efisiensi trafo ini merupakan perbandingan antara daya listrik yang keluar dengan daya listrik yang masuk.
Berdasarkan efisiensinya, transformator dibagi menjadi dua. Pertama adalah transformator ideal, yaitu transformator yang memiliki efisiensi 100%. Artinya daya listrik yang masuk sama dengan daya listrik yang keluar.
Sayangnya, di dunia nyata transformator ideal ini tidak ada. Yang ada adalah transformator tidak ideal, di mana energi yang keluar selalu lebih kecil dari energi yang masuk.
Artinya ada energi yang hilang, terbuang melalui panas dan faktor-faktor lainnya.
Rumus Efisiensi Trafo
Seperti yang kita baru aja bahas, rumus efisiensi trafo dapat kita cari melalui perbandingan antara daya listrik yang keluar (output) dengan daya listrik yang masuk (input).
Oleh karena itu, rumusnya adalah sebagai berikut:
Keterangan
ɳ: Efisiensi trafo
Po: Daya output (Watt)
Pi: Daya input (Watt)
Kita bisa memasukkan rumus daya output dan input sehingga rumus efisiensi trafo juga dapat berbentuk seperti berikut:
Keterangan:
ɳ: Efisiensi trafo
Vo: Tegangan output (Volt)
Vi: Tegangan input (Volt)
Io: Arus output (Ampere)
Ii: Arus input (Ampere)
Sedikit catatan, kalau di soal diberitahu daya listrik, tegangan dan kuat arus yang primer atau sekunder, kalian nggak usah bingung, ya.
Primer ini artinya sama aja dengan input dan sekunder itu sama aja dengan output. Contohnya daya listrik primer sama aja dengan daya listrik input.
Contoh Soal Efisiensi Trafo dan Pembahasan
Nah, kini kita udah belajar banyak hal, mulai dari pengertian transformator hingga cara menentukan efisiensi trafo.
Saatnya, kita menguji pemahaman Sobat Zenius dengan mempelajari contoh soal di bawah ini:
Soal 1
Sebuah trafo memiliki daya input 25 W, sedangkan hanya memiliki daya output 20 W. Berapakah efisiensi trafo tersebut?
Pembahasan:
Diketahui:
Po: 20
Pi: 25
Ditanya: ɳ
Jawab:
ɳ = 80%
Jadi efisiensi trafo tersebut adalah sebesar 80%.
Soal 2
Sebuah trafo memiliki efisiensi sebesar 75%. Tegangan inputnya 220 V dan tegangan outpunya 100 V. Jika kuat arus primer yang mengalir adalah 1 A, maka berapakah kuat arus sekundernya?
Pembahasan:
Diketahui:
ɳ: 75%
Vo: 100 V
Vi: 220 V
Ii: 1 A
Ditanya: Io
Jawab:
Io = 1,65 A
Jadi kuat arus sekundernya adalah 1,65 Ampere.
Itu dia penjelasan singkat mengenai rumus efisiensi trafo beserta contoh soal dan pembahasan yang bisa elo pelajari.
Sejatinya, materi yang satu ini nggak begitu susah, kan? Tinggal masukin output, input, dan doa terus dapet deh jawabannya.
Kalau Sobat Zenius masih belum memahaminya dengan baik, elo bisa banget, nih, belajar lewat video pembahasan dari tutor Zenius.
Di sana, selain diajarkan dengan metode yang bagus, elo juga bisa dapetin beragam contoh soal menarik!Tinggal klik banner di bawah ini, lalu elo ketikkan, deh, materi pelajaran yang ingin elo eksplorasi lebih dalam lagi. Jangan lupa login akun Zenius dulu di sini, ya!
Video Materi
Fisika Kelas 12 – Transformator
Baca Juga
4 Rumus Daya Listrik dalam Fisika Beserta 3 Contoh Soal
Tegangan Listrik : Rumus, 5 Contoh Soal dan Pembahasan
Rumus Kuat Arus Itu Apa Sih?
Originally published: September 17, 2021
Updated by: Maulana Adieb