INDUKSI ELEKTROMAGNETIK(KODE PERCOBAAN L8)M. AFIF ISMAIL1113100090JURUSAN FISIKAFAKULTAS MATEMATIKA DAN ILMU PENGETAHUAN ALAMINSTITUT TENOLOGI SEPULUH NOPEMBERSURABAYA

ABSTRAK

BAB IPENDAHULUAN1.1 Latar BelakangDalam kehidupan sehari hari, kita tidak bisa lepas dari yang namanya listrik dan magnet. Listrik dan magnet mempunyai ikatan yang erat dalam suatu kondisi. Sampai saat ini banyak sekali pemanfaatan alat-alat yang menggunakan listrik dan magnet tersebutSebuah generator pembangkit listrik menggunakan prinsip pada hubungan antara listrik dan magnet. Hal ini terjadi karena adanya induksi yang terjadi akibat adanya pergerakan suatu magnet dalam suatu kumparan yang akan menimbulkan arus listrik. Generator tersebut menggunakan energy kinetic yang terdapat dapat pada saat magnet digerakkan dalam kumparan menjadi energy listrik yang dapat dimanfaatkan untuk kehidupan sehari-hari.1.2 Rumusan MasalahPermasalahan dalam percobaan ini ialah bagaimana cara. membuktikan Hukum Induksi Faraday melalui pengukuran ketergantungan tegangan induksi dari kepadatan arus, luas induksi, kecepatan induksi.

1.3 TujuanTujuan dari percobaan ini ialah untuk membuktikan Hukum Induksi Faraday melalui pengukuran ketergantungan tegangan induksi dari kepadatan arus, luas induksi, kecepatan induksi.

BAB II(DASAR TEORI)2.1 Electric FluxDengan mempertimbangkan medan listrik yang seragam disetiap besar dan arahnya, seperti gambar 2.1. Garis medan yang menembus suatu permukaan A, tegak lurus dengan permukaan tersebut.

Gambar 2.1 Medan Listrik yang menembus suatu permukaan

Banyaknya garis pada setiap unit area tegak lurus dengan besarnya medan listrik. Oleh karena itu, jumlah garis yang menembus permukaan tegak lurus dengan produk BA. Produk ini dinamakan fluks listrik (B):.(2.1).Dari SI unit dari B dan A. dapat diketahui bahwasannya B mempunyai satuan newton-meters persegi per coulomb. Jika permukaan yang ditembus medan listrik A tidak tegak lurus dengan medan listriknya B, maka keadaannya ini tidak sesuai dengan persamaan ( 2.1 ). Untuk menjadikannya keduanya saling tegak lurus, maka digunakan luasan proyeksi A. Maka dapat diketahui .(2.2)Didapatkan persamaan untuk A

.(2.3)Diasumsikan medan listrik seragam. Pada suatu keadaan medan listrik dapat berubah ubah pada suatu permukaan. Oleh karena itu, definisi mengenai fluks pada (2.1) hanya untuk area kecil. Dengan mempertimbangkan area utama tersebut. Diperbesar sehingga menjadi jumlah banyak dari area kecil, tiap areanya A. Variasi area pada medan listrik yang lebih satu elemen dapat diabaikan jika elemennya sangat kecil. Fluks Listrik yang melewati elemen ini

Jika luasan area tiap elemennya mendekati nol, maka banyak elemennya mendekati tak hingga dan dapat dijumlahkan menggunakan integral. Oleh karena itu dapat diketahui B dengan persamaan :

(Halliday David : )

2.2 Faradays LawAgar bisa mengetahui sedikit tentang bagaimana ggl bisa diinduksikan oleh medan magnet, diilustrasikan oleh gambar 2.2. Ketika magnet di gerakkan kedalam kumparan, jarum galvanometer akan bergerak ke kanan. Diakibatkan adanya arus listrik, seperti pada gambar 2.2.a. Ketika magnet ditahan dititik setimbangnya di dalam kumparan, jarum galvanometer akan berada di posisi tengah karena tidak ada arus yang mengalir,seperti pada gambar 2.2.b. Namun ketika magnet digerakkan menjauh dari kumparan, jarum galvanometer akan bergerak berlawan arah karena arus yang mengalir berlawanan dengan yang sebelumnya, seperti pada gambar 2.2.c Dari pengujian diatas dapat diketahui bahwasannya pergerakan arus listrik di kumparan dipengaruhi oleh medan magnet disekitarnya. Dan dari hasil yang didapatkan, arus yang terjadi pada kumparan tanpa dipengaruhi oleh batrai atau sumber daya lain yang dihubungkan pada rangkaian. Arus Listrik yang terjadi karena dipengaruhi magnet ini dinamakan Induksi magnet.

Gambar 2.2 Pengujian induksi magnet dengan galvanometerSeorang fisikawan asal Inggris yang bernama Michael Faraday ( 1791- 1867 ) Melakukan suatu eksperimen mengenai arus listrik yang terjadi karena induksi. Untuk eksperimen yang dilakukan oleh Faraday diilustrasikan pada gambar 2.3. Gulungan utama dihubungkan dengan pemetik dan batrai.Kemudian kabel tersebut digulungkan membungkus cincin besi. Arus dari gulungan tersebut membentuk medan magnet ketika pemetik diaktifkan. gulungan kedua yang digulungkan disisi lain cincin besi dihubungkan ke ammeter. Dalam rangkain ini tidak terdapat sumber daya atau batrai. Arus yang terdeteksi pada gulungan kedua terjadi karena adanya induksi dari luar. Ketika pemetik diaktifkan pada gulungan utama. Arus akan mengalir menuju cincin besi. Sehingga terjadi induksi magnet ke gulungan kedua. Yang menyebabkan adanya arus listrik yang terjadi pada gulungan kedua. Dan jarum pada ammeter bergerak Ketika pemetik dimatikan pada gulungan utama. Maka tidak ada arus yang terjadi gulungan kedua, dan jarum pada ammeter kembali nol.

Gambar 2.3 Percobaan FaradayDari percobaan yang telah dilakukan faraday. Dapat disimpulkan bahwasannya arus listrik dapat diinduksikan dari satu rangkaian ke rangkaian lain dengan adanya perubahan medan magnet.Eksperimen yang ditunjukan pada gambar 3.1 dan 3.2 mempunyai suatu hubungan dalam suatu keadaan. Ggl yang terjadi pada rangkaian sebanding dengan perubahan waktu dari fluks magnetic yang terjadi pada rangkaian. Pernyataan diketahui sebagai Hukum Induksi Faraday, yang dapat dirumuskan sebagai berikut :

Jika gulungan pada rangkaian terdiri dari beberapa gulungan, senilai N pada area yang sama. Jika B melewati satu gulungan, maka ggl akan terinduksi ke tiap tiap gulungan. Total induksi dari ggl pada gulungan dapat dinyatakan dengan rumus berikut : Apabila luas permukan yang dilalui medan magnet diketahui senilai A, yang seragam pada setiap luasannya, maka dapat diketahui fluks magnetic B yang terjadi pada gulungan dapat dinyatakan dengan dengan persamaan :

Maka dapat diketahui total induksinya dengan persamaan :(2.8)Dari persamaan diatas, dapat diketahui bahwasannya besarnya B berubah terhadap waktu. Area yang dilingkupi kumparan bisa berubah terhadap waktu. Sudut antara B dan permukaan yang dilewati medan magnet bisa berubah terhadap waktu. (Raymond A. Serway : 2004)

2.3 Hukum LenzSeorang ilmuan asal Jerman mengerjakan duplikat secara bebas penemuan Faraday dan Henry. Hukum lenz merupakaan suatu metode yang lebih mudah untuk menentukan arah suatu arus induksi dalam sebuah loop. Hukum Lenz juga dapat digunakan untuk mempelajari konsep kekelan energy dan efek induksi.Hukum Lenz menyatakan Arah sebarang efek induksi magnetic adalah sedemikian rupa sehingga menentang penyebab efek itu.Penyebab yang terjadi disini dapat berupa fluks yang berubah-ubah melalui sebuah rangkaian stasioner yang ditimbulkan oleh sebuah magnetic yang berubah-ubah, atau karena fluks yang berubah-ubah karena adanya gerak konduktor yang membentuk rangkaian, atau gabungan dari keduanya. Jika fluks dalam suatu rangkaian stasioner, maka arus induksi itu menimbulkan medan magnetiknya sendiri. Untuk luasan yang dibatasi oleh rangkaian itu, medan ini berlawanan dengan medan yang semula jika medan yang semula itu semakin bertambah tetapi mempunyai arah yang sama seperti medan yang semula jika medan yang semula semakin berkurang. Dengan kata lain, arus induksi menentang perubahan fluks yang melalui rangkaian tersebut (bukan fluks itu sendiri )Jika perubahan fluks yang terjadi dikarenakan adanya pergerakan dari konduktor pada rangkaian, maka arah arus induksi dalam konduktor yang bergerak adalah sedemikian rupa, hal ini menyebabakan gaya medan magnetic yang terjadi berlawan dengan arah gerak konduktor.Hukum Lenz tidak mempengaruhi besarnya arus yang terjadi. Melainkan hokum Lenz hanya mempengaruhi arah arus induksi. Untuk besarnya arus induksi itu sendiri diperngaruhi oleh besarnya hambatan Pada salah satu kasus ekstrim terjadi apabila hambatan pada suatu rangkaian sama dengan nol. Maka arus induksi akan terus mengalir walaupun setelah magnet itu telah berhenti bergerak relative terhadap simpal tersebut. Ternyata bahwa fluks yang melalui simpal itu secara eksak sama seperti sebelum magnet mulai bergerak, sehingga fluks yang melalui simpal yang hambatannya nol tidak akan pernah berubah. Material yang memiliki hambatan nol ini disebut superkonduktor (Hugh D. Young :2003)

2.4 Gaya gerak listrik yang bergerakSebuah batang yang penghantar yang panjangnya l dan berada dalam medan magnetic yang merata yang rapat fluksnya B, Batang ini bergerak kekanan dengan kecepatan v, dan muatan didalamnya mengalami suatu gaya yang sama dengan qv x B. dan persamaan ini dapat dituliskan :Fn =qv x B.(2.9)Dari persamaan di atas dapat diketahui medan listrik yang terjadi sesuai dengan persamaann :En = v x B.......(2.10)Akibat adanya medan ini, terjadi pergeseran muatan yang terjadi secara bebas sampai timbul medan elektrostatik Ee, sedemikian rupa sehingga Ee dan En sama beasr disetiap titik dalam batang.Dimisalkan medan magnet tersebut didalam luasan yang terkurung oleh persegi. Ujung kiri sebuah lintasan tertutup yang menghantar terletak dalam medan tersebut dan lintasan tertutup bergerak ke kanan dengan kecepatan v, maka akan timbul medan nonelektrostatik En V x B di ujung kiri lintasan yang tertutup. Dengan demikian maka dalam lintasan tertutup tersebut terdapat ggl, yang dapat ditentukan berdasarkan :

(Mark W.Zemansky :1962)

BAB IIIMETODE PERCOBAAN2 2.1 Alat dan BahanAlat dan bahan yang digunakan dalam percobaan ini antara lain peralatan induksi dengan konduktor 1 set, pasangan magnet sebanyak 6 pasang, 1 buah motor eksperimen 100 W, 1 buah alat kemudi dan alat pengatur, dan 1 buah microvoltmeter.

2.2 Cara Kerja8888220 Volt

Gambar 2.1 Rangkaian AlatCara kerja dalam percobaan ini pertama susun peralatan seperti gambar dan dihubungkan dengan peralatan lain. Senar pancing diikatkan pada peluncur dan dihubungkan dengan kopling penarik. Mikrovoltmeter diatur pada 104. 8 pasang magnet yang tersedia dipasangkan pada alat induksi. Untuk proporsionalitas dari U dan V, konduktor b = 4 cm dihubungkan dengan cara penghubung kortsluiting dimasukkan pada alat peluncur. Suatu kumparan tali senar pancing diikatkan pada garis tengah kumparan kopling yang bergerak terkecil. Motor dihidupkan dan putarannya distel sehingga tercapai suatu tegangan induksi sebesar 40mV. Pada goyangan yang mungkin terjadi pada alat penunjuk pengukur, maka dicari harga rata-rata / menengah. Jumlah putaran motor dipertahankan agar sama dalam waktu melakukan seluruh percobaan dari bagian.Percobaan diulangi dengan menggunakan kedua alat kumparan lain dengan garis tengah kumparan yang berlainan. Kopling bergerak dengan perbandingan 1:2:4. Untuk proporsionalitas dari U dan b, percobaan dilakukan dengan menggunakan 8 pasang magnet dan garis tengah alat kumparan maksimal. Percobaan diulangi namun dengan menggunakan 6,5,4,3, dan 2 pasang magnet. Untuk proporsionalitas anatara V dan B, percobaan dulakukan dengan garis tengah alat kumparan yang minimal dan lebar konduktor yang maksimal pula yaitu b = 4cm dan percobaan diulangi namun dengan menggunakan 6,5,4,3 dan 2 pasang magnet.

DAFTAR PUSTAKADavid Halliday, et all. 2008. Fundamental of Physics. United States of America : John Wiley & Sons, Inc.Francis W. Sears, Mark W. Zemansky. 1962. Fisika untuk Universitas 2. Jakarta : Bina CiptaHugh D. Young, Roger A. Freedman.2003. Fisika universitas jilid 2. Jakarta: ErlanggaRaymon A. Serway, John W. Jewett. 2004. Physics for scientists and engineering. California : Thomsons Brook