Transformator atau trafo adalah salah satu alat elektronik yang tergolong pasif. Alat ini menggunakan prinsip induktansi silang seperti yang sudah kita bahas dalam materi induksi elektromagnetik sebelumnya.
Pada pembahasan kali ini, kita akan lebih lanjut mempelajari materi transformator sebagai salah satu aplikasi induksi elektromagnetik yang terbilang sering muncul di berbagai tes dan ujian.
Daftar Isi
Pengertian Transformator
Transformator sering juga disingkat trafo merupakan alat listrik yang digunakan untuk mengubah nilai tegangan listrik agar menjadi lebih besar atau lebih kecil dibanding tegangan semula. Meski begitu, nilai tegangan yang dapat diubah oleh trafo adalah nilai tegangan yang berubah-ubah terhadap waktu, misalnya tegangan bolak balik.
Trafo terdiri dari dua kumparan yakni kumparan primer dan kumparan sekunder. Kumparan primer adalah sebutan untuk kumparan yang dialiri arus sumber atau tempat input. Sedangkan kumparan sekunder adalah sebutan untuk kumparan output.
Umumnya di dalam rongga kumparan transformator diisi besi atau bahan magnetik lain, hal ini dimaksudkan untuk mengefektifkan medan magnet yang dihasilkan kumparan primer. Dengan adanya bahan magnet tersebut, seolah-olah seluruh garis magnet yang dihasilkan kumparan primer memasuki kumparan sekunder.
Baca juga: Materi Listrik Statis
Komponen Transformator
Sebuah transformator terdiri dari tiga komponen utama, yakni kumparan primer sebagai input, inti besi sebagai penguat, dan kumparan sekunder sebagai output.
Dalam sebuah rangkaian, transformator dilambangkan dengan:
Daya Transformator
Daya atau nilai energi tiap waktu yang dihasilkan oleh suatu transformator merupakan perbandingan antara daya dari kumparan sekunder dan daya primer.
Ps / Pp
Sedangkan nilai daya, dapat kita cari menggunakan rumus yang sebelumnya kita pelajari pada bab listrik dinamis yakni:
P = V.I
Dimana:
P = Daya (watt)
V = tegangan / ggl (V)
I = arus listrik (A)
Seperti yang kita pelajari pada induksi elektromagnetik bahwa nilai ggl atau tegangan berbanding lurus dengan jumlah lilitan kumparan, maka
Jenis-Jenis Transformator
Berdasarkan kemampuan trafo untuk memindahkan daya listrik dari kumparan primer ke kumparan sekunder, trafo dapat dibagi dalam dua jenis yakni trafo ideal dan trafo tidak ideal.
Trafo Ideal
Disebut trafo ideal, jika nilai efisiensi pemindahan daya trafo mencapai 100%. Artinya seluruh daya dari kumparan primer memasuki kumparan sekunder.
Ps = Pp
Trafo Tidak Ideal
Sedangkan, jika nilai efisiensi trafo tidak mencapai 100% trafo tersebut disebut trafo tidak ideal. Dalam kenyataannya, seluruh trafo yang kita gunakan saat ini tidaklah ideal.
Nilai efisiensi setiap trafo dapat kita cari dengan menggunakan persamaan:
η = Ps / Pp x 100%
Sedangkan, jika trafo dibagi berdasarkan nilai tegangan outputnya, trafo akan terbagi dua yakni transformator step-up dan transformator step-down.
Transformator Step-Up
Transformator step-up adalah trafo yang digunakan untuk menaikkan tegangan. Vs > Vp. Biasanya akan terlihat dari jumlah lilitan pada kumparan sekunder yang lebih banyak dibanding kumparan primernya.
Transformator Step-Down
Transformator step-down adalah trafo yang digunakan untuk menurunkan tegangan. Vs < Vp. Biasanya akan terlihat dari jumlah lilitan pada kumparan sekunder yang lebih sedikit dibanding kumparan primernya. Trafo step-down biasanya digunakan PLN untuk mengalirkan arus tegangan tinggi ke rumah-rumah supaya aman dan sesuai dengan alat elektronik yang tersedia. Selain itu, trafo step down juga banyak terdapat dalam adaptor AC-DC.
Latihan Soal Transformator
UMPTN 1992
Sebuah transformator yang efisiensinya 75% dan dihubungkan dengan tegangan primer 220 V, menghasilkan tegangan sekunder 110 V. Jika arus pada tegangan sekunder adalah 2A, maka arus pada kumparan primer adalah…
Pembahasan:
η = Ps / Pp x 100%
η/100% = Vs.Is / Vp. Ip
75% / 100% = 110. 2 /220.x
X = 0.75 A
UM UGM 2004
Pembahasan:
60% / 100% = 60/50.x
x = 2 A
Baca juga: Teknologi Digital Fisika
Pemahaman Akhir
Transformator merupakan alat elektronik yang bekerja berdasarkan prinsip induksi elektromagnetik. Alat ini digunakan untuk mengubah tegangan listrik menjadi lebih besar atau lebih kecil dari tegangan semula. Transformator terdiri dari dua kumparan, yaitu kumparan primer yang berfungsi sebagai input dan kumparan sekunder sebagai output. Dalam sebuah transformator, umumnya terdapat inti besi atau bahan magnetik untuk meningkatkan efisiensi medan magnet yang dihasilkan oleh kumparan primer.
Daya transformator adalah perbandingan antara daya pada kumparan sekunder dan daya pada kumparan primer. Efisiensi transformator ideal adalah 100%, di mana seluruh daya dari kumparan primer dipindahkan ke kumparan sekunder. Namun, dalam kenyataannya, transformator tidak mencapai efisiensi 100%, sehingga disebut sebagai transformator tidak ideal.
Transformator dapat dibagi menjadi dua jenis berdasarkan kemampuannya dalam memindahkan daya listrik, yaitu transformator ideal dan transformator tidak ideal. Berdasarkan nilai tegangan outputnya, terdapat transformator step-up dan transformator step-down. Transformator step-up digunakan untuk menaikkan tegangan, sedangkan transformator step-down digunakan untuk menurunkan tegangan.
Untuk menghitung arus pada kumparan primer, kita dapat menggunakan persamaan efisiensi transformator. Efisiensi transformator adalah perbandingan antara daya pada kumparan sekunder dan daya pada kumparan primer, dikalikan 100%. Dengan menggunakan persamaan tersebut, kita dapat menemukan nilai arus pada kumparan primer dalam soal latihan.
Itu dia pembahasan mengenai salah satu aplikasi induksi elektromagnetik, yakni transformator beserta contoh soalnya yang muncul di berbagai format ujian. Ada yang ingin kamu diskusikan? tulis di kolom komentar ya!
Sumber :
Abdullah, Mikrajuddin. 2006. Fisika SMA dan MA untuk Kelas XII Semester I. Jakarta : Erlangga.
Tipler, Paul. 1998. Fisika Untuk Teknik Dan Sains. Jil 2 Edisi 3. Jakarta : Erlangga.
