HUKUM FARADAY
LAPORAN PRAKTIKUM MATA KULIAH LISTRIK MAGNET
Oleh :
Nama : A’isah Rizqi Amaliyah
NIM : 201810201070
Kelompok : 6
Tangal Praktikum/Jam : 20 April 2022/14.20-17.00
LABORATORIUM FISIKA MODERN
JURUSAN FISIKA
FAKULTAS MATEMATIKA DAN ILMU PENGETAHUAN ALAM UNIVERSITAS JEMBER
2022
ii
DAFTAR ISI
Halaman Judul ... i
Daftar Isi... ii
Daftar Gambar ... iii
Daftar Lampiran ... iii
BAB 1 PENDAHULUAN ... 1
1.1 Latar Belakang ... 1
1.2 Rumusan Masalah ... 2
1.3 Tujuan ... 2
1.4 Manfaat ... 2
BAB 2 TINJAUAN PUSTAKA ... 3
BAB 3 METODE EKSPERIMEN ... 5
3.1 Alat dan Bahan ... 5
3.2 Prosedur Kerja ... 5
3.2.1 Desain Eksperimen... 5
3.2.2 Langkah Kerja ... 6
3.3 Analisis Data ... 6
BAB 4 HASIL DAN PEMBAHASAN... 7
4.1 Hasil ... 7
4.2 Pembahasan ... 7
BAB 5 PENUTUP ... 9
5.1 Kesimpulan ... 9
5.2 Saran ... 9
Daftar Pustaka ... 10
1
BAB 1 PENDAHULUAN
1.1 Latar Belakang
Hukum Faraday merupakan suatu penemuan sekaligus menjelaskan bagaimana hukum itu berlaku pada bidang magnetik dan kelistrikan. Penemuan hukum Faraday sangat mempengaruhi perkembangan teknologi yang semula tidak ada menjadi ada. Hukum Faraday ini adalah mengenai induksi elektromagnetik.
Induksi elektromagnetik ini sendiri adalah peristiwa timbulnya gaya gerak listrik pada suatu penghantar atau kumparan akibat mengalami perubahan garis-garis gaya magnet (fluks magnetik). Induksi elektromagnetik juga merupakan proses pengubahan energi gerak (energi kinetik) menjadi energi listri, yang mana merupakan hasil dari efek interaksi dengan medan magnet. Apabila semakin cepat perubahan medan magnetik, maka GGL (gaya gerak listrik) induksi yang timbul juga semakin besar (Giancoli, 2015).
Melalui berbagai percobaan, Michael Faraday (1791-1867), seorang ilmuwan jenius dari inggris akhirnya berhasil membuktikan bahwa arus listrik memang dapat dihasilkan dari perubahan medan magnetic. Sebuah kumparan didalamnya timbul suatu beda potensial (atau gaya gerak listrikε, GGL).
Timbulnya GGL dengan cara ini disebut induksi elektromagnetik.Batang magnet memiliki medan magnet di sekitarnya. Medan magnet divisualkan dalam bentuk garis-garis medan. Sebuah batang magnet mempunyai bentuk garis-garis medan magnet. Sekumpulan garis-garis medan disebut fluks magnet. Bentuk garis-garis medan magnet pada sebuah batang magnet. GGL yang diinduksi oleh fluks magnet yang berubah dapat dianggap terdistribusi di seluruh rangkaiannya.
Contoh sederhana yang dapat ditemui dalam kehidupan sehari-hari yaitu lampu pada sebuah sepeda. Lampu ini bisa menyala dikarenakan adanya induksi elektromagnetik. Tanpa disadari fenomena induksi elektromagnetik dapat ditemui di sekitar kita beraktivitas. Hal itu menyebabkan penting untuk memahami hukum faraday sebagai dasar dari fisika. Praktikum kali ini membahas tentang hukum faraday, dengan melakukan percobaan melalui simulasi pada aplikasi.
2 1.2 Rumusan Masalah
Rumusan masalah yang digunakan pada praktikum Hukum Faraday yaitu : 1. Bagaimana pengertian dan bunyi Hukum Faraday?
2. Bagaimana pengaruh kecepatan gerak magnet terhadap besarnya ggl induksi?
1.3 Tujuan
Tujuan dari praktikum Hukum Faraday yaitu sebagai berikut : 1. Menunjukkan fenomena induksi elektromagnetik.
2. Menentukan hubungan kecepatan gerak magnet (mendekati/menjauhi kumparan) dengan besar ggl induksi yang ditimbulkan pada kumparan.
1.4 Manfaat
Manfaat yang didapatkan dari praktikum Hukum Faraday yaitu mahasiswa mampu memahami konsep dari hukum faraday dalam bentuk sebuah fenomena dengan melakukan simulasi. Mahasiswa mengetahui faktor-faktor penyebab yang mempengaruhi adanya induksi elektromagnetik. Mahasiswa mampu mengidentifikasi fenomena-fenomena mana yang terjadi akibat induksi elektromagnetik.
3
BAB 2 TINJAUAN PUSTAKA
Medan magnet merupakan ruangan yang terletak di sekitar medan magnet atau ruangan disebuah penghantar yang mengangkut arus, sama seperti ruang yang berada di sekitar benda yang bermuatan arus listrik atau dapat dikatakan sebagai medan listrik. Induksi magnet merupakan vector medan dasar yang didefinisikan di dalam bagian selanjutnya. Induksi magnet tersebut dapat dinyatakan dengan garis- garis induksi, sedangkan medan listrik dengan garis-garis gaya (Halliday, 1984).
Hukum faraday menyatakan bahwa gaya gerak listrik pada rangkaian tertutup dipengaruhi oleh medan magnet yang sebanding dengan laju perubahan fluks medan magnet yang melewati/ menembus kumparan. Ggl induksi dalam rangkaian akan sama dengan negatif dari turunan fluks medan magnet terhadap waktu (Paul A. Tipler, 2001).
Hukum Faraday ditemmukan oleh Michael Faraday (1791-1867). hukum ini ditemukan dari hasil pengamatan, yakni ketika pada sebuah loop (konduktor) besar fluks yang melaluinya diubah, ketika fluks medan magnet yang dilengkapi oleh sebuah loop berubah, maka akan timbul arus listrik dari loop tersebut yang besarnya sebanding dengan perubahan fluks pada medan magnet (Giancoli, 2001).
𝜀 = −𝑁∆∅
∆ (2.1) Dengan ε adalah gglinduksi dan φ adalah fluks magnet yang timbul pada kumparan. Besarnya ggl induksi pada kumparan diperoleh dengan persamaan:
𝑄 = ∫ 𝑑𝑞 ∞ ∫ 𝑉 𝑑𝑡 (2.2) berdasarkan dq = idt dan dengan memasukkan persamaan i = diperoleh :
𝑑𝑞 = 𝑑𝑡 (2.3) selanjutnya persamaan 3 diintegralkan, maka dapat ditulis :
𝑞 = ∫ 𝑉 𝑑𝑡 (2.4) Sehingga
𝑄 = ∫ 𝑉 (𝑡) 𝑑𝑡 (2.5)
4
Dimana Q adalah induksi muatan total dalam inetrval waktu Δt dan V(t)ggl induksi (Kingman, et al. 2002).
Menurut Fauzi (2018), terdapat tiga faktor yang memengaruhi besarnya ggl induksi yang dihasilkan, yakni kecepatan gerakan magnet atau kecepatan perubahan jumlah garis-garis gaya magnet (fluks magnet). Semakin cepat perubahan medan magnet, maka ggl induksi yang dihasikan semakin besar.
Semakin banyak jumlah lilitan yang digunakan, maka ggl induksi yang dihasilkan semakin besar. Semakin kuat gejala kemagnetannya maka ggl induksi yang dihasilkan akan semakin besar. Hukum ampere digunakan untuk mengetahui nilai besar medan magnet di dalam kumparan. Secara matematis, dituliskan sebagai berikut:
B=μ_0 N I (2.6)
Keterangan:
B : besar medang magnet (T) μ_0 : permeabilitas ruang hampa
N : jumlah lilitan persatuan panjang (m-1) I : arus listrik (A)
.
5
BAB 3 METODE EKSPERIMEN
3.1 Alat dan Bahan
Alat dan bahan yang digunakan pada praktikum Hukum Faraday yaitu sebagai berikut :
1. Laptop, sebagai alat untuk menjalankan website simulasi praktikum.
2. Aplikasi physics simulation sebagai tempat menjalankan simulasi
3.2 Prosedur Kerja 3.2.1 Desain Eksperimen
Desain eksperimen yang dilakukan pada praktikum Hukum Faraday yaitu sebagai berikut :
Gambar 3.1 simulasi percobaan hukum faraday
6 3.2.2 Langkah Kerja
Langkah kerja yang dilakukan pada praktikum Hukum Faraday yaitu sebagai berikut :
1. Modul praktikum dibaca dan dipahami 2. Soal pada modul ditulis lalu discreenshoot
3. Contoh-contoh pada modul dijadikan simulasi online 4. Hasil simulasi dicatat dan dianalisa
5. Simulasi discreenshoot lalu ditempel pada lampiran 6. Data yang didaat dianalisa dan ditarik kesimpulan.
3.3 Analisis Data
Bedasarkan percobaan akan dianalisis hubungan kecepatan perubahan fluks magnet dan polaritas magnet yang akan dimasukkan serta dikeluarkan dalam sebuah kumpran yang disambungkan dengan multimeter. Pergerakan jarum multimeter akan menunjukkan cepat atau tidaknya gerak yang dilakukan oleh magnet.
7
BAB 4 HASIL DAN PEMBAHASAN
4.1 Hasil
Hasil yang didapatkan dari praktikum Hukum Faraday yaitu sebagai berikut:
Tabel.1 Hasil percobaan induksi elektromagnetik No Polaritas
Magnet
Tingkat Kecepatan Magnet
Arah Simpangan Jarum dan Kecepatan Jarum
Masuk Keluar
1 Utara (Atas) Selatan (Bawah)
Cepat Kiri, Cepat Kanan, Cepat
2 Lumayan Cepat Kiri, Lumayan Cepat Kanan, Lumayan Cepat
3 Sedang Kiri, Sedang Kanan, Sedang
4 Lumayan Lambat Kiri, Lumayan Lambat Kanan, Lumayan Lambat
5 Lambat Kiri, Lambat Kanan, Lambat
6 Utara (Bawah)
Selatan (Atas)
Cepat Kanan, Cepat Kiri, Cepat
7 Lumayan Cepat Kanan, Lumayan Cepat Kiri, Lumayan Cepat
8 Sedang Kanan, Sedang Kiri, Sedang
9 Lumayan Lambat Kanan, Lumayan Lambat Kiri, Lumayan Lambat
10 Lambat Kanan, Lambat Kiri, Lambat
4.2 Pembahasan
Induksi elektromagnetik adalah besar arus listrik yang ditimbulkan oleh perubahan medan magnet (fluks magnet). Arus induksi adalah arus listrik yang dihasilkan induksi elektromagnetik dan gaya gerak listrik induksi (ggl induksi) adalah tegangan yang dihasilkan oleh arus induksi. Hukum faraday yang menyatakan bahwa tegangan induksi memiliki kesebandingan dengan kecepatan induksi, luas induksi dan besar medan magnet maka dilakukan percobaan induksi elektromagnetik.
Percobaan pertama dilakukan dengan kutub utara magnet berada di atas sedangkan kutub selatan magnet berada di bawah. Dilakukan variasi kecepatan dari mulai cepat sampai ke lambat. Berdasarkan tabel hasil arah simpangan jarum bergerak ke kiri ketika magnet masuk dan bergerak ke kanan ketika magnet keluar.
Kecepatan magnet dan jarum saling berbending lurus. Semakin cepat pergerakan magnet, maka semakin cepat juga pergerakan jarum multi meter ketika keluar masuk.
8
Percobaan kedua dengan membalikkan letak magnetnya. Hasil yang didapatkan hampir sama yaitu kecepatan magnet berbanding lurus dengan kecepatan jarum multimeter. Tetapi ketika magnet masuk jarum bergerak ke arah kanan dan ketika magnet keluar jarum bergerak ke arah kiri.
Kesimpulan yang didapatkan bahwa kecepatan berhubungan dengan GGL induksi yang dihasilkan. Semakin besar atau cepat perubahan fluks magnetik, maka GGL induksi yang diberikan akan semakin cepat atau besar. Kecepatan jarum multimeter menunjukkan bagaimana induksi GGL yang dihasilkan karena perubahan fluks magnet yang diberikan. Cepat lambatnya jarum memperlihatkan besarnya GGL induksi yang dihasilkan. Hal ini sesuai dengan bunyi hukum faraday kedua yaitu tegangan GGL induksi di dalam rangkaian tertutup adalah sebanding dengan kecepatan perubahan fluks terhadap waktu.
9
BAB 5 PENUTUP
5.1 Kesimpulan
Kesimpulan yang didapatkan dari praktikum transformator yaitu sebagai berikut :
1. Hukum Faraday adalah hukum yang mempelajari mengenai dasar
“Elektromagnetisme” yang menjelaskan tentang proses arus listrik yang menghasilkan suatu medan magnet dan proses bagaimana suatu medan magnet menghasilkan arus listrik dalam sebuah konduktor. Bunyi hukum faraday yang pertama yaitu setiap perubahan medan magnet pada kumparan akan menyebabkan gaya gerak listrik (GGL) yang diinduksi oleh kumparan tersebut.
Bunyi hukum faraday kedua yaitu tegangan GGL induksi di dalam rangkaian tertutup adalah sebanding dengan kecepatan perubahan fluks terhadap waktu.
2. Kecepatan gerak magnet berhubungan dengan GGL induksi yang dihasilkan, mereka berbanding lurus. Magnet jika gerakannya semakin cepat, maka akan membuat nilai GGL induksi yang dihasilkan juga semakin besar.
5.2 Saran
Praktikan seharusnya memahami modul terlebih dahulu sebelum melakukan praktikum. Perngamatan perlu dilakukan dengan sangat teliti agar tidak terjadi kesalahan dalam mendapatkan data.
10
DAFTAR PUSTAKA
Fauzi, Syukiyadin, & Syukri, M. (2018). Analisis besaran frekuensi terhadap daya listrik pada rangkaian transmisi listrik nirkabel. Jurnal Teknik Elektro, 3(4), 7-18.
Kingman, R., Rowland, S., & Popescu, S. (2002). An Experimental Observation of Faraday's Law of Induction. Ammerican Association of Physics Teachers, 595-598
Giancoli, D. 2001 Fisika: Prinsip dan Aplikasi . Jakarta : Erlangga.
Halliday, D. 1984. Fisika Jilid I. Jakarta: Erlangga.
