Induksi Elektromagnetik -

Induksi elektromagnetik yakni proses tatkala konduktor yg diletakkan di suatu medan magnet yg bergerak/berubah (atau konduktornya yg digerakkan melewati medan magnet yg diam) mengakibatkan terproduksinya voltase disepanjang konduktor. Proses induksi elektromagnetik ini menciptakan arus listrik.

Lihat pula materi Sosiologiku.com yang lain:

Hukum Kekekalan Energi

Pemanasan Global

Hukum Kirchhoff

Gambar. Induksi elektromagnetik
[sumber gambar: http://ck-12.org/]

Michael Faraday merupakan ilmuwan yg memperoleh fenomena ini pada tahun 1831 & James Clerk Maxwell merupakan ilmuwan yg mendeskripsikannya dengan-cara matematik sebagai Hukum Induksi Faraday. Nama formal persamaan yg mendefinisikan karakteristik induksi medan elektromagnetik dr fluks magnetik (pergeseran pada medan magnet) disebut selaku Hukum Faraday, yg kemudian digeneralisasikan menjadi persamaan Maxwell-Faraday, satu dr empat persamaan pada teori elektromagnetik oleh James Clerk Maxwell; persamaan ini mendefinisikan korelasi antara pergantian medan listrik & medan magnet. Selain itu, terdapat Hukum Lorentz yg mendeskripsikan arah dr medan induksi.

Proses induksi elektromagnetik mampu bekerja pula dengan-cara kebalikannya, jadi pergerakan arus listrik dapat menciptakan suatu medan magnetik. Faktanya, sebuah magnet biasa mempunyai medan magnet akhir gerakan perorangan elektron-elektron dlm atom-atom penyusun magnet; elektron-elektron tersebut bergerak dengan-cara seragam sehingga menciptakan medan magnet uniform.

Induksi elektromagnetik sudah diterapkan pada aneka macam teknologi mirip komponen-komponen elektrikal: induktor & transformator, & alat-alat yg sungguh krusial: motor elektrik & generator.

Daftar Isi

Rumus Induksi Elektromagnetik

Fluks Magnet

Fluks magnet yakni perubahan pada medan magnet. Fluks magnet dihasilkan dr perkalian antara medan magnet (B) dgn luas bidang (A) yg saling tegak lurus. Fluks magnet dapat dinyatakan dengan

Gaya Gesek

$\phi = BA$

Rumus diatas yaitu fluks magnet dimana medan magnetnya tegak lurus dgn luas bidangnya. Jika tak tegak lurus, tapi membentuk sudut, maka besar fluks magnetnya dikalikan cosinus sudutnya

$\phi = BA \cos \theta$

Hukum Faraday

Hukum Faraday menyatakan bahwa bila jumlah fluks magnet yg memasuki suatu kumparan berubah, maka pada ujung-ujung kumparan akan timbul GGL (gaya gerak listrik) induksi. Besarnya GGL induksi ini bergantung pada laju pergeseran fluks magnet & banyaknya lilitan kumparan. GGL induksi tersebut mampu dijumlah dengan-cara matematis dgn rumus:

$\epsilon = - N (\frac \Delta \phi \Delta t )$

dimana:

$\epsilon$ merupakan GGL induksi (volt);

N merupakan jumlah lilitan kumparan;

$\Delta \phi / \Delta t$ merupakan laju pergantian fluks magnet.

Tanda delta ( $\Delta$ mengungkapkan pergeseran. Makara, ( $\Delta \phi / \Delta t$ ) yakni pergeseran fluks magnet kepada perubahan waktunya, sehingga disebut sebagai laju pergeseran fluks.

Hukum Lenz

Hukum Lenz menyatakan bahwa arus induksi akan muncul pada arah yg sedemikian rupa sehingga arah induksi menentang pergantian yg dihasilkan. Jadi, arah arus induksi yg terjadi dlm suatu penghantar menyebabkan medan magnet yg saling bertolak-belakang dgn penyebab pergantian medan magnet tersebut.

Tanda minus pada persamaan Faraday diatas menawarkan bahwa GGL (\epsilon) yg terbentuk memiliki arah yg bertolak belakang dgn fluks magnet ( $\phi$ ).

Hukum Henry

Hukum Henry menyatakan bahwa apabila arus liktrik yg mengalir pada suatu penghantar berganti terhadap waktu, maka pada penghatar tersebut akan terjadi GGL induksi diri yg dirumuskan dengan

$\epsilon = - L (\frac dI dt )$

di mana:

$\epsilon$ merupakan GGL induksi diri (volt)

L merupakan induktansi diri

dI/dt merupakan besar perubaha arus per satuan waktu (Ampere/sekon)

Induksi diri (L) merupakan besarnya GGL yg terjadi pada suatu kumparan dimana terjadi perubahan arus 1 Ampere setiap 1 detik yg dirumuskan dengan:

$L = \frac N \phi I$

dimana:

N merupakan jumlah lilitan kumparan

Gerak Melingkar

$\phi$ merupakan fluks magnet (Weber)

I merupakan besar lengan berkuasa arus (Ampere)

Penerapan Induksi Elektromagnetik

Induksi elektromagnetik sangatlah krusial penerapan fenomena inilah yg bisa menghasilkan listrik (dan sebaliknya) sehingga kita dapat menjalani kehidupan di periode modern.

Generator

Generator merupakan alat yg mempu mengganti putaran poros menjadi arus listrik dgn menggunakan prinsip induksi elektromagnetik. Bagian generator yg berputar disebut rotor, & belahan diam disebut stator. Terdapat dua tipe generator, yakni generator AC (arus searah) & generator DC (arus bolak-balik).

Gambar. Prinsip Kerja Generator AC
[sumber gambar: http://macao.communications.museum/]

Dinamo (motor listrik)

Dinamo merupakan alat yg bekerja kebalikan dr generator. Dinamo mampu mengubah arus listrik menjadi putaran poros yg bisa menggerakkan banyak sekali alat. Nama cuilan-potongan dinamo sama mirip generator, begitu pula tipe-tipe dinamo.

Transfomator Listrik (trafo)

Trafo merupakan alat yg mampu mengganti arus listrik & pula voltasenya. Kegunaan ini sangatlah penting alasannya adalah sungguh diharapkan baik dlm pendistribusian listrik maupun dlm banyak sekali alat elektrik.

Contoh Soal Induksi Elektromagnetik

Contoh Soal 1

Sebuah kumparan dgn jumlah 200 lilitan dlm waktu 0,1 detik menimbulkan perubahan fluks magnet sebesar $3 \times 10^ -4 Wb$ , berapa GGL induksi yg timbul pada ujung-ujung kumparan tersebut?

Pembahasan:

Kita dapat mencari nilai GGL induksinya dgn menggunakan Hukum Faraday:

$\epsilon = N (\frac \Delta \phi \Delta t )$

$\epsilon = (200) (\frac 3 \times 10^ -3 Wb 0,1 s )$

$\epsilon = 6 Volt$

Tanda minus (bila memakai persamaan bergotong-royong) hanya menunjukkan arah arus induksi yg bertentangan dgn fluks magnetnya.

Contoh Soal 2

Sebuah kumparan flat berupa persegi memiliki jumlah lilitan sebanyak 5. Kumparan tersebut mempunyai sisi sepanjang 0,5 m & mempunyai medan magnet sebesar 0,5 T. Kumparan tegak lurus dgn medan magnet. Medan magnet mengalami peningkatan dr 0,5 T menjadi 1 T dlm 10 sekon. Dengan memakai aturan faraday, hitunglah berapa GGL induksi yg timbul.

Kesetimbangan Benda Tegar

Pembahasan:

Fluks magnet ialah pergantian pada medan magnet & dinyatakan dengan:

$\phi = BA$

Medan magnet permulaan kita simbolkan dgn B₁

Medan magnet final kita simbolkan dgn B₂

Kita dapat mencari nilai GGL induksinya dgn menggunakan Hukum Faraday:

$\epsilon = N (\frac \Delta \phi \Delta t )$

$\epsilon = N (\frac \phi_2 - \phi_1 \Delta t )$