Induksi Elektromagnetik – Media Masyarakat

Induksi elektromagnetik yaitu proses tatkala konduktor yg diletakkan di suatu medan magnet yg bergerak/berganti (atau konduktornya yg digerakkan melewati medan magnet yg diam) menimbulkan terproduksinya voltase disepanjang konduktor. Proses induksi elektromagnetik ini menciptakan arus listrik.

Lihat pula materi Wargamasyarakat.org lainnya:

Hukum Kekekalan Energi

Pemanasan Global

Hukum Kirchhoff

Gambar. Induksi elektromagnetik
[sumber gambar: http://ck-12.org/]

Michael Faraday merupakan ilmuwan yg memperoleh fenomena ini pada tahun 1831 & James Clerk Maxwell merupakan ilmuwan yg mendeskripsikannya dengan-cara matematik sebagai Hukum Induksi Faraday. Nama formal persamaan yg mendefinisikan karakteristik induksi medan elektromagnetik dr fluks magnetik (pergantian pada medan magnet) disebut selaku Hukum Faraday, yg kemudian digeneralisasikan menjadi persamaan Maxwell-Faraday, satu dr empat persamaan pada teori elektromagnetik oleh James Clerk Maxwell; persamaan ini mendefinisikan kekerabatan antara pergeseran medan listrik & medan magnet. Selain itu, terdapat Hukum Lorentz yg mendeskripsikan arah dr medan induksi.

Proses induksi elektromagnetik mampu bekerja pula dengan-cara kebalikannya, jadi pergerakan arus listrik mampu menghasilkan sebuah medan magnetik. Faktanya, sebuah magnet biasa memiliki medan magnet akhir gerakan perorangan elektron-elektron dlm atom-atom penyusun magnet; elektron-elektron tersebut bergerak dengan-cara seragam sehingga menciptakan medan magnet uniform.

Induksi elektromagnetik sudah diterapkan pada berbagai teknologi seperti komponen-komponen elektrikal: induktor & transformator, & alat-alat yg sungguh krusial: motor elektrik & generator.

Daftar Isi

Rumus Induksi Elektromagnetik

Fluks Magnet

Fluks magnet yaitu pergeseran pada medan magnet. Fluks magnet dihasilkan dr perkalian antara medan magnet (B) dgn luas bidang (A) yg saling tegak lurus. Fluks magnet dapat dinyatakan dengan

Hukum Keppler I

$\phi = BA$

Rumus diatas yaitu fluks magnet dimana medan magnetnya tegak lurus dgn luas bidangnya. Jika tak tegak lurus, namun membentuk sudut, maka besar fluks magnetnya dikalikan cosinus sudutnya

$\phi = BA \cos \theta$

Hukum Faraday

Hukum Faraday menyatakan bahwa kalau jumlah fluks magnet yg memasuki suatu kumparan berganti, maka pada ujung-ujung kumparan akan timbul GGL (gaya gerak listrik) induksi. Besarnya GGL induksi ini bergantung pada laju perubahan fluks magnet & banyaknya lilitan kumparan. GGL induksi tersebut dapat dijumlah dengan-cara matematis dgn rumus:

$\epsilon = - N (\frac \Delta \phi \Delta t )$

dimana:

$\epsilon$ merupakan GGL induksi (volt);

N merupakan jumlah lilitan kumparan;

$\Delta \phi / \Delta t$ merupakan laju pergantian fluks magnet.

Tanda delta ( $\Delta$ mengungkapkan perubahan. Kaprikornus, ( $\Delta \phi / \Delta t$ ) yakni pergeseran fluks magnet kepada pergeseran waktunya, sehingga disebut sebagai laju perubahan fluks.

Hukum Lenz

Hukum Lenz menyatakan bahwa arus induksi akan muncul pada arah yg sedemikian rupa sehingga arah induksi menentang pergeseran yg dihasilkan. Jadi, arah arus induksi yg terjadi dlm suatu penghantar mengakibatkan medan magnet yg saling bertolak-belakang dgn penyebab pergeseran medan magnet tersebut.

Tanda minus pada persamaan Faraday diatas menunjukkan bahwa GGL (\epsilon) yg terbentuk mempunyai arah yg bertolak belakang dgn fluks magnet ( $\phi$ ).

Hukum Henry

Hukum Henry menyatakan bahwa apabila arus liktrik yg mengalir pada suatu penghantar berganti terhadap waktu, maka pada penghatar tersebut akan terjadi GGL induksi diri yg dirumuskan dengan

$\epsilon = - L (\frac dI dt )$

di mana:

$\epsilon$ merupakan GGL induksi diri (volt)

L merupakan induktansi diri

dI/dt merupakan besar perubaha arus per satuan waktu (Ampere/sekon)

Induksi diri (L) merupakan besarnya GGL yg terjadi pada suatu kumparan dimana terjadi pergantian arus 1 Ampere setiap 1 detik yg dirumuskan dengan:

$L = \frac N \phi I$

dimana:

N merupakan jumlah lilitan kumparan

Tiga buah vektor gaya masing-masing F₁ = 30 N, F₂ = 70 N, F₃ = 30 N

$\phi$ merupakan fluks magnet (Weber)

I merupakan besar lengan berkuasa arus (Ampere)

Penerapan Induksi Elektromagnetik

Induksi elektromagnetik sangatlah krusial penerapan fenomena inilah yg mampu menciptakan listrik (dan sebaliknya) sehingga kita dapat menjalani kehidupan di abad terbaru.

Generator

Generator merupakan alat yg mempu mengubah putaran poros menjadi arus listrik dgn memakai prinsip induksi elektromagnetik. Bagian generator yg berputar disebut rotor, & cuilan membisu disebut stator. Terdapat dua tipe generator, yaitu generator AC (arus searah) & generator DC (arus bolak-balik).

Gambar. Prinsip Kerja Generator AC
[sumber gambar: http://macao.orgmunications.museum/]

Dinamo (motor listrik)

Dinamo merupakan alat yg bekerja kebalikan dr generator. Dinamo mampu mengubah arus listrik menjadi putaran poros yg bisa menggerakkan aneka macam alat. Nama belahan-potongan dinamo sama mirip generator, begitu juga tipe-tipe dinamo.

Transfomator Listrik (trafo)

Trafo merupakan alat yg bisa mengganti arus listrik & pula voltasenya. Kegunaan ini sangatlah penting alasannya adalah sangat dibutuhkan baik dlm pendistribusian listrik maupun dlm banyak sekali alat elektrik.

Contoh Soal Induksi Elektromagnetik

Contoh Soal 1

Sebuah kumparan dgn jumlah 200 lilitan dlm waktu 0,1 detik mengakibatkan pergeseran fluks magnet sebesar $3 \times 10^ -4 Wb$ , berapa GGL induksi yg timbul pada ujung-ujung kumparan tersebut?

Pembahasan:

Kita mampu mencari nilai GGL induksinya dgn memakai Hukum Faraday:

$\epsilon = N (\frac \Delta \phi \Delta t )$

$\epsilon = (200) (\frac 3 \times 10^ -3 Wb 0,1 s )$

$\epsilon = 6 Volt$

Tanda minus (bila menggunakan persamaan bantu-membantu) hanya menawarkan arah arus induksi yg berlawanan dgn fluks magnetnya.

Contoh Soal 2

Sebuah kumparan flat berupa persegi mempunyai jumlah lilitan sebanyak 5. Kumparan tersebut memiliki sisi sepanjang 0,5 m & memiliki medan magnet sebesar 0,5 T. Kumparan tegak lurus dgn medan magnet. Medan magnet mengalami peningkatan dr 0,5 T menjadi 1 T dlm 10 sekon. Dengan menggunakan aturan faraday, hitunglah berapa GGL induksi yg timbul.

Pemanfaatan gelombang elektromagnetik dalam pengobatan memiliki efek penyembuhan dan dapat merusak.

Pembahasan:

Fluks magnet yakni perubahan pada medan magnet & dinyatakan dengan:

$\phi = BA$

Medan magnet awal kita simbolkan dgn B₁

Medan magnet selesai kita simbolkan dgn B₂

Kita dapat mencari nilai GGL induksinya dgn memakai Hukum Faraday:

$\epsilon = N (\frac \Delta \phi \Delta t )$

$\epsilon = N (\frac \phi_2 - \phi_1 \Delta t )$