BAB 9 HUKUM INDUKSI FARADAY

Jimi HendrixThe early heavy metal of Led Zepplin in the 1970s

Acoustic guitar Electric guitar

DUA SIMETRI

Kumparan di dalam medan magnetik

Arus Listrik Momen Gaya

(Prinsip kerja Motor listrik)

Momen gaya Arus Listrik

(Prinsip kerja Generator listrik)

Hukum Induksi FaradaySatuan kumparan (indukstansi) = henry

Michael Faraday (Amerika)Joseph Henry (Inggris)

DUA PERCOBAAN

Percobaan pertama • Kumparan dipasang seri dengan galvanometer (pengukur arus)

• Karena tidak ada sumber tegangan (baterai), maka mula-mula tidak ada arus

• Bila sebuah batang magnet digerakkan masuk ke dalam kumparan, maka ada arus mengalir ke satu arah

• Bila digerakkan keluar kumparan, maka arus mengalir ke arah yang lain

• Bila batang magnet ada di dalam kumparan dan tidak digerakkan (diam), maka tidak ada arus mengalir

• Hal yang sama juga terjadi bila magnet batangnya diam dan kumparannya yang digerakkan

• Arus terjadi bila terdapat gerak relatip antara kumparan dan batang magnet

• Arus yang mengalir disebut arus induksi• Bila terdapat tahanan di dalam rangkaian, maka

tegangan yang terjadi disebut tegangan induksi

Percobaan kedua • Bila saklar ditutup, arus mengalir melalui kumparan

pertama sehingga timbul medan magnetik• Arus mengalir melalui kumparan kedua, tetapi

kemudian kembali nol • Hal yang sama terjadi bila saklar kembali dibuka

dengan arah arus berlawanan• Arus induksi hanya terjadi bila terjadi perubahan

medan magnetik• Bila arusnya konstan, berapapun besarnya, medan

magnetiknya juga konstan, sehingga tidak terjadi arus induksi

Hukum Induksi Faraday :Suatu tegangan induksi hanya muncul bila terjadi perubahan jumlah fluks magnetik (garis-garis gaya magnetik) yang melalui kumparan

BAdt

dNVinduksi

Vinduksi = Tegangan induksi [ volt]

N = Jumlah lilitan

B = Medan magnetik [tesla]

= Fluks magnetik [ Weber]

A = Luas kumparan [m2 ]

HUKUM LENZ

Arus induksi yang mengalir dalam suatu kumparan tertutup arahnya sedemikian rupa sehingga berlawanan dengan arah penyebabnya

Contoh Soal 9.1Sebuah solenoida panjang berdiameter 3.2 cm dengan 220 lilitan/cm dialiri arus 1,5 A. Ditengah-tengahnya terdapat kumparan berdiameter 2,1 cm dengan 130 lilitan. Arus yang melewati solenoida diturunkan sampai nol kemudian dinaikkan lagi tapi dalam arah yang berlawanan (-1,5 A). Bila perubahan arus ini terjadi dalam 50 ms, hitung tegangan induksi yang terjadi pada kumparan

Jawab :

mV7510x50

)8,28(130

t

NV

Wb8,28Wb4,14

Wb4,14)10x46,3)(10x15,4(BA

T10x15,4)22000)(5,1(10x4niB

m10x46,3)10x1,2(4

A

mtan/lili22000cmtan/lili220n

3induksi

akhir

42mula

27o

2422kumparan

Gitar listrik Fender Stratocaster :• Tiga grup (frekuensi rendah, sedang dan tinggi) dengan 6 electric pick-up• Saklar untuk memilih grup mana yang mau dikirimkan ke amplifier dan loud speaker

Electric pick-up

Senar yang dipetik akan bergetar sehingga mengubah medan magnetik di dalam kumparan. Akibatnya timbul tegangan induksi yang kemudian diperkuat oleh amplifier dan diteruskan ke loudspeaker

Contoh Soal 9.2Sebuah kumparan dengan 85 lilitan selebar 13 cm yang berada di dalam medan magnetik 1,5 T digerakkan dengan kecepatan sebesar 18 cm/s. Bila kumparan ini mempunyai tahanan sebesar 6,2 a). Hitung arus induksi yang terjadib). Hitung gaya yang diperlukan untuk menarik kumparan tersebutc). Hitung daya yang harus dikeluarkan

Jawab :

A48,02,6

98,2

R

Vi

V98,2)18,0)(13,0)(5,1(85

NBLvdt

dxNBL

dt

)BLx(dN

dt

dNV

BLxBA

induksiinduksi

induksi

W4,1)18,0(8FvP

N8)5,1)(14,0)(48,0(85NiLBF

Contoh Soal 9.3Sebuah kumparan berada di dalam medan magnetik dimana fluks magnetiknya berubah terhadap waktu sebesar :

mWbt6t6 2

Bila tahanan pada kumparan tersebut adalah 7,5 , tentukan besar dan arah arus induksi yang terjadi pada saat t = 2 s.

Jawab :

mA45,7

6)2(12)2(i

mV)6t12(dt

)t6t6(d)1(

dt

dNV

ind

2

ind

Latihan Soal no. 2Sebuah batang logam digerakkan dengan kecepatan sebesar 55 cm/s sepanjang dua buah rel sejajar berjarak 25 cm yang ujungnya dihubungkan dengan suatu pelat seperti terlihat pada gambar di bawah ini. Bila terdapat medan magnetik sebesar 0,35 T yang arahnya keluar bidang gambar dan batang logam mempunyai tahanan sebesar18 , tentukan besar dan arah arus induksi yang terjadi.Jawab : 2,67 mA

Latihan Soal no. 1Sebuah solenoida panjang dengan jari-jari 25 mm mempunyai 100 lilitan/cm. Suatu kumparan tunggal (N=1) berdiameter 20 cm diletakkan di sekitar solenoida, dimana sumbu keduanya berimpit. Arus yang dialirkan melalui solenoida berubah dari 1 A menjadi 0,5 A dalam waktu 10 ms. Hitung tegangan induksi yang terjadi.Jawab : 1,25 mV

Latihan Soal no. 3Ujung-ujung dua batang rel membentuk sudut siku-siku. Sebuah batang logam yang mula-mula (t = 0) terletak di atas sudut puncak rel tsb bergerak dengan kecepatan 5,2 m/s seperti terlihat pada gambar di bawah ini. Bila terdapat medanmagnetik sebesar 0,35 T hitung tegangan induksi yang terjadi pada saat t = 3 s.Jawab :56,8 V