Pengertian Induksi Elektromagnetik, Hukum Faraday, Hukum Lenz, Gaya
Pengertian Induksi Elektromagnetik, Hukum Faraday, Hukum Lenz, Gaya
Gerak Listrik Induksi, GGL, Rumus, Contoh Soal, Jawaan,
Gerak Listrik Induksi, GGL, Rumus, Contoh Soal, Jawaan,
Praktikum, !um"aran, #edan Elektromagnetik, Fisika
Praktikum, !um"aran, #edan Elektromagnetik, Fisika
In
Induduksksi i eleelektktroromamagngnetietik k adadalalah ah gegejaljala a timtimbubulnlnya ya gagaya ya gegerarak k lilistrstrik ik di di dadalalam m susuatuatu kumparan/konduktor bila terdapat perubahan fluks magnetik pada konduktor tersebut atau kumparan/konduktor bila terdapat perubahan fluks magnetik pada konduktor tersebut atau bila konduktor bergerak relatif melintasi medan magnetik.
bila konduktor bergerak relatif melintasi medan magnetik.
$%
$%
G
Gay
aya G
a Ge
er
rak
ak
L
Li
ist
str
rik
ik
Indu
In
du
ks
ksi
i &
&
GG
GGL
L
In
Indu
du
ks
ksi
i
Gaya gerak listrik induksi adalah timbulnya gaya gerak listrik di dalam kumparan yang Gaya gerak listrik induksi adalah timbulnya gaya gerak listrik di dalam kumparan yang mencakup sejumlah fluks garis gaya medan magnetik, bilamana banyaknya fluks garis gaya mencakup sejumlah fluks garis gaya medan magnetik, bilamana banyaknya fluks garis gaya itu divariasi. Dengan kata lain, akan timbul gaya gerak listrik di dalam kumparan apabila itu divariasi. Dengan kata lain, akan timbul gaya gerak listrik di dalam kumparan apabila kumparan itu berada di dalam medan magnetik yang kuat medannya berubah-ubah terhadap kumparan itu berada di dalam medan magnetik yang kuat medannya berubah-ubah terhadap waktu.
waktu. $%$% 'unyi
$%$% 'unyi Hukum FaradayHukum Faraday
onsep gaya gerak listrik pertama kali dikemukakan oleh !ichael "araday, yang melakukan onsep gaya gerak listrik pertama kali dikemukakan oleh !ichael "araday, yang melakukan penelitian
penelitian untuk untuk menentukan menentukan faktor faktor yang yang memengaruhi memengaruhi besarnya besarnya ggl ggl yang yang diinduksi. diinduksi. DiaDia menemukan bahwa induksi sangat bergantung pada waktu, yaitu semakin cepat terjadinya menemukan bahwa induksi sangat bergantung pada waktu, yaitu semakin cepat terjadinya perubahan
perubahan medan medan magnetik, magnetik, ggl ggl yang yang diinduksi diinduksi semakin semakin besar. besar. Di Di sisi sisi lain, lain, ggl ggl tidak tidak sebanding dengan laju perubahan medan magnetik #, tetapi sebanding dengan laju perubahan sebanding dengan laju perubahan medan magnetik #, tetapi sebanding dengan laju perubahan fluks
fluks magnmagnetik, etik, $$##, , yayang ng berbergergerak ak melmelintintasi asi looloop p seluseluas as %, %, yayang ng secasecara ra matmatemaematis tis flufluksks
magnetik tersebut dinyatakan sebagai berikut& magnetik tersebut dinyatakan sebagai berikut& $ '
$ ' #.% cos ( ...#.% cos ( ... )*+... )*+
Dengan # sama dengan rapat fluks magnetik, yaitu banyaknya fluks garis gaya magnetik per Dengan # sama dengan rapat fluks magnetik, yaitu banyaknya fluks garis gaya magnetik per satuan luas penampang yang ditembus garis gaya fluks magnetik tegak lurus, dan ( adalah satuan luas penampang yang ditembus garis gaya fluks magnetik tegak lurus, dan ( adalah su
sududut t anantatara ra # # dedengngan an gagariris s yyanang g tetegagak k lulururus s pepermrmukukaan aan kukumpmparaaran. n. ikika a pepermrmukukaanaan kumparan tegak lurus #, ( '
kumparan tegak lurus #, ( ' oo dan $ dan $ #
# ' , tetapi jika # ' , tetapi jika # sejajar terhadsejajar terhadap kumparaap kumparan, ( n, ( ' ' oo,,
sehingga& sehingga& $
$##' ' #.%...#.%... .. )+)+
0al ini terlihat pada Gambar *,
0al ini terlihat pada Gambar *, di mana kumparan berupa bujudi mana kumparan berupa bujur sangkar bersisi i r sangkar bersisi i seluas % 'seluas % ' ii. . GarGaris is # # dapdapat at digdigambambarkarkan an sedesedemikmikian ian ruprupa a sehsehingingga ga jumjumlah lah gargaris is per per satusatuan an lualuass
sebanding dengan kuat medan. sebanding dengan kuat medan.
adi, fluks $# dapat dianggap sebanding dengan jumlah garis yang melewati kumparan.
#esarnya fluks magnetik dinyatakan dalam satuan weber )1b+ yang setara dengan tesla.meter )*1b ' * 2.m+.
Dari definisi fluks tersebut, dapat dinyatakan bahwa jika fluks yang melalui loop kawat penghantar dengan 3 lilitan berubah sebesar $# dalam waktu aktu 4t, maka besarnya ggl
induksi adalah&
5ang dikenal dengan 0ukum Induksi "araday, yang berbunyi&
6gaya gerak listrik )ggl+ induksi yang timbul antara ujung-ujung suatu loop penghantar berbanding lurus dengan laju perubahan fluks magnetik yang dilingkupi oleh loop penghantar
tersebut7.
2anda negatif pada persamaan )8.9+ menunjukkan arah ggl induksi. %pabila perubahan fluks )4$+ terjadi dalam waktu singkat )4t : +, maka ggl induksi menjadi&
dengan&
; ' ggl induksi )volt+
3 ' banyaknya lilitan kumparan
4$# ' perubahan fluks magnetik )weber+
4t ' selang waktu )s+
$%(% 'unyi Hukum Lenz
%pabila ggl induksi dihubungkan dengan suatu rangkaian tertutup dengan hambatan tertentu, maka mengalirlah arus listrik. %rus ini dinamakan dengan arus induksi. %rus induksi dan ggl induksi hanya ada selama perubahan fluks magnetik terjadi.
0ukum <en= menjelaskan mengenai arus induksi, yangberarti bahwa hukum tersebut berlaku hanya kepada rangkaian penghantar yang tertutup. 0ukum ini dinyatakan oleh 0einrich "riedrich <en= )*>? - *>8@+, yang sebenarnya merupakan suatu bentuk hukum kekekalan energi. 0ukum <en= menyatakan bahwa&
6GG< Induksi selalu membangkitkan arus yang medan magnetnya berlawanan dengan asal perubahan fluks7.
Aerubahan fluks akan menginduksi ggl yang menimbulkan arus di dalam kumparan, dan arus induksi ini membangkitkan medan magnetnya sendiri.
Gambar . menunjukkan penerapan 0ukum <en= pada arah arus induksi. Aada Gambar )a+ dan )d+, magnet diam sehingga tidak ada perubahan fluks magnetik yang dilingkupi oleh kumparan. Aada Gambar )b+ menunjukkan fluks magnetik utama yang menembus kumparan dengan arah ke bawah akan bertambah pada saat kutub utara magnet didekatkan kumparan. %rah induksi pada Gambar )c+, )e+, dan )f +, juga dapat diketahui dengan menerapkan 0ukum <en=.
Bontoh Coal * &
"luks magnetik yang dilingkupi oleh suatu kumparan berkurang dari ,@ 1b menjadi ,* 1b dalam waktu @ sekon. umparan terdiri atas lilitan dengan hambatan ? . #erapakah kuat arus listrik yang mengalir melalui kumparanE
Aenyelesaian& Diketahui& $* ' ,@ 1b $ ' ,* 1b 3 ' lilitan F ' ? 4t ' @ sekon Ditanya& I ... E Aembahasan &
tanda )-+ menyatakan reaksi atas perubahan fluks, yaitu fluks induksi berlawanan arah dengan fluks magnetik utama. %rus yang mengalir melalui kumparan adalah&
I ' ;/F ' *8/? ' ? %
$%)% Faktor Penyea *imulnya Gaya Gerak Listrik Induksi
Aenyebab utama timbulnya ggl induksi adalah terjadinya perubahan fluks magnetik yang dilingkupi oleh suatu loop kawat. #esarnya fluks magnetik telah dinyatakan pada persamaan )*+. Dengan demikian, ada tiga faktor penyebab timbulnya ggl pada suatu kumparan, yaitu& a. perubahan luas bidang kumparan )%+,
b. perubahan orientasi sudut kumparan ( terhadap medan, c. perubahan induksi magnetik.
*.9.*. Gaya Gerak Listrik +kiat Perluasan !um"aran dalam #edan Elektromagnetik
Gambar 9 memperlihatkan induksi ggl elektromagnetik. ita asumsikan medan # tegak lurus terhadap permukaan yang dibatasi sebuah konduktor berbentuk . Cebuah konduktor lain yang dapat bergerak dengan kecepatan v dipasang pada konduktor . Dalam waktu 4t konduktor yang bergerak tersebut menempuh jarak&
4H ' v.4t ... )@+ Cehingga, luas bidang kumparan bertambah sebesar& 4% ' l . 4H ' l .v .4t ... )8+
#erdasarkan 0ukum "araday, akan timbul ggl induksi yang besarnya dinyatakan dalam persamaan berikut ini.
Dengan substitusi persamaan )8+, maka akan diperoleh&
Aersamaan )+ hanya berlaku pada keadaan #, l , dan v saling tegak lurus. Bontoh Coal &
Cebuah kawat yang panjangnya m bergerak tegak lurus pada medan magnetik dengan kecepatan * m/s, pada ujung-ujung kawat timbul beda potensial *,> . 2entukan besarnya induksi magnetikJ
Aenyelesaian&
Diketahui& l ' mK v ' * m/sK ; ' *,> volt Ditanya& # ' ... E
Aembahasan &
arena
⊥
#, maka besar induksi magnetiknya adalah& ; ' #.l .v*,> ' # L L * *,> ' ? #
# ' *,>/? ' ,M@ 2
*.9.. Gaya Gerak Listrik Induksi +kiat Peruahan rientasi Sudut !um"aran -*erhada" #edan Elektromagnetik
Aerubahan sudut antara induksi magnetik # dan arah bidang normal dapat menyebabkan timbulnya ggl induksi, yang besarnya dapat ditentukan melalui persamaan )?+.
ika laju perubahan cos ( tetap, persamaan )*+ menjadi&
Dengan (* dan ( masing-masing menyatakan sudut awal dan sudut akhir antara arah normal
bidang dengan arah induksi.
*.9.9. Gaya Gerak Listrik Induksi +kiat Peruahan Induksi #agnetik
Aerubahan induksi magnetik juga dapat menimbulkan ggl induksi pada luasan bidang kumparan yang konstan, yang dinyatakan sebagai berikut&
ntuk laju perubahan induksi magnetik tetap, persamaan )*+ menjadi&
Re.erensi /
#udiyanto, . . "isika & ntuk C!%/!% elas NII. Ausat Aerbukuan, Departemen Aendidikan 3asional, akarta. p. >.
http&//perpustakaancyber.blogspot.com/*9/?/pengertian-induksi-elektromagnetik-hukum-
H0!0# LE12
0ukum "araday hanya menunjukkan besarnya GG< induksi pada kumparan, dan belum dapat menunjukkan arah arus induksi dalam kumparan.
0ukum <ens berbunyi & “Arus induksi mengalir pada penghantar atau kumparan dengan arah berlawanan dengan gerakan yang menghasilkannya” atau “medan magnet yang ditimbulkannya melawan perubahan fluks magnet yang menimbulkannya”.
a. ika kutub magnet batang di dekatkan kumparan %#, maka akan terjadi pertambahan garis gaya magnet arah #% yang dilingkupi kumparan.
b. Cesuai dengan hukum <ens, maka akan timbul garis gaya magnet baru arah %# untuk menentang pertambahan garis gaya magnet tersebut.
c. Garis gaya magnet baru arah %# ditimbulkan oleh arus induksi pada kumparan. d. ika kutub magnet batang dijauhkan, maka akan terjadi kebalikannya.
sehingga didapat persamaan sebagai berikut &
http&//komputerdalampembelajaran.blogspot.com/*9/@/normal--false-false-false-en-us-H-none.html
H0!0# LE12
Hukum Lenz merupakan hukum fisika yang memebrikan pernyataan tentang GG< )Gaya Gerak <istrik+ Induksi. Hukum lenz memberikan penjelasan tentang arah arus induksi yang terjadi karena terjadinya GG< Induksi tersebut. 0ukum <en= ditemukan oleh ilmuwan fisika "riederich <en= pada tahun *>9?.
Hukum Lenz
#erdasarkan hukum "araday, telah kita ketahui bahwa perubahan fluks magnetik akan menyebabkan timbulnya beda potensial antara ujung kumparan. %pabila kedua ujung kumparan itu dihubungkan dengan suatu penghantar yang memiliki hambatan tertentu akan mengalir arus yang disebut arus induksi dan beda potensial yang terjadi disebut ggl induksi. "araday pada saat itu baru dapat menghitung besarnya ggl induksi yang terjadi, tetapi belum menentukan ke mana arah arus induksi yang timbul pada rangkaian/kumparan. %rah arus induksi yang terjadi baru dapat dijelaskan oleh "riederich <en= pada tahun *>9? yang lebih dikenal dengan hukum <en=.
Pernyataan Hukum Lenz
“Jika ggl induksi timbul pada suatu rangkaian, maka arah arus induksi yang dihasilkan sedemikian rupa sehingga menimbulkan medan magnetik induksi yang menentang perubahan medan magnetik (arus induksi berusaha mempertahankan fluks magnetik totalnya
konstan)”
Arah arus induksi berdasarkan hukum enz (a) magnet mendekati kumparan, (b) magnet men!auhi kumparan.
ntuk lebih memahami hukum <en=, perhatikan gambar diatas. etika kedudukan magnet dan kumparan diam, tidak ada perubahan fluks magnet dalam kumparan. 2etapi ketika kutub utara magnet digerakkan mendekati kumparan, maka timbul perubahan fluks magnetik. Dengan demikian pada kumparan akan timbul fluks magnetik yang menentang pertambahan fluks magnetik yang menembus kumparan. Oleh karena itu, arah fluks induksi harus berlawanan dengan fluks magnetik. Dengan demikian fluks total yang dilingkupi kumparan selalu konstan. #egitu juga pada saat magnet digerakkan menjauhi kumparan, maka akan terjadi pengurangan fluks magnetik dalam kumparan, akibatnya pada kumparan timbul fluks induksi yang menentang pengurangan fluks magnet, sehingga selalu fluks totalnya konstan. %rah arus induksi dapat ditentukan dengan aturan tangan kanan yaitu jika arah ibu jari menyatakan arah induksi magnet maka arah lipatan jari-jari yang lain menyatakan arah arus.
Per3oaan Hukum Lenz
%pabila magnet digerakkan mendekati kumparan, ke mana arah arus listrik yang terjadi pada hambatan FE arena magnet digerakkan mendekati kumparan, maka pada kumparan akan timbul ggl induksi yang menyebabkan timbulnya arus induksi pada kumparan, sehingga menyebabkan timbul medan magnet yang menentang medan magnet tetap, maka arah arus dalam kumparan/hambatan dari # ke % seperti dalam pernyataan hukum len= tersebut.
