Materi Fisika : Hukum Faraday

1. Hukum Faraday

Pada bab 5 kalian telah belajar induksi magnet.

induksi magnet dapat terjadi dari kawat berarus listrik. Bisakah

medan magnet menimbulkan arus listrik kembali. Keadaan sebaliknya inilah yang dipelajari oleh Michael

Faraday (1791-1867) seorang ahli ?sika berkebangsaan

Inggris. Secara eksperimen Faraday menemukan bahwa beda

potensial dapat dihasilkan pada ujung-ujung penghantar atau kumparan dengan memberikan perubahan ?uks magnetik. Hasil eksperimennya dirumuskan sebagai berikut.

�Ggl induksi yang timbul pada ujung-ujung suatupenghantar atau kumparan sebanding dengan lajuperubahan ?uks magnetik yang dilingkupi oleh looppenghantar atau kumparan tersebut.�

Dari rumusan di atas dapat dituliskan menjadi persamaan seperti di bawah. Pembandingnya adalahjumlah lilitannya.

Apa arti tanda negatif  itu ? Tanda negatif pada  persamaan 6.1 sesuai dengan Hukum Lenz. Dengan bahasa yang sederhana hukum Lenz dirumuskan: Ggl Induksi

selalu membangkitkan arus yang medan magnetiknya berlawanan dengan sumber perubahan ?uks magnetik.

Hukum Faraday memperkenalkan suatu besaran

yang dinamakan ?uks magnetik. Fluks magnetik ini menyatakan jumlah garis-garis gaya magnetik. Berkaitan dengan besaran ini, kuat medan magnet dide?nisikan sebagai kerapatan garis-garis gaya magnet. Dari kedua de?nisi ini

dapat dirumuskan hubungan sebagai berikut.

Dari persamaan 6.2 dapat diamati bahwa perubahan  ?uks magnet dapat terjadi tiga kemungkinan. Pertama terjadi karena perubahan medan magnet B. Kedua, terjadi karena perubahan luas penampang yang dilalui, contohnya kawat yang bergerak dalam medan magnet. Ketiga, terjadi karena perubahan sudut �, contohnya kumparan yang berputar : generator. Perhatikan penjelasan perubahanperubahan tersebut pada penjelasan berikut.

2. Penghantar bergerak dalam Medan Magnet

 Penghantar bergerak dengan kecepatan vdalam  medan magnet B dapat digambarkan seperti pada Gambar 6.1. Pada saat bergerak maka penghantar akan menyapu luasan yang terus berubah. Karena perubahan luas inilah maka ujung-ujung penghantar AB itu akan timbul beda  potensial. Besarnya sesuai dengan hukum Faraday dan dapat diturunkan seperti berikut.

Arah arus yang ditimbulkan oleh beda potensial ini

dapat menggunakan kaedah tangan kanan seperti pada Gambar 6.1. Ibu jari sebagai arah arus induksi I, empat jari lain sebagai arah B dan telapak sebagai arah gaya Lorentz yang berlawanan arah dengan arah kecepatan penghantar.

3. Perubahan Medan Magnet

Perubahan ?uks yang kedua dapat terjadi karena perubahan medan magnet. Contoh perubahan induksi     magnet ini adalah menggerakkan batang magnet di sekitar kumparan.  Sebuah batang magnet didekatkan pada kumparan

dengan kutub utara terlebih dahulu. Pada saat ini ujung

kumparan akan timbul perubahan medan magnet yang berasal dari batang magnet (medan magnet sumber).  Medan  magnetnya bertambah karena pada kutub utara

garis-garis gaya magnetnya keluar berarti ?uks magnet pada kumparan bertambah.

Sesuai dengan hukum Lenz maka akan timbul induksi magnet (B induksi) yang menentang sumber. Arahn  B induksi ini dapat digunakan untuk menentukan araharus

induksi yaitu dengan menggunakan kaedah tangan kanan.

Perhatikan Gambar 6.3.

Timbulnya arus pada kumparan ini dapat ditunjukandari galvanometer yang dihubungkan dengankumparan. Arusinduksi ini timbul untuk menimbulkaninduksimagnet (Binduksi

). Arah arus induksi sesuai kaedahtangan kanan, pada Gambar 6.3 terlihat arus mengalir

dari titik A ke titik B.

4. Generator

Generatoradalah alat yang dapat merubah energi gerak menjadi energi listrik. Prinsip yang digunakan adalah perubahan sudut berdasarkan hukum Faraday

sehingga terjadi perubahan ?uks magnetik. Perubahan sudut ini dirancang dengan cara memutar kumparan pada generator. Perhatikan Gambar 6.4.

Pada ujung-ujung kumparan yang berputar diantara dua kutub magnet inilah akan timbul beda potensial.Sehingga dapat digunakan sebagai sumber tegangan dan hasilnya adalah sumber tegangan bolak-balik. Besar ggl induksinya dapat ditentukan dari hukum Faraday.