RumusHitung.Com

Induksi Elektromagnetik – Selamat malam sobat, kali ini kita akan melanjutkan belajar fisika SMA tentang kemagnetan. Kita akan belajar tentang peristiwa timbulnya listrik karena pengaruh medan magnet atau yang dikenal dengan peristiwa Induksi elektromagnetik.

Apa itu Induksi Elektromagnetik?

Yang dinamakan induksi elektromagnetik adalah gejala timbulnya listri pada suatu penghantar disebabkan karena pengaruh medan magnet yang berubah-ubah. Gaya gerak listrik yang timbul pada ujung-ujung penghantar akibat perubahan medan magnet disebut dengan gaya gerak listrik induksi (ggl induksi)

Baca : rumus gaya gerak listrik

Sedangkan arus listik yang dihasilkan dari induksi elektromagnet ini disebut dengan arus induksi. Contoh aplikasi alat yang menggunakan prinsi induksi ini seperti pada generator pembangkit arus listrik dan transformator.

Fluks Magnet

Fluks magnet diartikan sebagai perkalian antara medan magnet B (baca: medan magnet) dengan luas bidang A yang letakknya tegak lurus dengan induksi magnetnya. Secara matematis rumus fluks adalah

Φ = BA

Faktanya, induksi magnet B tidak selalu tegak lurus pada bidang, bisa membentuk sudut tertentu. Misalkan ada sebuah induksi medan magnet yang membentuk sudut teta dengan garis normal maka besarnya fluks magnet yang dihasilkan adalah

Φ = BA cos θ

Φ = Fluks magnet
B = induksi magnet
A = luas bidang
θ = sudut antara arah induksi magnet B dengan arah garis normal bidang

Hukum Faraday

Hasil percobaan yang dilakukan faraday menghasilkan sebuah hukum yang berbunyi

a. Bila jumlah fluks magnet yang memasuki suatu kumparan berubah, maka pada ujung-ujung kumparan timbul gaya gerak listrik induksi (ggl induksi)

b. Besarnya gaya gerak listrik induksi bergantung pada laju perubahan fluks dan banyaknya lilitan.

Secara matematis ggl yang dihasilkan dapat ditentukan dengan menggunakan rumus

ε = -N (ΔΦ/Δt)

(tanda negatif menunjukkan arah induksi)

dengan

ε = ggl induksi (volt)
N = jumlah lilitan
ΔΦ/Δt = laju perubahan fluks magnet

dari rumus di atas, untuk menimbulkan perubahan fluks magnet agar menghasilkan ggl induksi dapat dilakukan dengan beberapa cara antara lain:

a. memperbesar perubahan induksi magnet B
b. memperkecil luas bindang A yang ditembus oleh medan magnet.
c. memperkecil sudut

Hukum Lenz

Hukum Lenz berbunyi “arus induksi akan muncul di dalam arah yang sedemikian rupa sehingga arah induksi menentang perubahan yang dihasilkan. Dengan kata lain, arah arus induksi yang terjadi dalam suatu penghantar menimbulkan medan magnet yang menentang penyebab perubahan medan magnet tersebut”. Perhatikan gambar di bawah ini

Berdasarkan gambar di atas,

a. arah v merupakan arah dari penyebab perubahan
b. arah gaya lorentz FL akan selalu berlawanan dengan arah v
c. dengan menggunakan aturan tangan kanan, maka diperoleh arah I dari P ke Q

Rumus Hukum Lenz

ε = B. l v

GGL Induksi Diri (Hukum Henry)

Apapbila arus yang mengalir pada suatu penghantar berubah setiap waktu maka pada penghantar tersebut kan terjai ggl induksi diri dan oleh Josep Henry dirumuskan sebagai:

ε = -L (dI/dt)

dengan:

ε = ggl induksi diri (volt)
L = induktansi diri
dI/dt = besarnya perubahan arus tiap satuan waktu (A/s)

Induksi diri (L) adalah ggl yang terjadi dalam suatu penghantar dan terterjadi perubahan kuat arus 1 A setiap detiknya. Besarnya induksi diri pada sebuah penghantar dirumuskan:

L = NΦ/I

dengan:
L = induktansi diri
N = jumlah lilitan kumparan
Φ = fluks magnet (Wb)
I = kuat arus

 Contoh Soal dan Pembahasan Induksi Elektromagnet

1. Sebuah kumparan dengan jumlah lilitan 100 dalam waktu 0,01 detik menimbulkan perubhan fluks magnet sebesar 10^-4 Wb, berapat ggl induksi yang timbul pada ujung-ujung kumparan tersebut?

Pembahasan

Diketahui
N = 100 lilitan
dΦ /dt = 10^-4 Wb/ 0,01 s = 10^-2 Wb/s
ε = -N (dΦ/dt)
ε = – 100 (10-²)
ε = -1 volt
(tanda negatif hanya menunjukkan arah arus induksi)

Jadi total ggl induksi elektromagnet yang dihasilkan di ujung-ujung kumparan tersebut 1 Volt

2. Perhatikan rangkaian kawat PQRS di bawah ini

Rangkaian tersebut terletak dalam medan magnet yang kuat medannya 0,5 Wb/m² dan arahnya masuk ke bidang kertas (tandan x). Bila kawat AB digeser ke kanan mdengan kecepatan 10 m/s tentukan besa gaya gerak listrik induksi (GGL induksi) dan arahnya.

Pembahasan

Diketahui
l = 50 cm = 0,5 m
v = 10 m/s
B = 0,5 Wb/m²
ε = B. l . v
ε = 0,5 . 0,5. 10
ε = 2,5 volt

arah gaya lorentz F_L selalu berlawanan dengan arah v dengan menggunakan kaidah tangan kanan maka diperoleh arah arus induksi elektromagnet ke atas dari B ke A.