Pengertian Induksi Elektromagnetik, Penerapan, Rumus dan Contoh Soal – Listrik menjadi sumber energi yang benar-benar dibutuhkan oleh semua alat elektronik. Mulai dari kulkas, televisi, komputer, mesin cuci dan lain-lain. Energi itu sendiri dihasilkan melalui generator pembangkit yang selanjutnya disalurkan untuk mempermudah kehidupan kita. Induksi elektromagnetik pun seketika menjadi prinsip sekaligus cara kerja generator. Sayangnya masih sedikit siswa yang paham penerapan atau bahkan rumus induksi elektromagnetik.
Ketika di bangku sekolah tentunya telah diajarkan mengenai materi induksi elektromagnetik yang terdiri dari pengertian induksi elektromagnetik, penerapan induksi elektromagnetik, rumus induksi elektromagnetik dan contoh soal induksi elektromagnetik. Induksi elektromagnetik merupakan arus listrik yang timbul karena adanya fluks magnetik atau perubahan magnet pada kawat penghantar. Pengertian fluks magnetik ialah jumlah garis gaya magnet pada sebuah bidang yang dapat ditembus. Arus listrik yang dihasilkan oleh medan magnet merupakan gagasan dari Michael Faraday yakni seorang ilmuan dari Jerman.
Arus listrik yang ditimbulkan oleh perubahan medan magnet ini dapat dibuktikan oleh Michael Faraday pada tahun 1821. Pada zaman dahulu ada tidaknya aliran arus listrik dapat diketahui menggunakan alat bernama Galvanometer. Perubahan dalam banyaknya garis gaya magnet menghasilkan gaya gerak listrik yang dinamakan dengan GGL induksi. Kemudian untuk aliran arusnya dinamakan dengan arus induksi, sedangkan peristiwa mengalirnya arus tersebut bernama induksi elektromagnetik. Pada kesempatan kali ini saya akan menjelaskan tentang pengertian induksi elektromagnetik, penerapan induksi elektromagnetik, rumus induksi elektromagnetik dan contoh soal induksi elektromagnetik. Untuk lebih jelasnya dapat anda simak di bawah ini.
Pengertian Induksi Elektromagnetik, Penerapan, Rumus dan Contoh Soal
Sebenarnya GGL induksi memiliki besar yang dipengaruhi oleh beberapa faktor seperti banyaknya lilitan, kekuatan magnet dan kecepatan pada perubahan medan magnet. Semakin besar timbulnya GGL induksi dipengaruhi oleh perubahan medan magnet yang semakin cepat. Kemudian semakin besaar timbulnya GGL induksi juga dipengaruhi jumlah lilitan yang semakin banyak. Selain itu timbulnya GGL induksi yang semakin besar juga dipengaruhi oleh gejala kemagnetan yang semakin kuat.
Baca juga : Pengertian Usaha dan Energi Beserta Rumus dan Contoh Soal
Secara umum pengertian induksi elektromagnetik adalah arus listrik yang timbul akibat perubahan magnet pada kawat penghantar (Fluks Magnetik). Penerapan induksi magnetik mayoritas hanya akan kita jumpai pada generator penghasil listrik.
Apabila kita jabarkan materi sudah pasti akan banyak sekali pembahasan berbobot yang muncul. Hal itu pun saya rasa sejalan dengan tujuan pembelajaran yang mengharuskan siswa mampu mengerjakan contoh soal induksi elektromagnetik.
Fluks Magnetik
Pengertian fluks magnetik ialah medan magnet B yang dikalikan dengan luas bidang A, dimana letaknya dengan induksi magnet berupa tegak lurus. Di bawah ini terdapat rumus fluks secara otomatis yaitu sebagai berikut:
Φ = BA
Apabila medan magnet dengan garis normalnya membentuk sudut tetap, maka hasil fluks magnetnya dapat dicari besarnya menggunakaan rumus induksi elektromagnetik seperti di bawah ini:
Φ = BA cos θ
Keterangan:
Φ = Fluks magnet
B = induksi magnet
A = luas bidang
θ = sudut arah bidang garis normal dengan induksi magnet B
Hukum Faraday
Selain pengertian induksi elektromagnetik di atas, adapula rumus induksi elektromagnetik dalam hukum faraday. Berdasarkan pendapat Faraday dijelaskan bahwa arus listrik dihasilkan dari adanya medan magnet yang berubah. Di bawah ini terdapat beberapa metode pembuatan induksi elektromagnetik yaitu sebagai berikut:
- Magnet batang diletakkan masuk dan keluar pada kumparan.
- Magnet diputar ke arah depan kumparan dan sebaliknya.
- Kumparan primer dialirkan ke arus AC.
- Kemudian kumparan yang memiliki arus listrik didekatkan pada kumparan tidak berarus lainnya.
Baca juga : Kesetimbangan Benda Tegar (Pengertian, Rumus dan Jenis Jenis)
Hukum faraday berguna untuk menyatakan perbandingan laju perubahan fluks magnetik yang lurus dengan GGL induksi ketika melalui waktu tertentu. Hal ini sesuai dengan bunyi hukum faraday yaitu:
“Apabila dalam kumpatan terdapat jumlah fluks magnet yang berubah ketika masuk, maka GGL induksi (gaya gerak listrik induksi) akan timbul pada setiap ujung kumparannya.”
Berdasarkan pengertian induksi elektromagnetik di atas dapat diketahui beberapa faktor yang mempengaruhinya. Pada dasarnya banyaknya lilitan dan laju perubahan fluks memang akan mempengaruhi besar gaya gerak listrik pada induksi. Di bawah ini terdapat rumus induksi elektromagnetik pada GGL induksi secara matematis yaitu sebagai berikut:
ε = -N (ΔΦ/Δt), dimana arah induksinya ditunjukkan dengan tanda negatif
Keterangan:
ε = GGL induksi (volt)
N = Jumlah lilitan
ΔΦ/Δt = Laju perubahan fluks magnet
GGL induksi dapat dihasilkan oleh fluks magnet yang berubah. Di bawah ini terdapat beberapa cara menghasilkan GGL induksi yaitu meliputi:
- Perubahan induksi magnet B diperbesar.
- Medan magnet yang menembus luas bidang A diperkecil.
- Sudutnya diperkecil.
Hukum Lenz
Pengertian hukum lenz ialah hukum yang digunakan untuk menjelaskan munculnya arus induksi dalam arah tersebut sehingga hasil perubahan arah induksinya dapat ditentang. Maksudnya terjadinya arah arus induksi disebuah penghantar menyebabkan penentangan magnet magnet yang berubah dengan medan magnetnya. Selain itu hukum lenz juga dapat diartikan sebagai akibat kekebalan energi secara alami. Hal ini terlihat dalam contoh arus induksi, dimana gerakan batangnya terbalik atau searah jarum jam sehingga menuju ke arah kanan.
Pembentukan arah dalam gaya magnetik menuju ke kanan sesuai dengan aturan menggunakan tangan kanan. Saat arah gaya magnetiknya sama dengan kecepatan batang di awal, maka akan terjadi percepatan batangnya. Hukum ini dipelajari setelah penjelasan pengertian induksi elektromagnetik di atas.
Dalam rangkaian terdapat fluks yang berubah karena percepatan tersebut. Kemudian akhirnya hasil arus induksinya akan semakin besar karena perubahan fluksnya semakin cepat. Lalu besarnya energi akan berlebihan tanpa disertai dengan gaya apapun yang digunakannya. Untuk itulah secara logika, hukum lenz tidak dapat disimpulkan dan bisa saja tidak mungkin terjadi. Di bawah ini terdapat rumus hukum lenz yaitu sebagai berikut:
ε = B. l v
Baca juga : Alat Alat Laboratorium Beserta Fungsi Dan Gambarnya
Hukum Henry
Dalam hukum henry terdapat pernyataan terjadinya GGL induksi dalam penghantar ketika setiap waktu terdapat perubahan aliran arus pada penghantar tertentu. Adapun rumus induksi elektromagnetik dalam hukum henry yaitu sebagai berikut:
ε = -L (dI/dt)
Keterangan:
ε = GGL induksi diri (volt)
L = Induktansi diri
dI/dt = Besarnya arus yang berubah setiap satuan waktu (A/s)
Dalam rumus di atas terdapat induksi diri (L) yaitu terjadinya kuat arus 1 A yang berubah setiap detiknya dan terjadinya GGL dalam sebuah penghantar. Induksi diri ini dapat dihitung besarnya menggunakan rumus tertentu. Adapun rumus induksi diri yaitu sebagai berikut:
L = NΦ/I
Keterangan:
L = Induktansi diri
N = Jumlah lilitan kumparan
Φ = Fluks magnet (Wb)
I = Kuat arus listrik
Seperti yang telah kita ketahui bahwa dalam pengertian induksi elektromagnetik terdapat beberapa hal yang terdapat didalamnya. Induksi elektromagnetik tersebut dapat diterapkan dalam beberapa alat. Penerapan induksi elektromagnetik ini dapat terjadi pada Generator, Trafo (Transformator) dan Dinamo.
Contoh Soal Induksi Elektromagnetik
Setelah menjelaskan tentang pengertian, penerapan dan rumus induksi elektromagnetik di atas. Selanjutnya saya akan membagikan contoh soal induksi elektromagnetik terkait rumus di atas. Adapun contoh soal dan pembahasannya yaitu sebagai berikut:
Dalam waktu 0,01 detik terdapat perubahan fluks magnet sekitar 10‾³ Wb dalam kumparan, dimana lilitannya berjumlah 200. Tentukan timbulnya GGL induksi pada setiap ujung kumparannya?
Pembahasan
Diketahui : N = 200 lilitan, dΦ = 10‾³ Wb, dt= 0,01 sekon
Ditanyakan : ε = ?
Jawab.
ε = -N (dΦ / dt)
= -200 (10‾³ Wb / 0,01 sekon)
= -200 (10‾¹)
= -20 Volt (arah induksinya ditunjukkan dengan tanda negatif tersebut)
Jadi setiap ujung kumparan memperoleh GGL induksi elektromagnetik sebesar 20 Volt.
Sekian penjelasan mengenai pengertian induksi elektromagnetik, penerapan induksi elektromagnetik, rumus induksi elektromagnetik dan contoh soal induksi elektromagnetik. Induksi Elektromagnetik ialah arus listrik yang timbul karena adanya fluks magnetik atau perubahan magnet pada kawat penghantar. Semoga artikel ini dapat bermanfaat dan terima kasih telah membaca materi induksi elektromagnetik di atas.
