IPA

Bunyi Hukum Faraday 1 dan 2 – Contoh Soal, Rumus, Pengertian

Dalam ilmu teknik elektronika ada sebuah teori hukum yang digunakan yaitu Hukum Faraday. Sudahkah Anda mengetahui tentang definisi dari Hukum Faraday?

Jika Anda belum mengetahui dan memahami tentang hukum tersebut, maka pada kesempatan ini saya akan menjelaskan pengertian, bunyi, rumus, dan contoh soal tentang Hukum Faraday. Mari kita simak ulasannya secara detailnya berikut ini!

Pengertian Hukum Faraday

Hukum Faraday merupakan suatu hukum yang mempelajari tentang dasar “Elektromagnetisme” yang menjelaskan tentang proses arus listrik yang menghasilkan medan magnet dan proses bagaimana suatu medan magnet menghasilkan arus listrik pada sebuah konduktor. Hukum Faraday kemudian dijadikan sebagai prinsip dan dasar dari sebuah kinerja Induktor, Transformator, Generator Listrik, Selenoid, dan  Motor Listrik.

Ilmu yang mempelajari tentang dasar suatu proses bekerjanya suatu arus listrik dan medan magnet ini sering disebut Hukum Induksi Elektromagnetik Faraday. Hukum Faraday ini pertama ditemukan oleh Michael Faraday pada tahun 1831. Michael merupakan seorang Fisikawan yang berasal dari Inggris.

Perlu Anda ketahui bahwa dalam sebuah Induksi Elektromagnetik, akan timbul gejala gaya gerak listrik atau biasa disingkat dengan istilah (ggl) di sebuah kumparan akibat adanya suatu perubahan fluks magnetik pada konduktor. Gejala gaya gerak listrik tersebut pun akan timbul jika konduktor bergerak secara relatif melintasi medan magnet. Tahukah Anda arti dari fluks di sebuah kumparan? Fluks merupakan jumlah garis gaya yang melintasi luasan suatu bidang yang tegak lurus dengan garis gaya magnetik.

Untuk mengetahui bekerjanya suatu Hukum Faraday, Michael membuat suatu percobaan Faraday. Percobaan tersebut sering dikenal sebagai “Eksperimen Faraday”. Dalam percobaan tersebut, Michael Faraday menggunakan bahan perantara kumparan dan sebuah magnet yang dihubungkan ke Galvometer. Pertama-tama, magnet diletakkan dengan jarak yang jauh dengan kumparan, sehingga tidak ada defleksi dari Galvometer.

Setelah itu, Anda akan menemukan jarum yang menunjukkan angka 0 pada Galvometer. Saat magnet mulai bergerak masuk ke arah kumparan, jarum pada Galvometer tersebut pun akan ikut bergerak menyimpang ke satu arah tertentu. Arah yang selalu dituju ialah arah ke kanan. Saat magnet tersebut didiamkan maka jarum pada Galvometer pun akan ikut bergerak kembali menuju ke posisi 0. Akan tetapi, saat magnet digerakkan dan ditarik ke arah menjauhi kumparan maka akan terjadi suatu proses defleksi pada Galvometer.

Hal itu pun akan terjadi pada jarum Galvometer yang bergerak secara menyimpang ke arah yang berlawanan yaitu ke kiri. Ketika magnet didiamkan lagi, maka jarum di Galvometer akan kembali ke posisi 0. Proses tersebut pun berlaku pada gerakan kumparan. Jika magnet berada di posisi yang tetap maka Galvometer akan menunjukkan defleksi dengan cara yang sama kembali.

Pada percobaan ini, penggunaan Galvometer sangatlah menentukan berjalannya suatu percobaan Hukum Faraday. Galvometer merupakan alat uji untuk mengetahui ada tidaknya suatu arus listrik. Dari percobaan Faraday ini Anda dapat mengetahui bahwa semakin cepat perubahan pada medan magnet maka semakin besar pula gaya gerak listrik yang diinduksi oleh kumparan.

Setelah mengetahui tentang pengertian dari Hukum Faraday, Anda pun harus mengetahui tentang bunyi dari hukum tersebut. Lalu bagaimana bunyi dari Hukum Faraday?

 

Bunyi Hukum Farday 1 Dan  2

Menurut Michael Faraday yang didasarkan dengan percobaan yang telah dilakukan, ia menyimpulkan bahwa dalam sebuah Hukum Faraday ada dua hukum. Hukum tersebut ialah Hukum Induksi Elektromagnetik Faraday 1 dan Hukum Induksi Elektromagnetik Faraday. Berikut ialah penjelasan mengenai Hukum Faraday 1 dan 2 menurut Michael Faraday.

  • Bunyi Hukum Faraday 1

“Setiap terjadinya satu perubahan pada medan magnet yang terdapat kumparan yang akan mengakibatkan sebuah gaya gerak listrik (ggl) yang telah diinduksi oleh kumparan tersebut”

  • Bunyi Hukum Faraday 2

“Tegangan suatu gaya gerak listrik di dalam rangkaian tertutup akan sebanding dengan kecepatan pada perubahan fluks terhadap waktu”

Berdasarkan dengan Hukum Faraday tersebut, Michael menghubungkan dengan satu pernyataan yaitu:

“Setiap terjadinya suatu perubahan medan magnet pada kumparan akan mengakibatkan gaya gerak listrik (ggl) induksi yang sebanding dengan laju perubahan fluks”

Gaya gerak listrik dalam sebuah arus listrik sangat mempengaruhi bekerjanya suatu rangkaian listrik. Terjadinya suatu gaya gerak listrik dalam suatu rangkaian listrik dapat dipengaruhi oleh beberapa faktor. Berikut ini ada beberapa faktor yang mempengaruhi besar kecilnya suatu gaya gerak listrik (ggl).

 

Faktor-Faktor Yang Mempengaruhi Besar Kecilnya (GGL)

  • Jumlah lilitan pada kumparan

Semakin banyak jumlah lilitan pada kumparan maka semakin besar pula tegangan yang diinduksikan.

  • Kecepatan gerak medan magnet

Semakin cepat gerak garis gaya medan magnet atau fluks mengenai konduktor, maka semakin besar pula tegangan induksinya.

  • Jumlah garis medan magnet (fluks)

Semakin besar jumlah garis gaya medan magnet (fluks) mengenai konduktor maka semakin besar pula induksinya.

Dengan faktor-faktor di atas, kita dapat menyimpulkan bahwa besarnya induksi dipengaruhi oleh kecepatan gerak, jumlah lilitan, dan jumlah garis medan magnet.

 

Rumus Hukum Faraday 1 Dan 2

Dalam sebuah Hukum Faraday, secara matematis perhitungan arus listrik dapat dirumuskan menjadi:

  • Rumus Hukum Faraday untuk menghitung suatu gaya gerak listrik maka, rumus yang digunakan secara sistematis ialah sebagai berikut:

ɛ = -N (ΔΦ / ∆t)

Keterangan:

  • ɛ ialah gaya gerak listrik (ggl) induksi (volt)
  • N ialah jumlah lilitan kumparan
  • ΔΦ ialah perubahan gaya medan magnet atau fluks magnetiks (weber)
  • ∆t ialah selang waktu (s)
  • Sedangkan untuk tanda negatif merupakan tanda untuk arah gaya gerak listrik (ggl) induksi.

 

  • Selain Hukum Faraday di atas, ada hukum lain yang digunakan yaitu dapat dirumuskan menjadi

m = (Q / F) (M / z)

Keterangan:

  • m ialah Total dari Muatan Listrik yang dilewatkan oleh Zat
  • F ialah tetapan ataupun Konstanta Faraday
  • M ialah Massa Molar dari Zat
  • z ialah bilangan dari valensi ion Zat (Elektron yang ditransfer per ion)
  • Tahukah Anda, bahwa yang telah dijelaskan ialah M, F dan z merupakan Konstan. Jadi semakin besar nilai Q, maka nilai m juga semakin besar.

 

Contoh Soal Hukum Faraday 1 Dan 2

  1. Suatu kumparan memiliki 50 lilitan, fluks magnet dalam kumparan berubah sebesar 5 x 10-3 weber dalam selang waktu 10 ms. Jadi hitunglah gaya gerak listrik atau (ggl) induksi pada kumparan tersebut!

Pembahasan:

Diketahui

  • Jumlah lilitan (N) = 50
  • Selang waktu (Δt) = 10 ms = 10 x 10-3 second
  • ΔΦ = 5 x 10-3 weber

Jadi berapakah gaya gerak listriknya (ɛ)?

Jawaban:

ɛ = -N (ΔΦ/∆t)

ɛ = -50 (5 x 10-3 wb / 10 x 10-3)

ɛ = -50 (0,5)

ɛ = -25V

Jadi (ɛ) atau gaya gerak listriknya ialah -25V.

 

  1. Dalam sebuah percobaan fluks magnetik yang dihasilkan oleh medan magnetik B tegak lurus dengan permukaan seluas A adalah Ф. Apabila ukuran medan magnetik pada percobaan tersebut diperkecil menjadi ½ B dan luas permukaannya di perbesar menjadi 2 A. Jadi, berapakah fluks magnetik yang dihasilkan?

Pembahasan:

Fluks magnetik adalah Ф = B A cos θ = B A cos 0 = B A

Jika medan B’ = 1/2 B dan A’ = 2A

maka fluks magnetiknya Ф’ = B’ A’ = 1/2 B . (2A) = B A = Ф

 

  1. Ada sebuah kawat tertutup berbentuk persegi dengan luas 0,02 m2 dan kawat tersebut diletakkan pada sebuah bidang datar. Suatu medan magnet sama diberikan kepada bidang tersebut dengan arah menembus bidang secara tegak lurus menjauhi pembaca. Jika medan magnet tersebut diturunkan dengan kecepatan 2 x 10-4 T/s dan hambatan kawatnya ialah 0,1 Ohm. Maka berapakah besar arah arus induksi yang timbul?

Pembahasan:

Ф = – N (ΔФ / Δt) = – N (ΔBA / Δt)

Ф = – (1) (0,02) (-2 x 10-4) = 4 x 10-6 volt

I = V / R = (4 x 10-4) / 0,1 = 4 x 10-5 A dan arah serah jarum jam

  1. Ditemukan sebuah kumparan dengan jumlah lilitan 200 yang berada dalam suatu medan magnet. Kumparan tersebut mengalami perubahan fluks magnet dari 6 x 10-4 Wb menjadi 1 x 10-4 Wb dalam waktu 0,02 s.  Maka besar gaya gerak listrik induksi yang timbul antara ujung- ujung kumparan ialah?

Pembahasan:

ɛ = -N (ΔΦ/∆t)

ɛ = – 200 (1 x 10-4  x 6 x 10-4 ) : 0,02

= – 200 (-5 x 10-4  :  2 x 10-2

= – 200 ( – 2,5 x 10-2)

= 500 x 10-2

= 5 V

 

  1. Di temukan pada suatu kumparan terdapat induktansi sebanyak 700 mH. Jadi berapakah besar gaya gerak listrik, jika induksi yang dibangkitkan dalam kumparan itu saat ada perubahan arus listrik dari 200 mA menjadi 80 mA dalam waktu 0,02 sekon adalah?

Pembahasan:

ɛ = -L (ΔI/∆t)

ɛ = ( – 0,7) . (0,12 / 0,02)

ɛ = ( – 0,7) . ( – 6)

ɛ = 4,2 V

 

  1. Pada sebuah jenis kumparan diketahui memiliki banyak lilitan sejumlah 100 lilitan, fluks magnetiknya mengalami peningkatan dari 1,5 x 10-4 Wb menjadi 3 x 10-4  Wb dalam selang waktu 0,10 s. Jadi berapakah rata-rata gaya gerak listrik  pada kumparan tersebut?

Pembahasan:

Diketahui:

  • Jumlah lilitan N = 100
  • Fluks awal φ = 1,5 x 10-4
  • Wb Fluks akhir 1,5 x 10-4
  • Wb Selang waktu = ∆t = 0,10 s

Pada kasus semacam ini, Anda dapat meninjau ulang tentang gaya gerak listrik induksi yang timbul akibat laju perubahan fluks yang konstan. Untuk menghitung rata-ratanya Anda dapat menggunakan rumus di bawah ini.

Jawaban:

ε = ∆φ / ∆t

ε = – (N) (φ – φ)  / ∆t

ε = – 100 (3 x 10-4 Wb – 1,5 x 10-4  Wb) / 0,10 s

ε = – 0,15 V

Tanda negatif  tersebut pada hasil akhir menunjukkan bahwa fluks induksi berlawanan arah dengan fluks utama.

 

Jadi demikianlah penjelasan detail tentang pengertian, rumus, bunyi, dan contoh soal tentang Hukum Faraday. Di sini pun Anda sudah mengetahui tentang faktor-faktor yang mempengaruhi besar kecilnya suatu arus listrik. Jadi, pada dasarnya Hukum Faraday merupakan sebuah hukum yang mempelajari tentang proses terjadinya suatu arus listrik.

Sumber:

loading...

Leave a Reply