Generator Pembangkit Listrik

Generator adalah suatu alat yang berfungsi mengubah energi gerak (Mekanik) menjadi energi listrik. generator bekerja sesuai dengan prinsip elektromagnet. Generator mendorong muatan listrik untuk bergerak melalui sirkuit listrik eksternal, Generator tidak menciptakan arus listrik yang sudah ada di dalam kabel lilitan. Sumber energi mekanik bisa berupa turbin mesin uap, mesin pembakaran dalam, turbin pada air terjun, energi surya, dan lain sebagainya.

Arus listrik AC dihasilkan dari hasil induksi elektromagnetik, sebuah lilitan kawat yang berdekatan dengan kutub magnet permanen. Kutub permanen diputar pada sumbu nya, maka di ujung-ujung lilitan timbul tegangan listrik yang ditunjukkan oleh penunjukan jarum volt meter. Jarum volt meter bergoyang kearah kanan dan kiri, ini menunjukan suatu waktu polaritasnya positif, dan di suatu waktu yang lain polaritasnya negatif.

Gambar konstruksi sederhana generator AC dengan  rotor empat kutub.

Saat rotor diputar satu putaran, ujung belitan diukur teganagan dengan voltmeter. setiap satu putaran rotor dihasilkan dua siklus tegangan sinusoida. jika frekuensi diinginkan 50 Hz, maka rotor dalam satu detik harus berputar 25 putaran/detik, atau kalau satu menit, rotor harus berputar sebanyak 1500 putaran/menit.
Kutub magnet utara dan selatan menghasilkan garis fluk magnet. lilitan kawat dengan poros yang ujung-ujungnya dihubungkan dengan dua cincin putar. Ketika poros diputar, lilitan kawat memotong garis fluk magnet, sesuai dengan hukum tangan kiri Flemming maka pada ujung  ke dua cincin akan timbul tegangan berupa gelombang sinus.

Gambar Prinsip kerja Generator

Generator diperkenalkan oleh seorang ilmuwan Inggris yang bernama Michael Faraday pada tahun 1832. Sebuah kawat penghantar digantung kedua ujungnya ditempatkan diantara kutub magnet permanen utara dan selatan. antara kutub utara dan selatan terjadi garis medan magnet (Φ).

Kawat penghantar digerakkan dengan arah panah, maka terjadi kedua ujung kawat terukur tegangan induksi oleh beberapa faktor, diantaranya adalah kecepatan menggerakkan kawat penghantar, jumlah pengantar, kerapatan medan magnet permanen (B).

Persamaan Tegangan Induksi :

V = B x L x v x z  

keterangan :
V = Tegangan induksi (Volt)
B = Kerapatan medan magnet (Telsa)
L = Panjang penghantar (meter)
v  = Kecepatan gerakan (m/s)
z  = Jumlah penghantar

Terjadinya tegangan induksi dalam kawat pengantar pada prinsip generator terjadi, disebabkan oleh beberapa komponen yaitu :
1. Adanya garis medan magnet yang memotong kawat penghantar sebesar (B).
2. Ketika kawat penghantar digerakkan dengan kecepatan v pada penghantar terjadi aliran elektron yang bergerak dan menimbukan gaya listrik (U).
3. panjang kawat penghantar (L) juga menentukan besarnya tegangan induksi karena main banyak elektron yang terpotong oleh garis medan magnet.

Gambar hukum tangan kanan Flemming

Hukum tangan kanan Flemming menjelaskan terjadinya tegangan pada generator listrik sepasang magnet permanen menghasilkan garis medan magnet Φ, memotong sepanjang kawat panghantar menembus telapak tangan.

Kawat pengantar digerakkan kearah ibu jari dengan kecepatan v. Maka pada kawat penghantar timbul arus listrik I yang mengalir searah dengan arah empat ibu jari. Apa yang akan terjadi bila posisi magnet permanen utara-sealtan dibalikkan, searah dengan arah arus yang dibangkitkan.

Gambar interaksi elektromagnetik pada hukum Lenz

Hukum Lenz, menyatakan penghantar yang dialiri arus maka sekitar penghantar akan timbul medan elektromagnetik. ketika kawat penghantar digerakkan kecepatan v dan penghantar melewatkan arus ke kanan kita (tanda titik) sekitar penghantar timbul elektromagnet kearah kiri.

Akibatnya interaksi medan magnet permanen dengan medan elektromagnet terjadi gaya lawan sebesar F yang arah nya berlawanan dengan arah kecepatan v kawat penghantar.

Contoh soal :
1. Suatu generator memiliki kerapatan fluk magnet sebesar 0,8 Telsa, panjang efektif dari penghantar 250 mm, digerakkan dengan kecepatan 6 m/s. Berapakah besar tegangan induksi yang dihasilkan?
Diketahui : B = 0,8 T
                 L = 480 mm = 480 x 10^-3m
                 v  = 6 m/s
Ditanya    : V = ?
Jawab      :

Cara Kerja Motor Listrik DC

Motor listrik adalah alat yang bekerja merubah energi listrik menjadi energi gerak. Prinsip motor listrik DC bekerja berdasarkan hukum tangan kiri Fleming. Sebuah kutub magnet berbentuk U dengan kutub utara dan selatan memiliki kerapatan fluk magnet (Φ)

Gambar prinsip kerja motor DC

Sebatang kawat penghantar digantung bebas dengan kabel fleksibel. di ujung kawat dialiri arus listrik DC dan terminal positif  arus I mengalir ke terminal negatif. Yang terjadi adalah kawat bergerak kearah panah akan mendapatkan gaya sebesar F. Gaya akan ditimbulkan sebanding dengan besarnya arus I. Jika polaritas aliran listrik dibalik positif dan negatifnya maka kawat akan bergerak kearah berlawanan panah F.

Persamaan Gaya mekanik pada motor listrik :

F = B x L x I

Keterangan :
F = Gaya mekanik (Newton)
B = Kerapatan Fluk magent (T)
L = Panjang pengantar (m)
I = Arus listrik (A)

Timbulnya torsi pada motor DC :

Gambar timbulnya torsi pada motor DC

1. Kutub magnet utara dan kutub magnet selatan terbentuk garis medan magnet dari kutub utara ke kutub selatan secara merata.
   
   Gamabr medan magnet antar kutub
2. Sebatang penghantar yang diberikan arus listrik DC mengalir meninggalkan kita (tanda panah) prinsip elektromagnet disekitar penghantar timbul medan magnet arah ke kanan.
   
   Gambar medan magnet lilitan
3. Timbul interaksi antara medan magnet dari kutub dan medan elektromagnetik dari penghantar, saling tolak menolak timbul gaya F dengan arah ke kiri.
   
    Gambar bentuk akhir medan magnet
4. Jika arus menuju kita (tanda titik), kawat pengantar mendapatkan gaya F kearah kanan.
   
   Gambar Arah Arus menuju pembaca
5. Jika kutub utara-selatan dibalikkan posisinya menjadi selatan-utara arah medan magnet berbalik, ketika kawat dilairi arus meninggalkan kita (tanda panah), interaksi medan magnet kawar mendapatkan gaya F kearah kanan.
   
   Gambar arah arus bertolak belakang dengan pembaca

Gambar hukum tangan kiri Flamming

Hukum tangan kiri Flamming merupakan prinsip dasar kerja motor DC. Telapak tangan kiri berada diantara kutub utara dan selatan, medan magnet Φ memotong pengahntar. Arus I mengalir pada kawat searah keempat jari. Kawat akan mendapatkan gaya F yang arah nya searah ibu Jari.

Contoh soal :

1. Suatu kumparan kawat dengan 100 lilitan diletakkan diantara kutub utara dan kutub selatan, dialirkan arus sebesar 2 A. Jika gaya mekanik yan terukur 0,6 N dan lebar permukaan kutub 40 mm. Berapakah besar kerapatan fluk magnet jika kebocoran fluk diabaikan?

Diketahui : n  = 100
                 I  = 2 A
                 F = 0,6 N
                 l  = 40 mm = 4 x 10^-2m
Ditanya    : B =?
Jawab      :
Langkah pertama menghitung panjang penghantar (L) :

Langkah ke dua menghitung nilai kerapatan fluk magnet (B) :

Prinsip Kerja Alat Ukur Listrik Analog (Menggunakan Jarum Penunjuk)

Alat ukur listrik dengan penunjuk jarum (Analog) bekerja berdasarkan prinsip hukum tangan kiri Flemming. Sebuah kumparan dari lilitan kawat penghantar digantungkan  pada dua utas kabel fleksibel, dimana kumparan bisa berputar bebas.

Gambar prinsip kerja Alat ukur listrik

Kumparan kawat ditempatkan diantara kutub utara dan selatan magnet yang berbentuk huruf U. Kutub magnet permanen menghasilkan garis medan magnet yang akan memotong kumparan kawat. Ketika kawat dihubungkan dengan sumber listrik dari terminal positif mengalirkan arus listrik I ke terminal negatif.

Prinsip elektromagnetik dalam kumparan terjadi medan magnet elektromagnetik. medan magnet kutub permanen berinteraksi saling tolak-menolak dengan medan elektromagnetik kumparan, kumparan mendapatkan gaya putar F akibatnya kumparan berputar searah panah (jarum penunjuk akan berputar sebesar gaya putar F).

F = B x I x L

keterangan :
F = Besar Gaya (N)
B = Kerapatan fluk magnet (T)
I  = Arus listrik (A)
L = Panjang penghantar (m)

Penjelasan terjadinya kumparan putar mendapatkan gaya F, kutub magnet permanen utara dan selatan menghasilkan garis medan magnet B dengan arah dari kutub utara menuju kutub selatan.
Kumparan kawat dalam posisi searah garis medan magnet perada diantara kutub magnet permanen, dialiri arus listrik sebesar I. Prinsip elektromagnetik disekitar kumparan putar akan timbul medan magnet sesuai prinsip tangan kanan, kutub utara di kiri kutub selatan di kanan.

Gambar prinsip Torsi pada kawat yang berarus

Antara medan magnet permanen dan medan elektromagnet kumparan putar terjadi saling tolak menolak yang menimbulkan gaya putar sebesar F yang mengarah ke kiri. Besar gaya F tergantung tiga komponen, yaitu besarnya kerapatan fluk magnet permanen, besar arus mengalir ke kumparan putar dan panjang kumparan putar.

Fenomena Elektrostatis

Muatan listrik adalah suatu dasar dari partikel elementer tertentu. terhadap dua jenis muatan, yaitu positif (+) dan negatif (-).

Suatu muatan adalah "Coulumb (C)", muatan proton adalah + 1,6 x 10^-19 C, sedangkan muatan elektron adalah -1,6 x 10^-19 C. Pada umumnya 1 Coulumb muatan mengandung 6,25 x 10¹⁸ elektron. Prinsip kekekalan menjadikan nilai muatan selalu konstan. Jika suatu benda diubah menjadi energi, sejumlah muatan positif dan negatif yang sama akan hilang.

Percobaan 1 Penggaris plastik dengan potongan kertas kecil-kecil

Sebatang garisan plastik digosok kan pada kain pada waktu tertentu kemudian di dekatkan dengan potongan kertas-kertas kecil. Yang terjadi potongan kertas kecil yang akan beterbangan dan menempel pada garisan plastik tersebut.

Gambar. Percobaan 1

Kejadian diatas menunjukan fenomena muatan elektro statis dimana batang plastik bermuatan negatif. dua benda yang muatannya berbeda akan saling tarik-menarik.

Percobaan 2 Dua buah batang yang terbuat dari bahan plastik
Sebuah batang terbuat dari plastik digantung bebas dengan benang. batang yang terbuat dari bahan plastik lainnya di gosok kan pada kain sutra dan di dekatkan dengan batang plastik yang digantung dengan benang.

Gambar. Percobaan 2

Yang akan terjadi Batang plastik akan yang digantung akan menjauhi batang plastik yang di dekatkan (Kedua benda tersebut saling tolak menolak). Kedua batang tersebut memiliki nilai muatan yang sama.

Percobaan 3 Dua buah batang yang terbuat dari bahan kaca dan plastik yang berbeda

Sebuah batang terbuat dari bahan plastik digantung bebas dengan benang. Sebuah batang terbuat dari bahan kaca digosok kan dengan dengan kain sutra dan di dekatkan pada batang plastik.

Gambar. Percobaan 3

Yang terjadi batang yang terbuat dari bahan plastik akan tertarik pada batang yang terbuat dari bahan kaca (kedua benda tersebut saling tarik menarik). Batang yang terbuat dari bahan plastik dan batang yang terbuat dari bahan kaca memiliki jumlah muatan yang berbeda. 

Persamaan muatan listrik :

Q = n . e

Keterangan :
Q = Muatan listrik (Coulomb)
n  = Jumlah Elektron
e  = Muatan elektron (-16 x 10^-19C)

Contoh soal :
1. Jika diketahui suatu muatan listrik -3 C, maka berapakah jumlah elektron yang ada di dalamnya ?
Diketahui : Q = -3 C
Ditanya    : n = ?
jawab      :

Reluktansi Magnet pada Rangkaian Magnetik

Rangkaian magnetik terdiri dari beberapa bahan yang bersifat magnet masing-masing  memiliki permeabilitas dan panjang lintasan yang tidak sama. Maka setiap bagian mempunyai reluktansi yang berbeda pula, sehingga reluktansi total adalah jumlah dari reluktansi masing-masing bagian. Reluktansi adalah besarnya fluks magnet yang dihasilkan dalam kumparan bergantung dari besaran.

Gambar.Rangkaian magnet

Inti besi yang berbentuk mirip dengan huruf C dengan lilitan kawat dan mengalir arus I, terdapat celah sempit udara yang dilewati garis gaya magnet.Rangkaian ini memiliki dua buah reluktansi yaitu reluktansi besi R_mFe dan reluktansi celah udara R_mLuft. Satuan Reluktansi adalah A/Wb (Amper /Weber)

Persamaan Reluktansi :

Keterangan :
Rm = Reluktansi magnet (A/Wb)
Θ = Gaya gerak magnet (A)
Φ = Fluks Magnet (Wb)
 l  = Panjang penampang atau panjang lintasan (m)
μ = Daya hantar magnet (Wb/Am)
A = Luas peanmpang (m²)

Keterangan :
Rm = Reluktansi magnet (A/Wb)
R_mFe = Reluktansi Besi (A/Wb)
R_mLuft = Reluktansi Udara (A/Wb)

Keterangan :
Θ = Gaya gerak magnet
Θ_Fe = Gaya gerak magnet pada Besi
Θ_Luft = Gaya gerak magnet pada Udara

Contoh :

1. Suatu rangkaian magnetik memiliki kuat medan magnet pada besi sebesar 600 A/m dan kerapatan fluk magnet sebesar 1,2 T. Jika panjang lintasan inti besi 80 cm, jarah celah udara 4 mm. Berapakah besar gaya gerak magnet total?

Diketahui : H_Fe = 600 A/m
                 B    =  1,2 T
                 l_Fe   = 80 cm = 8 x 10^-1 m
                 l_Luft = 4 mm  = 4 x 10^-3 m
Ditanya    : Θ = ?
Jawab      :
Langkah pertama menghitung nilai gaya gerak magnet pada besi (Θ_Fe) :

Langkah kedua menghitung nilai medan magnet pada udara (H_Luft) :

Langkah ketiga menghitung nilai gaya gerak magnet pada udara (Θ_Luft) :

Langkah keempat menghitung nilai gaya gerak magnet total (Θ) :

Permeabilitas atau Daya Hantar Magnet (μ)

Permeabilitas atau daya hantar magnet (μ) adalah kemampuan suatu bahan atau media untuk dilalui oleh fluk magnet. Ada tiga golongan media magnet yaitu ferromagnet, paramagnet dan diamagnet.

Ferromagnet mudah dijadikan magnet dan menghasilkan medan magnet yang kuat , memiliki daya hantar magnet yang baik. Bahan ferromagnet dipakai sebagai bahan inti transformator stator motor. Susunan molekul bahan ferromagnet terbentuk dari bagian-bagian kecil yang disebut dengan domain. Setiap domain merupakan magnet dipole elementer dan mengandung 10¹² sampai 10¹⁵ atom . Bila bahan ferromagnetk mendapat pengaruh medan magnet luar, dengan segera masing-masing molekul membentuk kutub yang searah. Contohnya : Besi, baja, nikel, kobalt, serta campuran beberapa logam seperti Alnico dan Permalloy

Paramagnet kurang baik untuk dijadikan magnet karena hasilnya lemah dan permeabilitas nya kurang baik. contohnya : aluminium, platina, mangan, chromium.

Biamagnet adalah bahan yang lemah sebagai magnet dan berlawanan, permeabilitas nya di bawah paramagnet. contohnya : Bismut, antimonium, tembaga, seng emas dan perak.

Gambar. Kurva BH inti udara

Kurva bahan mengandung informasi yang berhubungan dengan permeabilitas suatu bahan. Satuan permeabilitas Wb/Am. permeabilitas hampa udara diperoleh dari perbandingan antara kerapatan fluk magnet dan kuat medan magnet.

Pesamaan Permeabilitas hampa udara :

μ   = Permeabilitas atau daya hantar magnet (Wb/Am)
B  = Kerapatan fluk magnet (T)
H  = Kuat medan magnet (A/m)

Permeabilitas untuk bahan magnet sifatnya tidak konstan, ketika dibandingkan dengan permeabilitas hampa udara, dimana perbandingan tersebut disebut dengan permeabilitas relatif.

Persamaan permeabilitas bahan magnet :

Keterangan :
μ  = Permeabilitas bahan
μ₀ = Permeabilitas hampa udara
μ_r = Permeabilitas relatif

Contoh Soal
1. Suatu lilitan kawat berongga udara memiliki kekuatan medan magnet sebesar 3000 A/m. jika diketahui nilai permeabilitas hampa udara sebesar 1,257 x 10^-6 Wb/Am, Berapakah nilai kerapatan fluk magnet tersebut ?
Diketahui : H = 3000 A/m
                 μ₀= 1,257 x 10-6 Wb/Am
Ditanya   :  B = ?
jawab     :

2. Besi toroid mempunyai keliling 0,3 m dan luas penampang 10cm2. Toroid dililit kawat sebanyak 600 lilit dialiri arus sebesar 10mA. Jika nilai fluk magnet sebesar 60μWb, Breapakah nilai :
a. Kuat medan magnet (H)
b. Kerapatan fluk magnet (B)
c. Permeabilitas absolut/bahan (μ)
d. Permeabilitas relatif (μ_r)

a. Kuat medan magnet :
Diketahui : I  = 10 mA = 0,01 A
                 N= 600
                 l  = 0,3 m
Ditanya   : H = ?
Jawab :

b. Kerapatan fluk magnet :
Diketahui : Φ = 60 μWb = 60 x 10^-6 Wb
                 A = 10 cm² = 10 x 10^-4 m²
Ditanya    : B = ?
Jawab :

c. Permeabilitas bahan atau Daya hantar magnet :
Diketahui : B = 0,06 T
                 H = 20 A/m
Ditanya   : μ  = ?
Jawab     :

d. Permeabilitas relatif :
Diketahui : μ =
                μ₀ = 1,257 x 10-6
Ditanya   : μ_r = ?
Jawab     :

Kuat Medan Megnet

Gambar. Medan magnet pada toroida

Dua buah lilitan berbentuk toroida dengan ukuran diameter masing-masing yang berbeda. lilitan toroida yang besar memiliki diameter lebih besar, sehingga keliling lingkarannya lebih besar. lilitan toroida yang kecil tentunya memiliki keliling lingkaran yang lebih kecil. Jika keduanya memiliki lilitan (N) yang sama, dan dialirkan arus (I) yang sama maka gaya gerak magnet (Θ = I x N ) juga sama. yang membedakan adalah lilitan diatas.

Kuat medan magnet di suatu titik di dalam medan magnet adalah besar gaya pada suatu satuan kuat kutub di titik itu di dalam medan magnet.
Persamaan kuat medan magnet :

Keterangan :
H  =  Kuat medan magnet (A/m)
 l   = Panjang lintasan (m)
Θ  = Gaya gerak magnet (Amper)
 I   = Arus mengalir ke lilitan (A)
N  = Jumlah lilitan kawat

Contoh soal :
Kumparan toroida dengan 2000 lilitan kawat, panjang lintasan magnet 100cm, arus yang mengalir sebesar 0,1A. Berapakah nilai kuat medan magnetnya ?

Diketahui : l    = 100 cm = 1 m
                 I    =  0,1 A
                 N  =  2000 lilit
Ditanya   : H = ?
Jawab     :

Fluk Magnet dan Kerapatan Fluk Magnet

Fluk Medan Magnet (Φ)
Medan magnet sesungguhnya tidak dapat dilihat oleh mata manusia namun manusia masih dapat mengamatinya dengan menggunakan kompas atau serbuk besi. didaerah sekitar yang ditembus oleh garis gaya magnet disebut gaya medan magnet. Jumlah garis gaya dalam medan magnet disebut dengan fluks magnet.

Gambar. Lilitan kawat berinti Udara

Menurut satuan Internasional besaran fluk magnet (Φ) diukur dalam satuan Weber, disingkat Wb  yang didefinisikan sebagai "Suatu medan magnet serba sama mempunyai fluk magnet sebesar 1 weber bila sebatang penghantar dipotong kan pada garis-garis gaya magnet tersebut selama satu detik akan menimbulkan gaya gerak listrik (GGL) sebesar 1 Volt".

Φ = V x t

Keterangan :
Φ = Fluk magnet (Wb)
V = Tegangkan listrik (V)
t   = Waktu (s) detik

Lilitan kawat yang dialiri arus listrik DC maka di dalam inti lilitan akan timbul medan magnet yang mengalir dari kutub utara menuju selatan.

Gambar. Daerah yang dipengaruhi  medan magnet

Pengaruh gaya gerak magnet akan melingkupi daerah sekitar lilitan. Gaya gerak magnet (Θ) berbanding lurus dengan jumlah belitan (N) dan besarnya arus yang mengalir (I), secara singkat kuat medan magnet sebanding dengan amper-lilit.

Θ  =  I  x  N

Keterangan
Θ = Gaya gerak magnet (Amper.lilit)
I   = Arus listrik yang mengalir pada lilitan (A)
N = Jumlah lilitan kawat (lilit)

Contoh soal :
Suatu lilitan kawat yang terdiri dari 1500 lilit, dialiri arus sebesar 2A.
a. Berapakah nilai gaya gerak magnet lilitan tersebut ?
b. Berapakah nilai arus jika gaya gerak listrik sama dengan (a), dan lilitannya 800 lilit?

a. Gaya gerak listrik
Diketahui : I = 2 A
                N = 1500 lilit
Ditanya   : Θ = ?
Jawab    :

b. Arus listrik yang mengalir pada lilitan
Diketahui : Θ = 3000 Amper.lilit
                 N = 800 lilit
Ditanya    : I  = ?
Jawab     :

Kerapatan Fluk Magnet (B)

Gambar kerapatan fluk magnet

Efektivitas medan magnet dalam pemakaian sering ditentukan oleh besarnya "kerapatan fluk magnet, Fluk magnet yang lebih luas kerapatan nya rendah dan intensitas medan nya lebih lemah. Pada permukaan yang sempit kerapatan fluk magnet akan kuat dan intensitas medan nya lebih tinggi.

Kerapatan fluk magnet (B) atau induksi magnetik didefinisikan sebagai fluk setiap satuan luas penampang. Satuan kerapatan fluk magnet adalah Telsa (T).

Persamaan kerapatan fluk magnet :

Keterangan :
B = Kerapatan medan magnet (T)
Φ = Fluk magnet (Wb)
A = Luas penampang inti (m²)

Contoh soal :

1. Suatu lilitan kawat berbentuk inti persegi panjang berukuran 50 mm x 40 mm, menghasilkan kuat medan magnet sebesar 0,8 Telsa. Berapakah besar fluk magnet lilitan tersebut?

Diketahui : p = 50 mm = 5 x 10^-2m
                 l  = 40 mm = 4 x 10^-2m
                 B = 0,8 T
Ditanya    :Φ = ?
Jawab :

Langkah pertama menentukan luas inti. Jika diketahui bentuk inti berupa persegi panjang maka rumus yang digunakan A = p x l :

Langkah kedua  menghitung nilai fluk magnet (Φ) :

Elektromagnet

Elektromagnet adalah prinsip pembangkitan magnet dengan menggunakan arus listrik. aplikasi praktisnya kita temukan pada pita tape recorder, motor listrik, speaker, kontaktor magnet, relay, dan lain sebagainya. Sebatang kawat DC arahnya meninggalkan kita (tanda silang ), maka di sekeliling kawat timbul garis gaya magnet melingkar.

Gambar visual garis gaya magnet yang dihasilkan dari percobaan pada kawat beraliran listrik yang diberi pembatas kertas dan di permukaan kertas ditaburkan serbuk besi yang disebarkan di atas kertas.

Gambar Gaya magnet membentuk selubung seputar kawat berarus

Sebatang kawat posisi vertikal diberikan arus listrik DC searah panah, arus menuju keatas arah pandang (tanda titik). garis gaya magnet yang membentuk selubung berlapis-lapis terbentuk sepanjang kawat. Garis gaya magnet ini tidak tampak oleh mata kita, cara melihatnya dengan serbuk halus besi atau kompas yang di dekatkan dengan kawat penghantar tersebut. kompas menunjukan bahwa arah garis gaya magnet di sekitar kawat melingkar.

Gambar Prinsip putaran sekrup

Arah medan magnet disekitar penghantar sesuai dengan arah putaran sekrup (James Clerk Maxwell, 1831 - 1879). Arah arus ke depan (meninggalkan kita) maka arah medan magnet searah putaran sekrup ke kanan. sedangkan bila arah arus kebelakang (menuju arah kita maka arah medan magnet adalah ke kiri. 

Aturan sekrup mirip dengan hukum tangan kanan yang menggenggam, arah ibu jari menyatakan arah arus listrik yang mengalir pada kawat. Maka keempat arah jari menunjukan arah dari garis gaya elektromagnet yang dihasilkan.

 Gambar Elektromagnetik di sekeliling kawat

Arah aliran arus listrik DC pada kawat penghantar menentukan arah garis gaya elektromagnet. Arah arus listrik DC menuju kita (tanda titik pada penampang kawat), arah garis gaya elektromagnet melingkar berlawanan arah jarum jam.

Ketika arah arus listrik DC meninggalkan kita (tanda silang penampang kawat), arah garis gaya elektromagnet melingkar berlawanan arah jarum jam (sesuai dengan model mengencangkan sekrup). Makin besar intensitas arus yang mengalir semakin kuat medan elektromagnet yang mengelilingi sepanjang kawat tersebut.

Gambar. Kawat melingkar yang dialiri arus listrik, yang membentuk kutub magnet.

Elektromagnetik juga dapat terjadi pada lilitan kawat, kawat penghantar yang dibentuk bulat atau melingkar dialiri arus listrik berupa (I) sesuai dengan arah panah. Sesuai dengan hukum tangan kanan dalam kasus ini, di sekeliling kawat akan menghasilkan garis gaya magnet yang arahnya secara gabungan membentuk kutub utara dan kutub selatan. Makin besar arus listrik yang melewati kawat makin kuat medan elektromagetik yang ditimbulkannya.

Gambar. Lilitan kawat membentuk kutub magnet 

Jika beberapa lilitan kawat digulung membentuk sebuah koil, jika dipotong secara melintang maka arah arus ada dua jenis. Kawat bagian atas bertanda silang (meninggalkan kita) dan kawat bagian bawah bertanda titik (menuju kita). Hukum tangan kanan empat jari menyatakan arah arus I, arah ibu jari menunjukan kutub utara magnet.

Gambar. Hukum tangan kanan 

Hukum tangan kanan untuk menjelaskan terbentuknya garis gaya elektromagnet pada sebuah gulungan koil. Sebuah Gulungan kawat koil dialiri arus listrik arahnya sesuai dengan empat jari tangan kanan, kutub magnet yang dihasilkan dimana kutub utara searah dengan ibu jari dan kutub selatan di arah lawannya. Untuk menguatkan medan magnet yang dihasilkan pada ferromagnet, sehingga garis gaya elektromganet menyatu. Aplikasinya digunakan pada Koil kontaktor, atau pun relay.