Penjelasan Aturan Faraday Dan Lenz Ihwal Ggl Induksi

Gaya gerak listrik induksi yakni timbulnya gaya gerak listrik di dalam kumparan yang meliputi sejumlah fluks garis gaya medan magnetik, bilamana banyaknya fluks garis gaya itu divariasi. Dengan kata lain, akan timbul gaya gerak listrik di dalam kumparan apabila kumparan itu berada di dalam medan magnetik yang berpengaruh medannya berubah-ubah terhadap waktu.

1. Hukum Faraday

Konsep gaya gerak listrik pertama kali dikemukakan oleh Michael Faraday, yang melaksanakan penelitian untuk memilih faktor yang memengaruhi besarnya ggl yang diinduksi. Dia menemukan bahwa induksi sangat bergantung pada waktu, yaitu semakin cepat terjadinya perubahan medan magnetik, ggl yang diinduksi semakin besar. Di sisi lain, ggl tidak sebanding dengan laju perubahan medan magnetik B, tetapi sebanding dengan laju perubahan fluks magnetik, ΦB , yang bergerak melintasi loop seluas A, yang secara matematis fluks magnetik tersebut dinyatakan sebagai berikut:

Φ = B.A cos θ

Dengan B sama dengan rapat fluks magnetik, yaitu banyaknya fluks garis gaya magnetik per satuan luas penampang yang ditembus garis gaya fluks magnetik tegak lurus, dan θ yakni sudut antara B dengan garis yang tegak lurus permukaan kumparan. Jika permukaan kumparan tegak lurus B, θ = 90o dan ΦB = 0, tetapi kalau B sejajar terhadap kumparan, θ = 0o , sehingga:

ΦB = B.A

Hal ini terlihat pada Gambar berikut:

Garis medan magnetik yang menembus luas permukaan A.

Pada Gambar diatas terlihat kumparan berupa bujur kandang bersisi i seluas A = i² . Garis B sanggup digambarkan sedemikian rupa sehingga jumlah garis per satuan luas sebanding dengan berpengaruh medan. Jadi, fluks ΦB sanggup dianggap sebanding dengan jumlah garis yang melewati kumparan. Besarnya fluks magnetik dinyatakan dalam satuan weber (Wb) yang setara dengan tesla.meter 2 (1Wb = 1 T.m ²). 

Dari definisi fluks tersebut, sanggup dinyatakan bahwa kalau fluks yang melalui loop kawat penghantar dengan N lilitan berubah sebesar ΔΦB  dalam waktu  Δt , maka besarnya ggl induksi adalah:

Yang dikenal dengan Hukum Induksi Faraday, yang berbunyi:

“gaya gerak listrik (ggl) induksi yang timbul antara ujung-ujung suatu loop penghantar berbanding lurus dengan laju perubahan fluks magnetik yang dilingkupi oleh loop penghantar tersebut”.

Tanda negatif pada persamaan diatas menawarkan arah ggl induksi. Apabila perubahan fluks ( ΔΦ ) terjadi dalam waktu singkat ( Δt → 0 ), maka ggl induksi menjadi:

dengan: 

ε = ggl induksi (volt) 

N = banyaknya lilitan kumparan 

ΔΦ_B  = perubahan fluks magnetik (weber) 

Δ t = selang waktu (s)

2. Hukum Lenz 

Apabila ggl induksi dihubungkan dengan suatu rangkaian tertutup dengan kendala tertentu, maka mengalirlah arus listrik. Arus ini dinamakan dengan arus induksi. Arus induksi dan ggl induksi hanya ada selama perubahan fluks magnetik terjadi. Hukum Lenz menjelaskan mengenai arus induksi, yang berarti bahwa aturan tersebut berlaku hanya kepada rangkaian penghantar yang tertutup. Hukum ini dinyatakan oleh Heinrich Friedrich Lenz (1804 - 1865), yang bersama-sama merupakan suatu bentuk aturan kekekalan energi. 

Hukum Lenz menyatakan bahwa: 

“ggl induksi selalu membangkitkan arus yang medan magnetnya berlawanan dengan asal perubahan fluks”. 

Perubahan fluks akan menginduksi ggl yang menjadikan arus di dalam kumparan, dan arus induksi ini membangkitkan medan magnetnya sendiri.

Penerapan Hukum Lenz pada arah arus induksi.

Gambar diatas menawarkan penerapan Hukum Lenz pada arah arus induksi. Pada Gambar (a) dan (d), magnet membisu sehingga tidak ada perubahan fluks magnetik yang dilingkupi oleh kumparan. Pada Gambar (b) menawarkan fluks magnetik utama yang menembus kumparan dengan arah ke bawah akan bertambah pada dikala kutub utara magnet didekatkan kumparan. Arah induksi pada Gambar (c), (e), dan (f ), juga sanggup diketahui dengan menerapkan Hukum Lenz.

Share this post