TOPIK 10

Hukum FaradayFisika Dasar II TIP, TP, UGM 2009 Ikhsan Setiawan, M.Si. ikhsan_s@ugm.ac.id

Hukum Induksi Faraday

Michael Faraday (dan juga Joseph Henry secara terpisah) memperlihatkan bahwa tegangan gerak listrik (tgl) dapat diinduksi dalam rangkaian oleh medan magnetik yang berubah.

Tegangan gerak listrik (demikian juga arus listrik) dapat dibangkitkan dengan berbagai cara yang melibatkan perubahan fluks medan magnetik.

Hukum induksi Faraday (lanjutan...)

Sebuah koil dihubungkan dengan ammeter yang sensitif.

(a)Magnet digerakkan mendekati koil, jarum ammeter menyimpang (ke kanan). (b)Magnet diam, jarum ammeter tidak menyimpang. (c)Magnet dijauhkan dari koil, jarum ammeter menyimpang (ke kiri). Arah arus-arus induksi antara (a) dan(c) saling berlawanan.

Hukum induksi Faraday (lanjutan...)

Eksperimen Faraday: Saat saklar (switch) dalam rangkaian primer ditutup, jarum ammeter dalam rangkaian sekunder menyimpang sesaat. Tegangan gerak listrik yang terinduksi dalam rangkaian sekunder disebabkan oleh perubahan fluks medan magnetik yang memasuki koil sekunder

Hukum induksi Faraday (lanjutan...)

Jadi: Arus listrik dapat diinduksi di dalam rangkaian sekunder dengan cara mengubah fluks medan magnetik. Tegangan gerak listrik induksi dapat dihasilkan dalam rangkaian sekunder oleh perubahan fluks medan magnetik.

Hukum Induksi Faraday:Tegangan geral listrik (e) yang terinduksi dalam rangkaian sebanding dengan laju perubahan fluks magnetik (B) yang memasuki / menembus rangkaian tersebut. Dirumuskan:

Hukum induksi Faraday (lanjutan...)

Jika rangkaian sekunder merupakan koil (kumparan) dengan N buah lilitan, maka Untuk koil (loop) dalam medan B homogen seperti pada gambar di samping, maka fluks magnetik yang menembus luasan adalah:

sehingga tegangan gerak listrik (tgl) induksi:

Hukum induksi Faraday (lanjutan...)

Dari persamaantampak bahwa tegangan gerak listrik dapat diinduksi dalam rangkaian dengan cara: 1. mengubah besar medan B, terhadap waktu; atau 2. mengubah luas daerah yang dilingkupi koil, terhadap waktu; atau 3. mengubah besar sudut q antara medan B dan normal luasan koil, terhadap waktu; atau 4. kombinasi ketiga hal tersebut di atas.

Hukum induksi Faraday (lanjutan...)

Contoh Aplikasi: Gitar Elektrik

TGL gerak (motional emf)Tgl gerak (motional emf) : tgl yang terinduksi dala suatu konduktor yang bergerak dalam medan magnetik konstan. Batang konduktor bergerak ke kanan dengan kecepatan v di dalam medan Bin homogen, sehingga ujung-ujung konduktor menjadi bermuatan yang berlawanan. Dalam kondisi setimbang: qE = qvB atau E = vB

dan beda potensial antara ujungujung konduktor adalah

DV = El = Blv

GGL gerak (motional emf) (Lanjutan ...)

Fluks magnetik yang dilingkupi rangkaian :

GGL gerak yang terinduksi dalam konduktor:

Arus yang mengalir dalam rangkaian: Batang konduktor (biru) merupakan bagian dari rangkaian di dalam medan Bin homogen.

Daya:

GGL gerak (motional emf) (Lanjutan ...)

Contoh: Batang konduktor yang berotasi

Karena B konstan maka

Karena v = wr dan w konstan, maka

Hukum LenzHukum Lenz: Arus listrik yang terinduksi dalam suatu loop adalah dalam arah yang menghasilkan medan magnetik yang melawan perubahan fluks magnetik yang menembus luasan yang dilingkupi oleh loop tersebut.

Hukum Lenz (lanjutan ...)

Generator dan MotorGenerator AC

Generator dan Motor (lanjutan ...)

Generator DC

Motor: Cara kerjanya kebalikan dari cara kerja Generator

Generator dan Motor (lanjutan ...)

DEMO