TUGAS INDIVIDU

TELAAH KURIKULUM

“BAHAN AJAR INDUKSI FARADAY”

Kelas XII Semester 1

Dosen Pengampu: Rini Budiharti, M. Pd.

Nama : Novi Wulandari

NIM : K2313053

PENDIDIKAN FISIKA

FAKULTAS KEGURUAN DAN ILMU PENDIDIKAN

UNIVERSITAS SEBELAS MARET

SURAKARTA

2015

BAHAN AJAR

Mata Pelajaran : Fisika

Kelas/Semester : XII/1

Materi Pokok : Induksi Faraday

Sub Materi Pokok : GGL Induksi & Hukum Lenz

Alokasi Waktu : ( 2 X 45 menit )

I. Kompetensi Inti :

3. Memahami, menerapkan, menganalisis dan mengevaluasi pengetahuan faktual,

konseptual, prosedural, dan metakognitif berdasarkan rasa ingin tahunya tentang

ilmu pengetahuan, teknologi, seni, budaya, dan humaniora dengan wawasan

kemanusiaan, kebangsaan, kenegaraan, dan peradaban terkait penyebab fenomena

dan kejadian, serta menerapkan pengetahuan prosedural pada bidang kajian yang

spesifik sesuai dengan bakat dan minatnya untuk memecahkan masalah

II. Kompetensi Dasar :

3.7 Memahami fenomena induksi elektromagnetik berdasarkan percobaan

III. Indikator :

1. Menjelaskan konsep GGL Induksi

2. Menjelaskan faktor-faktor yang mempengaruhi timbulnya GGL Induksi

3. Memformulasikan persamaan matematis GGL Induksi

4. Menghitung formulasi matematis GGL Induksi pada soal

5. Menjelaskan penerapan GGL Induksi dalam kehidupan sehari-hari

6. Menjelaskan konsep Hukum Lenz

7. Menjelaskan arah medan magnet induksi yang timbul pada kumparan saat

kutub utara magnet didekatkan atau dijauhkan

8. Menjelaskan arah medan magnet induksi yang timbul pada kumparan saat

kutub selatan magnet didekatkan atau dijauhkan

VI. Tujuan Pembelajaran :

1. Melalui kegiatan eksperimen-diskusi siswa dapat menjelaskan konsep GGL

Induksi dengan benar dan tepat

2. Melalui kegiatan eksperimen-diskusi siswa dapat menjelaskan faktor-faktor

yang mempengaruhi timbulnya GGL Induksi dengan benar dan tepat

3. Melalui kegiatan eksperimen-diskusi siswa dapat memformulasikan

persamaan matematis GGL Induksi dengan benar dan tepat

4. Melalui kegiatan eksperimen-diskusi siswa dapat menghitung formulasi

matematis GGL Induksi pada soal dengan benar dan tepat

5. Melalui kegiatan eksperimen-diskusi siswa dapat menjelaskan penerapan

GGL Induksi dalam kehidupan sehari-hari dengan benar dan tepat

6. Melalui kegiatan eksperimen-diskusi siswa dapat menjelaskan konsep

Hukum Lenz dengan benar dan tepat

7. Melalui kegiatan eksperimen-diskusi siswa dapat menjelaskan arah medan

magnet induksi yang timbul pada kumparan saat kutub utara magnet

didekatkan atau dijauhkan

8. Melalui kegiatan eksperimen-diskusi siswa dapat menjelaskan arah medan

magnet induksi yang timbul pada kumparan saat kutub selatan magnet

didekatkan atau dijauhkan

Prasyarat Konsep :

Sebelum memasuki materi GGL Induksi siswa diharapkan sudah menguasai

materi Medan Magnetik

V. Scope : Materi GGL Induksi dan Hukum Lenz meliputi konsep GGL Induksi,

faktor-faktor yang mempengaruhi timbulnya GGL Induksi, formulasi matematis

GGL Induksi dan penerapan GGL Induksi dalam kehidupan sehari-hari, konsep

Hukum Lenz, arah medan magnet induksi saat kutub utara didekatkan/dijauhkan,

arah medan magnet induksi saat kutub selatan didekatkan/dijauhkan

VI. Sequence :

1. Pengertian GGL Induksi

2. Faktor-faktor yang mempengaruhi timbulnya GGL Induksi

3. Formulasi GGL Induksi

4. Contoh Penerapan GGL Induksi

5. Pengertian Hukum Lenz

6. Arah medan magnet induksi

7. Contoh Soal

8. Soal latihan

Lampu sepeda pada gambar di atas dapat menyala tanpa menggunakan baterai.

Lalu, dari manakah energy listrik untuk menyalakan lampu tersebut berasal ? Ketika sepeda

berhenti mengapa lampunya padam ?

Kumparan yang dilewati magnet akan menyebabkan timbulnya arus listrik dalam

kumparan tersebut. Adanya arus listrik ini menyebabkan timbulnya medan magnet yang

akan membelokkan arah jarum kompas, medan magnet yang timbul ini adalah akibat

adanya arus listrik yang disebut medan magnet induksi.

Untuk mengetahui lebih lanjut tentang materi GGL Induksi, lakukan kegiatan eksperimen

di bawah ini !

Kegiatan I

Sebelum melakukan kegiatan I, menurut pendapat kalian bagaimanakah pengaruh

banyaknya jumlah lilitan pada kumparan terhadap besarnya GGL Induksi ?

Tujuan :

Melalui eksperimen ini, siswa diharapkan mampu:

- Menemukan bahwa banyaknya jumlah lilitan akan mempengaruhi besarnya GGL

Induksi yang dihasilkan

Alat dan bahan :

- magnet batang

- kumparan dengan 600 lilitan

- kumparan dengan 1200 lilitan

- kabel penjepit buaya (2)

- galvanometer

Langkah kerja :

1. Rangkailah alat dan bahan seperti pada gambar !

2. Dengan menggunakan variasi jumlah lilitan, gerakkan magnet ke dalam dan keluar

kumparan. Amati apa yang terjadi !

3. Catat kuat arus listrik yang terbaca

Tabel 1

NoJenis

Kumparan

Arah Penyimpangan

Jarum

Kuat Arus

Masuk Keluar

1 600 lilitan

2 1200 lilitan

Analisis

- Bagaimanakah pengaruh banyaknya jumlah lilitan terhadap penyimpangan jarum

galvanometer ?

………………………………………………………………………………………

………………………………………………………………………………………

- Berdasarkan kegiatan diatas, bagaimana pengaruh jumlah lilitan terhadap besarnya

GGL Induksi ?

Info :

- Penyimpangan jarum galvanometer mengindikasikan adanya arus dalam

rangkaian. Gejala adanya arus dalam rangkaian sebanding dengan besarnya

GGL induksi.

- Semakin jauh penyimpangan jarum galvanometer maka GGL semakin besar.

………………………………………………………………………………………

………………………………………………………………………………………

………………………………………………………………………………………

………………………………………………………………………………………

Kegiatan II

Sebelum melakukan kegiatan II, menurut pendapat kalian bagaimanakah pengaruh

cepat/lambatnya gerakan magnet di dalam kumparan terhadap besarnya GGL Induksi ?

Tujuan :

Melalui eksperimen ini, siswa diharapkan mampu:

- Menemukan bahwa kecepatan gerakan magnet akan mempengaruhi besarnya

GGL Induksi yang dihasilkan

Alat dan bahan :

- magnet batang

- kumparan dengan 600 lilitan

- kumparan dengan 1200 lilitan

- kabel penjepit buaya (2)

- galvanometer

Langkah kerja :

1. Rangkailah alat dan bahan seperti pada gambar !

2. Dengan menggunakan variasi kecepatan gerakkan magnet ke dalam dan ke luar

kumparan. Amati apa yang terjadi !

3. Catat kuat arus listrik yang terbaca

Tabel 2

No WaktuJenis

Kumparan

Arah Penyimpangan

Jarum

Kuat Arus

Masuk Keluar

1Cepat

600 lilitanLambat

2Cepat

1200 lilitanLambat

Analisis

- Bagaimanakah pengaruh kecepatan magnet saat dimasukkan ke dalam kumparan

terhadap penyimpangan jarum galvanometer ?

Info: Kecepatan gerakan magnet mengindikasikan laju perubahan jumlah garis-garis

gaya magnet (fluks magnetik).

………………………………………………………………………………………

………………………………………………………………………………………

- Berdasarkan kegiatan diatas, bagaimana pengaruh kecepatan gerakan magnet

terhadap besarnya GGL Induksi ?

Info :

- Penyimpangan jarum galvanometer mengindikasikan adanya arus dalam

rangkaian. Gejala adanya arus dalam rangkaian sebanding dengan besarnya

GGL induksi.

- Semakin jauh penyimpangan jarum galvanometer maka GGL semakin besar.

………………………………………………………………………………………

………………………………………………………………………………………

………………………………………………………………………………………

………………………………………………………………………………………

- Bagaimana hubungan laju perubahan fluks magnetik dengan GGL induksi yang

dihasilkan?

……………………………………………………………….......................................

………………………………………………………………………………………

………………………………………………………………………………………

Dari kegiatan I dan II yang telah dilakukan maka, diperoleh persamaan matematis

GGL Induksi yaitu :

Info: Jumlah Lilitan = N, laju perubahan fluks magnet = , GGL induksi = ε

Kegiatan III

Sebelum melakukan kegiatan III, menurut pendapat kalian bagaimanakah arah medan

magnet ketika ada magnet yang masuk dan keluar dari sebuah kumparan ?

Tujuan :

Melalui eksperimen ini, siswa diharapkan mampu:

- Menjelaskan hukum lenz dengan tepat dan benar

- Menjelaskan arah medan magnet induksi dan arus induksi pada kumparan

Alat dan bahan :

- magnet batang

- selenoida

- kabel penjepit buaya (2)

- galvanometer

Langkah kerja :

1. Rangkailah alat dan bahan sesuai gambar

2. Gerakkan magnet batang kedalam dan keluar kumparan

3. Analisislah pengaruh gerakan magnet terhadap gerakan jarum pada galvanometer

Tabel 3

Ujung Magnet GerakanArah Penyimpangan

jarum

Kesimpulan arah

arus

UMendekat

S

UMenjauh

S

Analisis

Analisislah arah medan magnet induksi yang timbul pada kumparan berdasarkan

percobaan yang telah dilakukan !

Info : Gunakan arah arus induksi dengan menggunakan aturan tangan kanan,

dimana ibu jari sebagai arah arus sedangkan keempat jari lainnya sebagai

arah medan magnet

- Gambarlah arah medan magnet induksi yang timbul pada selenoida ketika kutub

utara didekatkan dan ketika kutub utara dijauhkan !

………………………………………………………………………………………

………………………………………………………………………………………

………………………………………………………………………………………

………………………………………………………………………………………

- Gambarlah arah medan magnet induksi yang timbul pada selenoida ketika kutub

selatan didekatkan dan ketika kutub selatan dijauhkan !

………………………………………………………………………………………

………………………………………………………………………………………

………………………………………………………………………………………

………………………………………………………………………………………

Kesimpulan

Apa yang telah kalian dapat setelah melakukan kegiatan di atas ? Apabila kalian

melakukannya dengan baik dan benar maka kalian telah membuktikan adanya GGL Induksi

terhadap kumparan yang dilewati sebuah magnet.

Dari percobaan yang telah dilakukan didapatkan hasil bahwa ketika sebuah magnet

dilewatkan pada sebuah kumparan dengan jumlah lilitan tertentu maka akan menyebabkan

jarum pada galvanometer menyimpang. Begitu pula ketika sebuah magnet dengan

kecepatan tertentu melewati sebuah kumparan dengan jumlah lilitan tertentu pula maka

akan menyebabkan jarum pada galvanometer menyimpang.

Adanya hasil tersebut dikarenakan ketika salah satu kutub magnet batang

digerakkan masuk ke dalam kumparan maka jumlah garis gaya-gaya magnet yang tedapat

pada kumparan bertambah banyak. Begitu pula sebaliknya ketika kutub magnet batang

digerakkan keluar dari dalam kumparan maka jumlah garis gaya-gaya magnet yang terdapat

pada kumparan menjadi berkurang. Bertambah atau berkurangnya jumlah garis gaya-gaya

magnet ini menimbulkan GGL induksi pada ujung-ujung kumparan sehingga

menyababkan adanya arus listrik yang mengalir yang digambarkan dengan

bergerak/menyimpangnya jarum galvanometer.

Secara matematis persamaan GGL Induksi adalah :

Keterangan:

 ε : GGL Induksi antara ujung-ujung penghantar (Volt)

N : Banyaknya lilitan kumparan

ΔΦ : Perubahan fluks magnetik (Wb)

Δt : Selang waktu perubahan fluks magnetik (s)

Tanda negatif (-) pada persamaan diatas sesuai dengan Hukum Lenz. Dengan

bahasa yang sederhana Hukum Lenz dirumuskan: Ggl Induksi selalu membangkitkan arus

yang medan magnetiknya berlawanan dengan sumber perubahan fluks magnetik.

Inilah konsep yang ditemukan Hans Christian Oersted pada tahun 1820 yang

kemudian dikembangkan oleh Michael Faraday.

Dalam kehidupan sehari-hari secara sengaja maupun tidak disengaja sebenarnya kita

telah menerapkan konsep GGL induksi ini dimana ketika kita mengayuh sepeda dengan

cepat maka akan menyebabkan roda berputar dengan cepat pula sehingga kumparan yang

ada pada sepeda ikut berputar cepat. Putaran yang cepat menyebabkan fluks magnetik yang

menembus kumparan berubah dengan cepat pula. Ini menyebabkan lampu sepeda menyala.

Hal ini karena adanya dynamo pada sepeda dimana bagian kepala dinamo menempel roda.

Dengan demikian, ketika roda berputar bagian kepala dinamo pun ikut berputar. Bagian

kepala ini berhubungan dengan poros kumparan dinamo. Itulah sebabnya, ketika sepeda

bergerak cepat, lampu sepeda akan menyala lebih terang.

Menurut Hukum Lenz, arah arus induksi dalam suatu penghantar adalah sedemikian

rupa sehingga menghasilkan medan magnet yang arahnya melawan perubahan garis gaya

yang menimbulkannya. Jadi, ketika magnet mendekati kumparan, jumlah garis gaya yang

dilingkupinya bertambah sehingga timbul arus induksi. Medan magnet yang ditimbulkan

arus induksi berlawanan arah dengan medan magnet dari magnet batang.

Pada saat kutub U magnet batang didekatkan pada ujung kumparan A, ujung

kumparan A akanmenjadi kutub magnet U dan ujung kumparan B akan menjadi kutub

magnet S. Dengan demikian, kumparan AB bersifat magnetik.

Untuk menentukan arah arusnya dapat digunakan aturan dimana Ibu jari sebagai

arah kutub U pada kumparan danjari-jarin lainnya dilipatkan sebagai arah arus listrik.

Dengan menggunakan aturan tersebut dapat ditentukan arah arus dalam kumparan. Jika

kumparan dijauhi oleh kutub U dari magnet batang, ujung kumparan A menjadi kutub

magnet S dan ujung kumparan B menjadi kutub magnet U.

Ini berarti bahwa jika didekati oleh kutub magnet apapun, kumparan akan

memberikan gaya tolak, sedangkan jika dijauhi oleh kutub magnet apapun, kumparan itu

akan memberikan gaya tarik. Inilah penemuan awal dari Hukum Lenz untuk menentukan

arah arus dalam kumparan.

Contoh Soal

Berapa fluks magnetik yang dihasilkan suatu kumparan yang terdiri dari 200 lilitan

dimana berkurang dari 0,5 Wb menjadi 0,1 Wb dalam waktu 5 sekon ?

Jawab :

= -200

= 16 volt

Soal Latihan

Soal Pembahasan

Apa yang dimaksud dengan ggl induksi ? Ggl induksi adalah beda potensial antara

ujung-ujung kumparan karena adanya

perubahan fluks magnetik

Jelaskan konsep Hukum Lenz ? Hukum Lenz menyatakan bahwa:

“ggl induksi selalu membangkitkan arus

yang medan magnetnya berlawanan dengan

asal perubahan fluks”.

Perubahan fluks akan menginduksi ggl yang

menimbulkan arus di dalam kumparan, dan

arus induksi ini akan membangkitkan medan

magnet. Ketika didekati oleh kutub magnet

apapun, kumparan akan memberikan gaya

tolak, sedangkan jika dijauhi oleh kutub

magnet apapun, kumparan itu akan

memberikan gaya tarik.

Tuliskan Formulasi GGL Induksi beserta

keterangannya !

Besarnya GGL Induksi dirumuskan sebagai

berikut :

Keterangan:

: GGL Induksi antara ujung-ujung

penghantar (Volt)

N : Banyaknya lilitan kumparan

ΔΦ : Perubahan fluks magnetik (Wb)

Δt : Selang waktu perubahan fluks

magnetik (s)

Sebuah solenoida memiliki 1000 lilitan

berada dalam medan magnetik sehingga

solenoida dipengaruhi fluks magnetik

sebesar 4.10-3 Wb. Jika fluks magnetiknya

berubah menjadi 3.10-3 Wb dalam 2 sekon,

maka tentukan besar ggl induksi yang

timbul pada ujung-ujung solenoid tersebut?

N = 1000Δφ = 3.10-3− 4.10-3 = −10-3 Wb

Δt = 2 s

Ggl induksi yang timbul pada ujung-ujung

solenoid memenuhi hukum Faraday dan

dapat dihitung sebagai berikut.

= −1000

= 0,5 volt