INDUKSI ELEKTROMAGNETIK

Induksi elektromagnetik

Induksi magnetik merupakan salah satu cara pembuatan magnet dengan cara mengaliri listrik pada konduktor untuk membuat medan magnet. Pembuatan medan magnet dengan cara induksi magnetik dikenalkan pertama kali oleh Hans Christian Oersted dengan pembuktian merubah arah yang ditunjuk oleh magnet kompas saat didekatkan pada batang konduktor berarus listrik, sehingga magnet kompas tidak mengarah ke kutub magnet utara dan selatan melainkan mengarah pada resultan dari medan kutub magnet dan medan magnet yang dibuat dari batang konduktor berarus listrik.

Prinsip induksi elektromagnetik ini dipelajari oleh Michael Faraday dalam mengahasilkan arus listrik dari medan magnetik. Setelah Oersted berhasil menemukan bahwa arus listrik dapat menghasilkan medan magnet, maka Michael Faraday (1791-1867) seorang ilmuwan dari Jerman bertanya-tanya dapatkah medan magnet menghasilkan arus listrik? Termotivasi hal tersebut, kemudian Faraday pada tahun 1822 memulai melakukan percobaan-percobaan. Setelah kurang lebih 9 tahun, barulah ia mendapatkan jawabannya yaitu pada tahun 1831 ia berhasil membangkitkan arus listrik dengan menggunakan medan magnet. 

induksi elektromagnetik

Fluks magnetik

Kuat medan magnetik dinyatakan dengan lambang B yang disebut dengan induksi magnet, induksi magnetik menyatakan kerapatan garis gaya magnet. Sedangkan fluks magnetik menyatakan banyaknya jumlah garis gaya yang menembus permukaan bidang secara tegak lurus, yang dapat dinyatakan dalam persamaan, sebagai berikut

Dalam hal ini , fluks magnetik didefinisikan sebagai pekalian medan magnetik B dengan luasan A yang dibatasi oleh rangkaiannya :

 Karena medan magnetik sebanding dengan jumlah garis medan magnetik per satuan luas, fluks magnetik tersebut sebanding dengan jumlah garis yang melalui luasan tersebut. Jika medan magnetik tidak tegak lurus terhadap permukaannya, seperti pada gambar b , fluks magnetik didefinisikan sebagai :

Φ = fluks magnetik (Wb = weber)

B = induksi magnet (T atau WB.m^-2)

A = luas permukaan bidang (m²)

θ = sudut yang dibentuk antara arah B dengan garis normal (radian atau derajat)

         GGL(Gaya Gerak Listrik) induksi

Istilah GGL Induksi sering kita dengar dalam metode Induksi Elektromagnetik dengan menggerakkan batang magnet dalam kumparan. Ketika kutub utara batang magnet digerakkan masuk kedalam kumparan, maka jumlah garis-garis gaya magnet yang terdapat pada kumparan akan bertambah banyak. Bertambahnya jumlah garis gaya pada ujung-ujung kumparan inilah yang dinamakan Gaya Gerak Listrik (GGL) Induksi. Arus listrik bisa terjadi jika pada ujung-ujung kumparan terdapat GGL Induksi. Namun, jarum galvanometer yang dihubungkan pada kumparan hanya bergerak saat magnet digerakkan keluar masuk kumparan. Sehingga Arus listrik hanya timbul pada saat magnet bergerak. Jika magnet diam di dalam kumparan, maka di ujung kumparan tidak terjadi arus listrik.

Faktor yang Mempengaruhi Besar GGL Induksi :

a. Kecepatan gerakan magnet atau kecepatan perubahan jumlah garis-garis gaya magnet.

b. Jumlah lilitan kumparan.

c.  Medan magnet.

Perumusan GGL Induksi :

Penghantar yang bergerak dalam medan magnet dengan kecepatan (v) akan menyapu luasan yang terus berubah. Perubahan luas inilah yang menyebabkan terjadinya induksi magnetik pada ujung-ujung penghantar. Induksi magnetik ini juga disebut sebagai GGL Induksi Perumusan GGL Induksi yang terjadi pada penghantar yang bergerak dalam medan magnet dinyatakan sebagai berikut:

Hukum Faraday

Telah diketahui bahwa Ggl mengalirkan arus listrik melalui suatu rangkaian tertutup. Jika arus listrik mengalir didalam suatu rangkaian maka di sekitar arus tersebut akan timbul fluks magnetik 

 

 GGL hasil induksi bergantung pada laju perubahan fluks magnet yang melalui suatu rangkaian. kesimpulan ini disebut hukum faraday, yang berbuyi :

“Ggl induksi yang timbul pada ujung-ujung suatu penghantar atau kumparan sebanding dengan laju perubahan fluks magnetik yang dilingkupi oleh loop penghantar atau kumparan tersebut”

Jika bayaknya lilitan kumparan = N, maka indusi pada ujung ujung kumparan :

Hukum Lenz

Berdasarkan hukum Faraday, perubahan fluks magnetik akan menyebabkan timbulnya beda potensial antara ujung kumparan. Apabila kedua ujung kumparan itu dihubungkan dengan suatu penghantar yang memiliki hambatan tertentu, maka akan mengalir arus yang disebut arus induksi dan beda potensial yang terjadi disebut ggl induksi. Faraday pada saat itu baru dapat menghitung besarnya ggl induksi yang terjadi, tetapi belum menentukan ke mana arah arus induksi yang timbul pada kumparan. Lenz menyatakan bahwa :

“Jika ggl induksi timbul pada suatu rangkaian, maka arah arus induksi yang dihasilkan sedemikian rupa sehingga menimbulkan medan magnetik induksi yang menentang perubahan medan magnetik (arus induksi berusaha mempertahankan fluks magnetik totalnya konstan)”

arah arus pada hukum Lenz

 Karena ujung kumparan  didekati kutub magnet utara (U), maka ujung kumparan menjadi kutub utara (U) dan kumparan yang lain menjadi kutub selatan (S). Dengan aturan tangan kanan diperoleh arah arus listrik keluar dari ujung kumparan Utara . Sehingga jarum galvanometer menyimpang ke arah kanan.

Karena ujung kumparan  dijauhi kutub magnet utara (U), maka ujung kumparan menjadi kutub selatan (S) dan ujung yang lain  kutub utara (U). Dengan aturan tangan kanan menggenggam diperoleh arah arus listrik keluar dari ujung Selatan. Sehingga jarum galvanomter menyimpang ke arah kiri.

Untuk penjelasan lebih lanjut simak video dibawah ini :

 Aplikasi dalam teknologi

 Generator

Generator adalah alat untuk mengubah energi kinetik menjadi energi listrik Prinsip kerja generator ada dua macam, yaitu:

·             Magnet diputar di antara beberapa kumparan.

·             Kumparan diputar di antara kutub-kutub magnet (dalam medan magnet).

Sumber belajar :

       Fisika Kelas XII, Marteen Kanginan
https://www.youtube.com/watch?v=uRJDqc0rsnw
Berbagai sumber literasi media online