---
title: "Dari Pembangkit Listrik ke Rumah: Alternator"
book: "Fisika Sekolah Dasar dan Menengah Pertama"
subject: physics
language: id
chapter: 69
exercises: 12
source: https://one-course.com/books/physics/1/id/chapter/69-dari-pembangkit-listrik-ke-rumah-alternator
---

# Bab 69 — Dari Pembangkit Listrik ke Rumah: Alternator

[Kilowatt-jam](https://one-course.com/books/physics/1/id/chapter/68-daya-dan-energi-listrik#def-g9-electric-power-energy-kwh) senilai setahun telah mengalir menembus pemeriksaanmu — tetapi dari mana? Ikutilah kabelnya keluar dari rumahnya, di bawah jalannya, menyeberangi menara sutetnya, dan ia berakhir pada sebuah mesin yang berputar di sebuah aula yang besar: [alternatornya](#def-g9-alternator-alternator). Rahasianya adalah kejutan yang terindah di dalam kelistrikan buku ini: penemuan arus-membuat-kemagnetan tahun lalu, yang dijalankan terbalik.

## 69.1 Induksi: efeknya dibalik

**Proposisi 69.1 (Induksi elektromagnetik).**

Gerakkan sebuah [magnet](https://one-course.com/books/physics/1/id/chapter/6-magnet#def-g1-magnets-magnet) dekat sebuah [rangkaian tertutup](https://one-course.com/books/physics/1/id/chapter/16-rangkaian-listrik-pertama#def-g3-first-electric-circuit-circuit) — atau gerakkan rangkaiannya dekat [magnetnya](https://one-course.com/books/physics/1/id/chapter/6-magnet#def-g1-magnets-magnet) — dan selagi geraknya berlangsung, sebuah [tegangan](https://one-course.com/books/physics/1/id/chapter/56-tegangan-dan-voltmeter#def-g8-voltage-voltmeter-voltage) muncul lalu menggerakkan sebuah arus: listrik yang *diinduksikan* oleh kemagnetan yang berubah. Aturannya, dari mejanya:

1. hanya *perubahan* yang menginduksikan: [magnet](https://one-course.com/books/physics/1/id/chapter/6-magnet#def-g1-magnets-magnet) yang diam di samping gulungannya, tidak ada apa-apa — sekuat apa pun [magnetnya](https://one-course.com/books/physics/1/id/chapter/6-magnet#def-g1-magnets-magnet) ;
2. gerak yang lebih cepat, [magnet](https://one-course.com/books/physics/1/id/chapter/6-magnet#def-g1-magnets-magnet) yang lebih kuat, lilitan gulungan yang lebih banyak: [tegangan](https://one-course.com/books/physics/1/id/chapter/56-tegangan-dan-voltmeter#def-g8-voltage-voltmeter-voltage) induksi yang lebih besar;
3. baliklah geraknya, terbaliklah arus induksinya — mendekat dan menjauh menggerakkan arak-arakan yang berlawanan.

Tahun lalu sebuah arus membuat kemagnetan; tahun ini kemagnetan yang bergerak membuat sebuah arus. Kedua efeknya adalah satu keping mata uang, yang dibaca dari kedua wajahnya — dan wajah yang kedua menenagai peradaban.

**Metode 69.2 (Induksi di atas meja).**

Sebuah gulungan berlilitan banyak, sebatang [magnet](https://one-course.com/books/physics/1/id/chapter/6-magnet#def-g1-magnets-magnet), dan sebuah alat ukur peka yang bernol di tengah:

1. hubungkan alatnya melintang pada gulungannya; peganglah [magnetnya](https://one-course.com/books/physics/1/id/chapter/6-magnet#def-g1-magnets-magnet) diam di dalamnya: jarumnya tidur pada nol — kekuatan saja tidak menginduksikan apa pun;
2. sodokkan [magnetnya](https://one-course.com/books/physics/1/id/chapter/6-magnet#def-g1-magnets-magnet) masuk: jarumnya menendang ke satu arah — lalu kembali ke nol pada saat geraknya berhenti;
3. tariklah ia keluar: tendangan yang sama, ke arah yang lain;
4. sodokkan lebih cepat: tendangan yang lebih besar. Goyangkan [magnetnya](https://one-course.com/books/physics/1/id/chapter/6-magnet#def-g1-magnets-magnet) masuk dan keluar dengan berirama, dan jarumnya berayun ke kiri, ke kanan, ke kiri — kamu sedang memutar [arus bolak-balik](https://one-course.com/books/physics/1/id/chapter/67-arus-bolak-balik#def-g9-alternating-current-dcac) dengan tangan.

![Induksi di atas meja: hanya magnet yang bergerak yang membangunkan gulungannya — dan tendangan jarumnya terbalik bersama geraknya.](https://one-course.com/images/onecourse/chapters/physics-1/g9-alternator/fig-4c2620d1a61d.svg)

*Induksi di atas meja: hanya [magnet](https://one-course.com/books/physics/1/id/chapter/6-magnet#def-g1-magnets-magnet) yang *bergerak* yang membangunkan gulungannya — dan tendangan jarumnya terbalik bersama geraknya.*

## 69.2 Alternatornya

**Definisi 69.3 (Alternator).**

Sebuah *alternator* adalah induksi yang dibuat tak kenal lelah: sebuah [magnet](https://one-course.com/books/physics/1/id/chapter/6-magnet#def-g1-magnets-magnet) yang diputar mantap di samping sebuah gulungan yang terpancang (atau sebuah gulungan yang diputar di dalam medan [magnet](https://one-course.com/books/physics/1/id/chapter/6-magnet#def-g1-magnets-magnet)). Tiap setengah putaran membawa sebuah kutub ke arah gulungannya, lalu membawanya menjauh — perubahan, yang diperbarui tanpa henti — sehingga [tegangan](https://one-course.com/books/physics/1/id/chapter/56-tegangan-dan-voltmeter#def-g8-voltage-voltmeter-voltage) induksinya berayun positif, negatif, positif: *bolak-balik*, menurut bangunannya, yang menggariskan persis sinusoid yang mulus pada bab [osiloskopnya](https://one-course.com/books/physics/1/id/chapter/67-arus-bolak-balik#met-g9-alternating-current-scope). Berputarlah lima puluh putaran tiap sekon dan keluarannya berbolak-balik pada $50\,\mathrm{Hz}$: [frekuensi](https://one-course.com/books/physics/1/id/chapter/62-bunyi-kelajuan-nada-kenyaringan#def-g8-sound-pitch-loudness-frequency) jaringannya *adalah* sebuah [kelajuan](https://one-course.com/books/physics/1/id/chapter/52-grafik-gerak-dan-kelajuan-rata-rata#def-g7-motion-average-speed-formula) putaran, yang dijaga selangkah oleh setiap pembangkit di jaringannya.

**Contoh 69.4 (Dinamo di atas rodamu).**

Dinamo sepeda adalah [alternator](#def-g9-alternator-alternator) sebesar saku: rodanya memutar sebuah [magnet](https://one-course.com/books/physics/1/id/chapter/6-magnet#def-g1-magnets-magnet) kecil di dalam sebuah gulungan yang terpancang, dan lampunya pun menyala — lebih terang dan berfrekuensi lebih tinggi selagi kamu mengayuh lebih keras, tepat sebagaimana dijanjikan aturan mejanya (dan berkedip pada kayuhan yang merangkak, sebagaimana diamati bab bolak-baliknya). Harganya jujur pula: dinamonya menyeret — menyalakan lampunya menuntut upaya yang sungguhan dari kakimu. Induksi tidak memberi [energi](https://one-course.com/books/physics/1/id/chapter/29-energi-dalam-kehidupan-sehari-hari#def-g5-everyday-energy-energy); ia *mengubah* gerak menjadi listrik, [joule](https://one-course.com/books/physics/1/id/chapter/66-energi-kinetik-dan-keselamatan-jalan#def-g9-kinetic-energy-safety-joule) demi [joule](https://one-course.com/books/physics/1/id/chapter/66-energi-kinetik-dan-keselamatan-jalan#def-g9-kinetic-energy-safety-joule), dikurangi pajak gesekannya.

![Sebuah pembangkit listrik tenaga air: air yang terangkat menyerbu turun, memutar turbinnya, dan alternatornya mengirimkan energinya pergi di sepanjang kawatnya.](https://one-course.com/images/onecourse/chapters/physics-1/g9-alternator/img-8443687dded2.jpg)

*Sebuah pembangkit listrik tenaga air: air yang terangkat menyerbu turun, memutar turbinnya, dan [alternatornya](#def-g9-alternator-alternator) mengirimkan [energinya](https://one-course.com/books/physics/1/id/chapter/29-energi-dalam-kehidupan-sehari-hari#def-g5-everyday-energy-energy) pergi di sepanjang kawatnya.*

## 69.3 Setiap pembangkit listrik adalah satu mesin

**Proposisi 69.5 (Inti yang sama).**

Boleh dikatakan seluruh listrik dunia, apa pun iklannya, dibuat dengan cara yang sama: sesuatu memutar sebuah *turbin* — sebuah kincir [angin](https://one-course.com/books/physics/1/id/chapter/10-udara-di-sekitar-kita#def-g2-air-around-us-wind) bersudu yang kekar — dan turbinnya memutar sebuah [alternator](#def-g9-alternator-alternator). Pembangkit listrik hanya berbeda dalam hal *apa yang mendorong sudunya*:

1. pembangkit termal mendidihkan air dengan batu bara atau [gas](https://one-course.com/books/physics/1/id/chapter/14-zat-padat-zat-cair-gas#def-g3-solids-liquids-gases-gas) yang terbakar — semburan uapnya menggerakkan turbinnya;
2. pembangkit nuklir justru mendidihkan airnya dengan [kalor](https://one-course.com/books/physics/1/id/chapter/34-kalor-dan-isolasi#def-g5-heat-and-insulation-heat) dari pembelahan atom — uap lagi;
3. bendungan listrik tenaga air membiarkan sebuah danau gunung jatuh menembus sudunya — rantai bendungan masa kecilnya, yang dilengkapi;
4. turbin [angin](https://one-course.com/books/physics/1/id/chapter/10-udara-di-sekitar-kita#def-g2-air-around-us-wind) melewatkan perantaranya: anginlah dorongan sudunya, dengan sebuah [alternator](#def-g9-alternator-alternator) di dalam tiap rumah mesinnya.

Satu kekecualian membuktikan aturannya: panel surya membuat listrik sama sekali tanpa putaran — lewat sebuah efek [cahaya](https://one-course.com/books/physics/1/id/chapter/3-cahaya-dan-bayang-bayang#def-g1-light-and-shadows-source) yang menjadi milik tahun-tahun perguruan tinggi.

![Setiap pembangkit, satu rantai: sesuatu memutar turbinnya, turbinnya memutar alternatornya, dan induksi melakukan sisanya. Hanya kotak pertamanya yang berbeda dari pembangkit ke pembangkit.](https://one-course.com/images/onecourse/chapters/physics-1/g9-alternator/fig-016994170f5d.svg)

*Setiap pembangkit, satu rantai: sesuatu memutar turbinnya, turbinnya memutar [alternatornya](#def-g9-alternator-alternator), dan induksi melakukan sisanya. Hanya kotak pertamanya yang berbeda dari pembangkit ke pembangkit.*

**Contoh 69.6 (Rantainya, diperiksa).**

Tuliskan tiap pembangkitnya sebagai rantai [energi](https://one-course.com/books/physics/1/id/chapter/29-energi-dalam-kehidupan-sehari-hari#def-g5-everyday-energy-energy) masa kecilnya, kini dengan kosakata yang profesional. Bendungannya: simpanan tinggi $\to$ gerak air yang jatuh $\to$ putaran $\to$ listrik — Matahari, ingatlah, yang mengangkat danau itu lewat [penguapan](https://one-course.com/books/physics/1/id/chapter/39-air-dalam-segala-wujudnya#def-g6-water-states-changes): tenaga air adalah sinar matahari yang ditangguhkan sebagai hujan. Pembangkit batu baranya: simpanan kimia $\to$ [kalor](https://one-course.com/books/physics/1/id/chapter/34-kalor-dan-isolasi#def-g5-heat-and-insulation-heat) $\to$ gerak uapnya $\to$ putaran $\to$ listrik — dengan kehangatan yang bocor pada setiap anak panahnya, sebagaimana diakui bulu asap menara pendinginnya. [Angin](https://one-course.com/books/physics/1/id/chapter/10-udara-di-sekitar-kita#def-g2-air-around-us-wind): [udara](https://one-course.com/books/physics/1/id/chapter/10-udara-di-sekitar-kita#def-g2-air-around-us-air) yang bergerak (yang diaduk Matahari) langsung menjadi putaran. Sumber yang diisi ulang alam — air, [angin](https://one-course.com/books/physics/1/id/chapter/10-udara-di-sekitar-kita#def-g2-air-around-us-wind), [cahaya](https://one-course.com/books/physics/1/id/chapter/3-cahaya-dan-bayang-bayang#def-g1-light-and-shadows-source) matahari — disebut *terbarukan*; simpanan yang dibakar dan yang dibelah habis untuk selamanya menurut skala waktu manusia.

**Catatan 69.7 (Mengapa menara sutetnya berdengung pada 400000 volt).**

Janji terakhir bab bolak-baliknya jatuh tempo. Sebuah kota memerlukan, misalnya, seratus juta [watt](https://one-course.com/books/physics/1/id/chapter/68-daya-dan-energi-listrik#def-g9-electric-power-energy-power). Menurut $P = U I$, [daya](https://one-course.com/books/physics/1/id/chapter/68-daya-dan-energi-listrik#def-g9-electric-power-energy-power) itu dapat bepergian sebagai arus yang raksasa pada [tegangan](https://one-course.com/books/physics/1/id/chapter/56-tegangan-dan-voltmeter#def-g8-voltage-voltmeter-voltage) yang sederhana — atau arus yang sederhana pada [tegangan](https://one-course.com/books/physics/1/id/chapter/56-tegangan-dan-voltmeter#def-g8-voltage-voltmeter-voltage) yang raksasa. Tetapi kawat memanas menurut *arusnya* ([efek panas](https://one-course.com/books/physics/1/id/chapter/54-arus-listrik-dan-efeknya#prop-g8-electric-current-effects-three) yang lama itu), dan setiap derajat pemanasan menara sutetnya adalah [energi](https://one-course.com/books/physics/1/id/chapter/29-energi-dalam-kehidupan-sehari-hari#def-g5-everyday-energy-energy) berbayar yang hilang kepada burung gagak. Karena itu jaringannya mengangkut pada [tegangan](https://one-course.com/books/physics/1/id/chapter/56-tegangan-dan-voltmeter#def-g8-voltage-voltmeter-voltage) yang mendebarkan — ratusan ribu [volt](https://one-course.com/books/physics/1/id/chapter/56-tegangan-dan-voltmeter#def-g8-voltage-voltmeter-voltage), arus yang mungil, kehilangan yang paling kecil — lalu menurunkan [tegangannya](https://one-course.com/books/physics/1/id/chapter/56-tegangan-dan-voltmeter#def-g8-voltage-voltmeter-voltage), lingkungan demi lingkungan, sampai ke $230\,\mathrm{V}$ yang jinak di dindingmu. Mesin penurunnya, yaitu *trafo*, adalah dua gulungan dan induksi sekali lagi — dan ia bekerja hanya pada arus yang berbolak-balik: seluruh jaringannya berbicara AC karena trafonya berbicara AC.

## 69.4 Latihan

**Latihan 69.1 ★.**

Nyatakan ketiga aturan meja induksinya. Apa yang diinduksikan sebuah [magnet](https://one-course.com/books/physics/1/id/chapter/6-magnet#def-g1-magnets-magnet) yang kuat *ketika diam*?

**Solusi Latihan 69.1.**

Hanya perubahan yang menginduksikan; gerak yang lebih cepat, [magnet](https://one-course.com/books/physics/1/id/chapter/6-magnet#def-g1-magnets-magnet) yang lebih kuat, dan lilitan yang lebih banyak memberi [tegangan](https://one-course.com/books/physics/1/id/chapter/56-tegangan-dan-voltmeter#def-g8-voltage-voltmeter-voltage) yang lebih besar; gerak yang terbalik membalik arusnya. Sebuah [magnet](https://one-course.com/books/physics/1/id/chapter/6-magnet#def-g1-magnets-magnet) yang diam, sekuat apa pun, sama sekali tidak menginduksikan apa-apa.

**Latihan 69.2 ★.**

Mengapa keluaran sebuah [alternator](#def-g9-alternator-alternator) berbolak-balik? Ikatkan perubahan tandanya pada putarannya.

**Solusi Latihan 69.2.**

Tiap setengah putaran rotornya membawa sebuah kutub ke arah gulungannya (menginduksikan ke satu arah), lalu membawanya pergi (menginduksikan ke arah yang lain): [tegangannya](https://one-course.com/books/physics/1/id/chapter/56-tegangan-dan-voltmeter#def-g8-voltage-voltmeter-voltage) harus berayun berganti tanda pada tiap setengah putarannya — bolak-baliknya terbangun di dalam putarannya.

**Latihan 69.3 ★.**

Pada [kelajuan](https://one-course.com/books/physics/1/id/chapter/52-grafik-gerak-dan-kelajuan-rata-rata#def-g7-motion-average-speed-formula) putaran berapa sebuah [alternator](#def-g9-alternator-alternator) memberi makan jaringan $50\,\mathrm{Hz}$? Karena itu apa yang harus disepakati setiap pembangkit di jaringannya?

**Solusi Latihan 69.3.**

Lima puluh putaran tiap sekon (untuk mesin sederhana berkutub dua). Setiap pembangkit harus menjaga irama putaran yang persis sama — seluruh jaringannya berputar selangkah, berbagi satu [frekuensi](https://one-course.com/books/physics/1/id/chapter/62-bunyi-kelajuan-nada-kenyaringan#def-g8-sound-pitch-loudness-frequency).

**Latihan 69.4 ★.**

Sebutkan kedua kotak yang semesta pada setiap pembangkit listrik, dan satu kotak yang berubah di antara batu bara, atom, bendungan, dan [angin](https://one-course.com/books/physics/1/id/chapter/10-udara-di-sekitar-kita#def-g2-air-around-us-wind).

**Solusi Latihan 69.4.**

Turbinnya dan [alternatornya](#def-g9-alternator-alternator). Hanya pendorong sudunya yang berubah: uap nyala apinya, uap atomnya, danau yang jatuh, atau [anginnya](https://one-course.com/books/physics/1/id/chapter/10-udara-di-sekitar-kita#def-g2-air-around-us-wind).

**Latihan 69.5 ★.**

Tuliskan rantai tenaga airnya dari danau gunung sampai ke lampumu — lalu sebutkan mesin langit yang mengisi danaunya.

**Solusi Latihan 69.5.**

Tinggi yang tersimpan di danaunya $\to$ gerak air yang jatuh $\to$ putaran turbinnya $\to$ listrik [alternatornya](#def-g9-alternator-alternator) $\to$ trafo dan jaringannya $\to$ lampunya. Matahari yang mengisi danaunya: [penguapan](https://one-course.com/books/physics/1/id/chapter/39-air-dalam-segala-wujudnya#def-g6-water-states-changes) mengangkat lautnya, hujan mengantarkannya ke pegunungannya.

**Latihan 69.6 ★.**

Mengapa mengayuh menjadi lebih berat pada saat lampu dinamonya menyala? Asas yang mana yang melarangnya menjadi lain daripada itu?

**Solusi Latihan 69.6.**

[Energi](https://one-course.com/books/physics/1/id/chapter/29-energi-dalam-kehidupan-sehari-hari#def-g5-everyday-energy-energy) lampunya harus datang dari suatu tempat, dan satu-satunya simpanan di atas sebuah sepeda adalah pengendaranya: dinamonya mengubah kerja kaki menjadi [cahaya](https://one-course.com/books/physics/1/id/chapter/3-cahaya-dan-bayang-bayang#def-g1-light-and-shadows-source), sehingga [joule](https://one-course.com/books/physics/1/id/chapter/66-energi-kinetik-dan-keselamatan-jalan#def-g9-kinetic-energy-safety-joule) lampunya muncul sebagai seretan tambahan. [Energi](https://one-course.com/books/physics/1/id/chapter/29-energi-dalam-kehidupan-sehari-hari#def-g5-everyday-energy-energy) diubah, tidak pernah disulap — hukum tertua pada pelajaran ini.

**Latihan 69.7 ★.**

Pilahlah menjadi [terbarukan](#ex-g9-alternator-chains) dan bukan: [angin](https://one-course.com/books/physics/1/id/chapter/10-udara-di-sekitar-kita#def-g2-air-around-us-wind); batu bara; danau bendungannya; uranium; [cahaya](https://one-course.com/books/physics/1/id/chapter/3-cahaya-dan-bayang-bayang#def-g1-light-and-shadows-source) matahari. Apa yang menentukan pemilahannya?

**Solusi Latihan 69.7.**

[Terbarukan](#ex-g9-alternator-chains): [angin](https://one-course.com/books/physics/1/id/chapter/10-udara-di-sekitar-kita#def-g2-air-around-us-wind), danaunya (hujan mengisinya ulang), [cahaya](https://one-course.com/books/physics/1/id/chapter/3-cahaya-dan-bayang-bayang#def-g1-light-and-shadows-source) matahari. Bukan: batu bara, uranium — habis selamanya menurut skala waktu manusia. Pemilahannya bertanya: apakah alam mengisi ulang simpanannya selagi kita mengurasnya?

**Latihan 69.8 ★.**

Mengapa jaringannya mengirimkan [dayanya](https://one-course.com/books/physics/1/id/chapter/68-daya-dan-energi-listrik#def-g9-electric-power-energy-power) pada ratusan ribu [volt](https://one-course.com/books/physics/1/id/chapter/56-tegangan-dan-voltmeter#def-g8-voltage-voltmeter-voltage)? Sebutkan rumus yang menawarkan pilihannya dan efek yang memutuskannya.

**Solusi Latihan 69.8.**

Rumus $P = U I$ membiarkan satu [daya](https://one-course.com/books/physics/1/id/chapter/68-daya-dan-energi-listrik#def-g9-electric-power-energy-power) bepergian sebagai [tegangan](https://one-course.com/books/physics/1/id/chapter/56-tegangan-dan-voltmeter#def-g8-voltage-voltmeter-voltage) tinggi dengan arus yang kecil; efek panasnya membuat kehilangan pada kawatnya bertumbuh menurut arusnya. Arus yang kecil, kawat yang sejuk, [energi](https://one-course.com/books/physics/1/id/chapter/29-energi-dalam-kehidupan-sehari-hari#def-g5-everyday-energy-energy) yang terhemat — sehingga jaringannya mengirim tinggi lalu menurunkan [tegangannya](https://one-course.com/books/physics/1/id/chapter/56-tegangan-dan-voltmeter#def-g8-voltage-voltmeter-voltage) di depan pintunya.

**Latihan 69.9 ★★.**

Sebuah [alternator](#def-g9-alternator-alternator) peraga yang diputar tangan dengan lambat menyalakan lampunya samar dengan kedipan yang terlihat; kalau diputar cepat, terang dan mantap. Jelaskan kedua perubahannya dengan aturan mejanya dan bab [frekuensinya](https://one-course.com/books/physics/1/id/chapter/62-bunyi-kelajuan-nada-kenyaringan#def-g8-sound-pitch-loudness-frequency).

**Solusi Latihan 69.9.**

Putaran yang lambat: [tegangan](https://one-course.com/books/physics/1/id/chapter/56-tegangan-dan-voltmeter#def-g8-voltage-voltmeter-voltage) induksi yang kecil (aturan dua) — lampu yang samar — pada beberapa daur tiap sekon: kedipan yang terlihat, di bawah laju [peleburan](https://one-course.com/books/physics/1/id/chapter/39-air-dalam-segala-wujudnya#def-g6-water-states-changes) matanya. Putaran yang cepat: [tegangan](https://one-course.com/books/physics/1/id/chapter/56-tegangan-dan-voltmeter#def-g8-voltage-voltmeter-voltage) yang lebih besar — terang — dan [frekuensi](https://one-course.com/books/physics/1/id/chapter/62-bunyi-kelajuan-nada-kenyaringan#def-g8-sound-pitch-loudness-frequency) yang dilebur matanya menjadi mulus. Dua tombol, satu putaran tangan.

**Latihan 69.10 ★★.**

Sebuah pembangkit mengantarkan $1 \times 10^{8}\,\mathrm{W}$. Bandingkan arus yang diperlukan pada $230\,\mathrm{V}$ dan pada $400\,000\,\mathrm{V}$ (dalam notasi ilmiah). Yang mana yang dapat dibawa kabel yang sesungguhnya?

**Solusi Latihan 69.10.**

Pada $230\,\mathrm{V}$: $I = 1 \times 10^{8} \div 230 \approx
4.3 \times 10^{5}\,\mathrm{A}$ — empat ratus ribu [ampere](https://one-course.com/books/physics/1/id/chapter/55-kuat-arus-dan-amperemeter#def-g8-intensity-ammeter-intensity): tidak ada kabel di Bumi. Pada $400\,000\,\mathrm{V}$: $I = 1 \times 10^{8} \div
4 \times 10^{5} = 250\,\mathrm{A}$ — kabel transmisi yang biasa. Perkara trafonya, ditutup.

**Latihan 69.11 ★★.**

Pembangkit termal dan nuklir pada dasarnya adalah cerek yang rumit. Belalah semboyan ini dengan rantainya — lalu tentukan satu mata rantai tempat keduanya berbeda.

**Solusi Latihan 69.11.**

Kedua rantainya terbaca: simpanan $\to$ [kalor](https://one-course.com/books/physics/1/id/chapter/34-kalor-dan-isolasi#def-g5-heat-and-insulation-heat) $\to$ air yang mendidih $\to$ gerak uapnya $\to$ putaran $\to$ listrik — cerek yang rumit yang memberi makan turbin. Rantainya berbeda tepat pada satu mata rantai: apa yang membuat [kalornya](https://one-course.com/books/physics/1/id/chapter/34-kalor-dan-isolasi#def-g5-heat-and-insulation-heat) — kimia batu bara yang terbakar, atau pembelahan inti uraniumnya.

**Latihan 69.12 ★★★.**

Perjalanan besarnya, dijalankan terbalik: malam ini lampumu menyala pada $230\,\mathrm{V}$. Telusurilah [energinya](https://one-course.com/books/physics/1/id/chapter/29-energi-dalam-kehidupan-sehari-hari#def-g5-everyday-energy-energy) ke hulu menembus setiap kotak — trafo, menara sutet, [alternator](#def-g9-alternator-alternator), turbin, dan satu simpanan primer pilihanmu — sambil menyebut bentuk [energinya](https://one-course.com/books/physics/1/id/chapter/29-energi-dalam-kehidupan-sehari-hari#def-g5-everyday-energy-energy) pada tiap tahapnya dan kebocorannya di sepanjang jalan. Lalu jawablah pertanyaan masa kecilnya dengan kalimat kelas sembilan: dari mana pada akhirnya [cahaya](https://one-course.com/books/physics/1/id/chapter/3-cahaya-dan-bayang-bayang#def-g1-light-and-shadows-source) di dalam kamarmu datang?

**Solusi Latihan 69.12.**

Ke hulu: $230\,\mathrm{V}$ di dindingnya datang lewat trafo lingkungannya ([tegangan](https://one-course.com/books/physics/1/id/chapter/56-tegangan-dan-voltmeter#def-g8-voltage-voltmeter-voltage) yang diturunkan), di sepanjang menara sutet pada ratusan kilovolt (bentuk pengangkutannya: AC bertegangan tinggi, yang bocor sedikit kehangatan), dari sebuah [alternator](#def-g9-alternator-alternator) (putaran menjadi listrik, lewat induksi), yang diputar sebuah turbin (gerak uap atau air), yang diberi makan sebuah simpanan — misalnya danau bendungannya yang terangkat, yang diangkat [penguapan](https://one-course.com/books/physics/1/id/chapter/39-air-dalam-segala-wujudnya#def-g6-water-states-changes) Matahari. Maka kalimat kelas sembilannya: [cahaya](https://one-course.com/books/physics/1/id/chapter/3-cahaya-dan-bayang-bayang#def-g1-light-and-shadows-source) di dalam kamarmu adalah sinar matahari — tersimpan, jatuh, terputar, lalu terkirim.

## 69.5 Soal: Giliran Jaga Malam di Pembangkitnya

**Soal 69.1.**

Soal akhir pekan — giliran jaga malam di pembangkit listrik tenaga air; induksi, selangkah, dan badainya; buku harian sang insinyur

Kamu membuntuti insinyur malam di bendungan lembahnya — danau di atas, kota di bawah, dan [alternator](#def-g9-alternator-alternator) yang berdengung di antaranya.

**Bagian I — Aula mesinnya.**

1. Insinyurnya membuka sebuah pintu air: airnya menggelegar menembus turbin tiga, dan alat ukur [alternatornya](#def-g9-alternator-alternator) pun bangun. Tuliskan rantai [energinya](https://one-course.com/books/physics/1/id/chapter/29-energi-dalam-kehidupan-sehari-hari#def-g5-everyday-energy-energy) dari danau ke rel [dayanya](https://one-course.com/books/physics/1/id/chapter/68-daya-dan-energi-listrik#def-g9-electric-power-energy-power) .
2. Di dalam [alternatornya](#def-g9-alternator-alternator) , apa yang bergerak dan apa yang tetap diam — lalu mengapa sesuatu harus bergerak sama sekali?
3. Jaringannya berjalan pada $50\,\mathrm{Hz}$ . Insinyurnya memperhatikan sebuah papan ukur yang menjaga turbin tiga tepat pada putaran yang berpadanan. Apa yang salah pada [kelajuan](https://one-course.com/books/physics/1/id/chapter/52-grafik-gerak-dan-kelajuan-rata-rata#def-g7-motion-average-speed-formula) yang keliru? (Apa yang akan dilakukan [frekuensi](https://one-course.com/books/physics/1/id/chapter/62-bunyi-kelajuan-nada-kenyaringan#def-g8-sound-pitch-loudness-frequency) [tegangannya](https://one-course.com/books/physics/1/id/chapter/56-tegangan-dan-voltmeter#def-g8-voltage-voltmeter-voltage) ?)
4. Seorang murid magang bertanya apakah [magnet](https://one-course.com/books/physics/1/id/chapter/6-magnet#def-g1-magnets-magnet) yang lebih kuat di dalam rotornya akan memberi [daya](https://one-course.com/books/physics/1/id/chapter/68-daya-dan-energi-listrik#def-g9-electric-power-energy-power) tambahan yang “cuma-cuma”. Betulkan mimpinya dengan harga jujur milik dinamonya.

**Bagian II — Permintaan kotanya.**

5. Pada pukul 03:00 kotanya menarik $2 \times 10^{7}\,\mathrm{W}$ . Pada $200\,000\,\mathrm{V}$ milik jalur pengangkutannya, arus berapa yang meninggalkan pembangkitnya?
6. [Daya](https://one-course.com/books/physics/1/id/chapter/68-daya-dan-energi-listrik#def-g9-electric-power-energy-power) yang sama pada $230\,\mathrm{V}$ akan memerlukan arus berapa — dan apa yang dikatakan perbandingannya tentang tugas trafonya?
7. Pada pukul 07:00, cerek dan pemanasnya bangun: permintaannya menggandakan diri. Insinyurnya harus memberi turbinnya lebih banyak apa, dan apa yang akan terjadi pada [frekuensi](https://one-course.com/books/physics/1/id/chapter/62-bunyi-kelajuan-nada-kenyaringan#def-g8-sound-pitch-loudness-frequency) jaringannya kalau ia memberi terlalu sedikit? (Mesinnya melambat di bawah beban, seperti pengendara sepeda di sebuah bukit.)
8. Pembangkit saudaranya — sebuah ladang [angin](https://one-course.com/books/physics/1/id/chapter/10-udara-di-sekitar-kita#def-g2-air-around-us-wind) di punggung bukit — berhenti ikut ketika [anginnya](https://one-course.com/books/physics/1/id/chapter/10-udara-di-sekitar-kita#def-g2-air-around-us-wind) mati. Kotak yang mana pada rantainya yang gagal, dan kotak yang mana yang berdiri sepenuhnya sehat?

**Bagian III — Badainya.**

9. Petir memutus sebuah jalur pengangkutan; pemutus arusnya menjeplak. Insinyurnya mengalihkan [dayanya](https://one-course.com/books/physics/1/id/chapter/68-daya-dan-energi-listrik#def-g9-electric-power-energy-power) lewat jalur tetangganya. Sifat jaringan yang mana — satu jaringan paralel yang besar — yang membuat pengalihannya mungkin?
10. Selama kesibukannya, lampu sebuah gudang meredup kecokelatan selama semenit. Tafsirkanlah: apa yang melorot, dan [motor](https://one-course.com/books/physics/1/id/chapter/41-rangkaian-listrik-dan-keselamatan#ex-g6-circuits-and-safety-motor) serta lampu gudangnya sejenak kekurangan apa?
11. Fajar: buku hariannya harus menjelaskan kepada para murid magang mengapa listrik sepanjang malam itu, pada asalnya, berupa sinar matahari. Rancanglah penjelasan dua barisnya (danau, [penguapan](https://one-course.com/books/physics/1/id/chapter/39-air-dalam-segala-wujudnya#def-g6-water-states-changes) , hujan).
12. Baris terakhir buku hariannya, menurut kebiasaannya: fisika malam itu dalam satu kalimat — dengan gerak, kemagnetan, dan cerek pagi kotanya di dalamnya.

**Solusi Soal 69.1.**

**1.** Tinggi danaunya $\to$ gerak air yang menyerbu $\to$ putaran turbinnya $\to$ [tegangan](https://one-course.com/books/physics/1/id/chapter/56-tegangan-dan-voltmeter#def-g8-voltage-voltmeter-voltage) bolak-balik yang diinduksikan [alternatornya](#def-g9-alternator-alternator) $\to$ rel [daya](https://one-course.com/books/physics/1/id/chapter/68-daya-dan-energi-listrik#def-g9-electric-power-energy-power) pembangkitnya. **2.** [Magnet](https://one-course.com/books/physics/1/id/chapter/6-magnet#def-g1-magnets-magnet) rotornya berputar; gulungannya berdiri terpancang. Tanpa gerak, tidak ada perubahan kemagnetan menembus gulungannya — dan tanpa perubahan, induksi sama sekali tidak memberi apa-apa. **3.** [Frekuensi](https://one-course.com/books/physics/1/id/chapter/62-bunyi-kelajuan-nada-kenyaringan#def-g8-sound-pitch-loudness-frequency) [tegangannya](https://one-course.com/books/physics/1/id/chapter/56-tegangan-dan-voltmeter#def-g8-voltage-voltmeter-voltage) menyalin putarannya: [kelajuan](https://one-course.com/books/physics/1/id/chapter/52-grafik-gerak-dan-kelajuan-rata-rata#def-g7-motion-average-speed-formula) yang keliru, [frekuensi](https://one-course.com/books/physics/1/id/chapter/62-bunyi-kelajuan-nada-kenyaringan#def-g8-sound-pitch-loudness-frequency) yang keliru — dan sebuah mesin yang tidak selangkah dengan $50\,\mathrm{Hz}$ jaringannya melawan setiap [alternator](#def-g9-alternator-alternator) lain di jaringannya alih-alih menolong mereka. **4.** [Magnet](https://one-course.com/books/physics/1/id/chapter/6-magnet#def-g1-magnets-magnet) rotor yang lebih kuat memang menginduksikan lebih banyak — dan turbinnya langsung bekerja lebih keras untuk menjaganya tetap berputar melawan seretan [magnet](https://one-course.com/books/physics/1/id/chapter/6-magnet#def-g1-magnets-magnet) yang lebih kaku: listrik yang lebih banyak keluar menuntut air yang lebih banyak masuk, [joule](https://one-course.com/books/physics/1/id/chapter/66-energi-kinetik-dan-keselamatan-jalan#def-g9-kinetic-energy-safety-joule) demi [joule](https://one-course.com/books/physics/1/id/chapter/66-energi-kinetik-dan-keselamatan-jalan#def-g9-kinetic-energy-safety-joule). Danaunya, bukan [magnetnya](https://one-course.com/books/physics/1/id/chapter/6-magnet#def-g1-magnets-magnet), yang membayar. **5.** $I = 2 \times 10^{7} \div 2 \times 10^{5} = 100\,\mathrm{A}$. **6.** $I = 2 \times 10^{7} \div 230 \approx 8.7 \times 10^{4}\,\mathrm{A}$ — delapan puluh tujuh ribu [ampere](https://one-course.com/books/physics/1/id/chapter/55-kuat-arus-dan-amperemeter#def-g8-intensity-ammeter-intensity): kabel yang mustahil. Tugas trafonya justru pertukaran ini — [tegangan](https://one-course.com/books/physics/1/id/chapter/56-tegangan-dan-voltmeter#def-g8-voltage-voltmeter-voltage) naik, arus turun, [dayanya](https://one-course.com/books/physics/1/id/chapter/68-daya-dan-energi-listrik#def-g9-electric-power-energy-power) tak berubah. **7.** Air yang lebih banyak menembus pintu airnya. Kalau kurang makan, mesin yang berbeban melambat seperti pengendara sepeda di sebuah bukit — dan [frekuensi](https://one-course.com/books/physics/1/id/chapter/62-bunyi-kelajuan-nada-kenyaringan#def-g8-sound-pitch-loudness-frequency) jaringannya melorot di bawah lima puluh: [jam](https://one-course.com/books/physics/1/id/chapter/8-mengukur-waktu#ex-g2-measuring-time-clock) dan mesin jaringannya semua merasakan jaringan yang lapar. **8.** Hanya kotak yang pertama — yaitu [anginnya](https://one-course.com/books/physics/1/id/chapter/10-udara-di-sekitar-kita#def-g2-air-around-us-wind), dorongan sudunya. Turbin, [alternator](#def-g9-alternator-alternator), dan trafonya berdiri sempurna sehat, hanya terhenti karena tidak berangin. **9.** Jaringannya adalah satu jaringan paralel yang besar: banyak jalan menghubungkan setiap pembangkit ke setiap kota, sehingga jatah sebuah jalur yang terputus dapat mengalir lewat [cabang](https://one-course.com/books/physics/1/id/chapter/30-rangkaian-seri-dan-paralel#def-g5-series-parallel-circuits-parallel) yang selamat — kemandirian paralel, pada skala kebangsaan. **10.** Jalur yang dialihkan dan kelebihan beban itu membiarkan [tegangan](https://one-course.com/books/physics/1/id/chapter/56-tegangan-dan-voltmeter#def-g8-voltage-voltmeter-voltage) yang diantarkan melorot di bawah nominalnya selama semenit: lampu gudangnya meredup dan [motornya](https://one-course.com/books/physics/1/id/chapter/41-rangkaian-listrik-dan-keselamatan#ex-g6-circuits-and-safety-motor) berputar dengan malas — kurang makan, sebagaimana harus dialami alat mana pun di bawah [tegangan nominalnya](https://one-course.com/books/physics/1/id/chapter/56-tegangan-dan-voltmeter#def-g8-voltage-voltmeter-nominal). **11.** “Setiap [watt](https://one-course.com/books/physics/1/id/chapter/68-daya-dan-energi-listrik#def-g9-electric-power-energy-power) malam ini datang dari air danau yang jatuh; Matahari menguapkan lautnya dan hujan membawanya ke pegunungan kita. Kami memutar sinar matahari di sini — yang tersimpan di dalam sebuah danau, lewat jalan langit.” **12.** Misalnya: “Gerak yang melewati [magnet](https://one-course.com/books/physics/1/id/chapter/6-magnet#def-g1-magnets-magnet) membuat setiap [volt](https://one-course.com/books/physics/1/id/chapter/56-tegangan-dan-voltmeter#def-g8-voltage-voltmeter-voltage) malam itu — dan pada pukul tujuh, sepuluh ribu cerek meminta danaunya jatuh sedikit lebih cepat.”