Rumus Transformator beserta Contoh Soal

GuruOnlinee.com – Halo sobat cerdas, dalam artikel ini kita akan membahas tentang Transformator. Apa sih itu Transformator? Apa saja jenis-jenis tranformator? Apa rumus/persamaan transformator? Bagaimana cara menjawab soal-soal fisika terkait Transformator? Untuk mengetahuinya, yuk simak penjelasan berikut!

Daftar Isi

Pengertian Transformator

Transformator atau trafo adalah alat yang berfungsi untuk mengubah nilai tegangan arus AC (arus bolak-balik). Alat tersebut digunakan untuk meningkatkan dan menurunkan tegangan listrik. Trafo yang dapat meningkatkan tegangan listrik disebut transformator step-up, sedangkan untuk menurunkan disebut transformator step-down.

Trafo step-up dan step-down dibedakan oleh perbandingan jumlah kumparannya. Trafo step-up memiliki jumlah kumparan primer yang lebih sedikit dibanding kumparan sekunder, sedangkan trafo step-down memiliki jumlah kumparan primer lebih banyak dibanding kumparan sekunder. Perhatikan gambar berikut!

Fromulasi Rumus Trafo

Trafo bekerja berdasarkan prinsip induksi elektromagnetik, yaitu arus bolak-balik pada kumparan primer menghasilkan fluks magnetik dalam inti besi, fluks tersebut selalu berubah-ubah dan akan menerobos kumparan sekunder, akibatnya pada kumparan sekunder akan muncul gaya gerak listrik (GGL) yang dinyatakan dengan:

$\epsilon_s=-N_s\frac{d\phi}{dt}$

Pada kumparan primer juga terjadi induksi GGL ε_p karena induksi sendiri yang sesuai dengan hukum Faraday yang dinyatakan sebagai berikut:

$\epsilon_p=-N_p\frac{d\phi}{dt}$

Bentuk dф/dt adalah sama pada kedua persamaan di atas, sehingga persamaan baru dapat kita peroleh seperti berukut:

$\frac{\epsilon_s}{\epsilon_p}=\frac{N_s}{N_p}$

Transformator yang memiliki kualitas baik memiliki hambatan yang dapat diabaikan, sehingga GGL ε_s dan GGL ε_p, secara pendekatan akan sama dengan V_s dan V_p. Sehingga

$\frac{\epsilon_s}{\epsilon_p}=\frac{V_s}{V_p}$

persamaan di atas disebut persamaan trafo, karena GGL indentik dengan V maka:

$\frac{V_s}{V_p}=\frac{N_s}{N_p}$

Trafo ideal memiliki efisiensi 100%, sehingga daya masuk P_p sama dengan daya keluar P_s, secara matematis:

$P_p=P_s$

$V_p I_p =V_s I_s$

$N_p I_p = N_s I_s$

Rumus Transformator

Berikut rumus trafo:

$\frac{V_p}{V_s}=\frac{N_p}{N_s}=\frac{I_s}{I_p}$

Rumus efisiensi trafo:

$\eta=\frac{P_s}{P_p}=\frac{V_s I_s}{V_p I_p}=\frac{N_s I_s}{N_p I_p}$

Keterangan:

V_p : Tegangan pada kumparan primer atau tegangan input (volt)

N_p : Jumlah lilitan pada kumparan primer

I_p : Kuat arus pada kumparan primer (ampere)

P_p : Daya pada kumparan primer (J/s)

V_s : Tegangan pada kumparan sekunder atau tegangan output (volt)

N_s : Jumlah lilitan pada kumparan sekunder

I_s : Kuat arus pada kumparan sekunder (ampere)

P_s : Daya pada kumparan sekunder (J/s)

$\eta$ : Efisiensi (%)

Contoh Soal

Sebuah trafo step-down dengan efisiensi 80% mengubah tegangan 1.000 volt menjadi 200 volt. Jika kuat arus sumber adalah 2 A, maka kuat arus pada kumparan sekunder adalah . . . .

Penyelesaian:

Diketahui:

$\eta=80%=0,8$