Daftar Isi Artikel
Dalam topic fisika terutama soal kelistrikan, hukum Faraday yang membahas induksi elektromagnetik sudah sangat terkenal.
Hukum ini cukup menarik dibahas karena menjadi dasar berbagai teori seputar perangkat listrik.
Bagi Anda yang tidak terlalu tahu soal hukum ini, tidak ada salahnya membalas bersama tentang topic ini dalam artikel berikut!
Sejarah Singkat Tentang Michael Faraday dan Penemuannya
Hukum Faraday ditemukan oleh Michael Faraday pada tahun 1831. Penemuan hukum ini ditemukan dengan percobaan menggunakan sepotong kawat, sumber arus dan juga magnet.
Pada tes yang dilakukan, saat listrik mengalir, medan magnet menggerakan kawat tersebut. Dalam situasi ini kawat bergerak karena pengaruh electromagnet.
Pada eksperimen tersebut ditemukan bahwa semakin cepat perubahan medan magnet berpengaruh pada kecepatan gaya gerak induksi listrik.
Tes ini dibuktikan dengan menggunakan galvanometer. Saat kumparan dihubungkan dengan galvanometer, dialiri listrik dan didekatkan dengan magnet, maka tampaklah pergerakan jarum.
Jika magnet digerakkan, jarum galvanometer akan bergerak juga. Makin kuat magnet yang digerakan, makin besar juga gerakan jarum galvanometer.
Dari percobaan ini maka muncul dua Hukum Faraday. Hukum yang pertama menjadi penting karena menghubungkan pengertian teoritis elektromagnet dengan kejadian sesungguhnya.
Sedangkan hukum kedua menjabarkan fungsi listrik yang akhirnya mampu menjadi pondasi pembentukan dinamo listrik pertama.
Setelah penemuan hukum ini, pekerjaan Michael Faraday lebih fokus pada penelitian.
Walaupun namanya menjadi bisa naik karena diberi status bangsawan, ia menolak dan lebih fokus sebagai dosen dan peneliti. Ia meninggal pada 25 Agustus 1867 dan dimakamkan dekat kota London.
Hukum Faraday I
Hukum Faraday I berbunyi, “Setiap perubahan medan magnet pada kumparan akan menyebabkan gaya gerak listrik (GGL) yang diinduksi oleh kumparan tersebut.”
Hukum ini menjelaskan bagaimana listrik bisa berubah kecepatan geraknya akibat peran magnet.
Saat magnet digerakan mendekati kumparan, kecepatan listrik akan naik menurut kekuatan magnet tersebut. Jadi bisa dijelaskan bahwa magnet mampu memperkuat listrik hanya dengan gerakannya.
Hukum Faraday II
Hukum Faraday II berbunyi, “Tegangan GGL induksi di dalam rangkaian tertutup adalah sebanding dengan kecepatan perubahan fluks terhadap waktu.”
Secara teori, hukum ini menjelaskan pengaruh medan magnet pada pergerakan listrik. Seperti yang Anda tahu, kedua hal ini secara teory sangat berhubungan.
Kawat bisa bergerak jika dihubungkan dengan listrik dan magnet. Tapi pergerakannya akan bergantung dengan pengaruh medan magnet itu sendiri.
Kecepatan gerak listrik juga berhubungan dengan tegangan dan besaran kekuatan medan magnet.
Semakin besar medan magnet dan daya listrik, semakin besar juga pergerakan yang dihasilkan. Aplikasi gaya gerak ini bisa dilihat pada gerakan putar dinamo.
Rumus Induksi Hukum Faraday
Dari penjelasan hukum di atas, bisa disimpulkan kedua hukum tersebut menjadi, “Setiap perubahan medan magnet pada kumparan akan menyebabkan gaya gerak listrik (GGL) Induksi yang sebanding dengan laju perubahan fluks.”
Pernyataan gabungan inilah yang nantinya membuahkan rumus untuk dapat menghitung besaran gaya gerak listrik akibat electromagnet. Rumus yang dihasilkan ini adalah sebagai berikut:
ɛ = -N (ΔΦ/Δt)
Penjelasan notasi:
- ɛ = gaya gerak listrik induksi dengan satuan volt
- N = banyaknya lilitan pada kumparan
- ΔΦ = perubahan fluks magnetik yang dilihat dengan satuan weber
- ∆t = selang waktu dalam satuan second
Bentukan negatif pada rumus di atas adalah tanda gerakan listrik induksi.
Faktor yang Mempengaruhi Besar Gaya Gerak Listrik
Dari bahasan rumus di atas, Anda sekarang bisa melihat faktor apa saja yang bisa mempengaruhi gaya gerak listrik.
Tentu gaya gerak listrik yang dibahas disini masih berhubungan dengan electromagnetic. Untuk detail faktor yang berpengaruh ini, berikut adalah penjelasan singkatnya:
Jumlah Lilitan Pada Kumparan
Semakin banyak kumparan pada lilitan induksi, makin besar juga surface level yang akan terpengaruh medan magnet.
Dari sini tentu tidak mengherankan jika jumlah lilitan yang terpengaruh magnet makin besar karena induksi, gaya gerak listrik juga semakin besar.
Kecepatan Gerak Medan Magnet
Kecepatan gerak medan magnet berpengaruh pada konduktor listrik. Semakin cepat gerakan gaya gerak magnet mengenai konduktor, ini artinya besaran induksi tegangan juga besar.
Jadi saat medan magnet bergerak cepat, gaya gerak listrik juga makin besar.
Kekuatan Magnet
Kekuatan magnet akan menentukan besaran jumlah garis gaya medan magnet atau fluks. Semakin kuat magnet, gambaran garis pengaruhnya akan makin besar dan makin banyak.
Semakin banyak jumlah garis yang mengenai konduktor kumparan, makin besar tenaga yang dihasilkan dari induksi.
Contoh Kasus Tentang Gaya Gerak Listrik Menurut Rumus Faraday
Untuk dapat lebih mengerti soal rumus dan penggunaan hukum Faraday, ada baiknya Anda membahas contoh kasus berikut ini!
Contoh Kasus 1
Budi membuat kumparan yang terdiri dari 50 lilitan. Ia kemudian mendekatkan magnet pada kumparan tersebut.
Magnet yang digunakan memiliki besaran fluks yang mencapai 5(10)-3 weber. Budi melihat selang gerakan fluks adalah 10 ms.
Dalam eksperimen ini, Budi ingin mencari gaya gerak listrik. Berapa GGL yang akan Budi temukan?
Data yang diketahui:
- Jumlah lilitan (N) = 50
- Selang waktu (Δt) = 10ms = 10(10)-3 second
- Perubahan fluks (ΔΦ) = 5(10)-3 weber
Dicari:
- Gaya gerak listrik (ɛ) = ?
Bahasan:
ɛ = -N (ΔΦ/∆t)
ɛ = -50 [5(10)-3 / 10(10)-3]
ɛ = -50 (0,5)
ɛ = -25V
Dari perhitungan rumus, Budi menemukan bahwa gaya gerak listrik induksi yang dihasilkan adalah -25V
Contoh Kasus 2
Ritwan membuat kumparan panjang dengan 100 lilitan. Ia melihat Budi melakukan eksperimen dan meminjam magnet yang ia gunakan.
Tapi kekuatan magnet tersebut sepertinya melemah. Walaupun tetap memiliki kekuatan fluks 5(10)-3 weber, kecepatan fluks-nya berubah menjadi 20ms. Karena perubahan ini, berapa GGL yang akan Ritwan temukan?
Data yang diketahui:
- Jumlah lilitan (N) = 100
- Selang waktu (Δt) = 20ms = 20(10)-3 second
- Perubahan fluks (ΔΦ) = 5(10)-3 weber
Dicari:
- Gaya gerak listrik (ɛ) = ?
Bahasan:
ɛ = -N (ΔΦ/∆t)
ɛ = -100 [5(10)-3 / 20(10)-3]
ɛ = -100 (0,25)
ɛ = -25V
Dari perhitungan rumus, Ritwan menemukan bahwa gaya gerak listrik induksi yang dihasilkan adalah -25V
Dalam menggunakan rumus ini, selalu perhatikan penggunaan satuannya. Jangan sampai karena tidak teliti mengubah satuan, Anda menjadi salah hitung.
Hal seperti micro second menjadi second adalah hal yang simple dilakukan. Tapi disisi lain, banyak orang menggunakan angka microsecond tanpa mengubahnya mengganti second terlebih dahulu.
Bagaimana menurut Anda soal bahasan di atas? Apakah sekarang sudah jelas? Hukum Faraday tentang induksi elektromagnet ini memang terlihat simple, tapi jika digali lebih dalam, bahasannya bisa lebih complex.
Jika Anda tertarik, masih banyak referensi yang bisa digunakan untuk belajar soal ini. Terima kasih sudah membaca bahasan singkat soal Hukum Faraday ini. Mudah – mudahan bahasannya sudah cukup membantu Anda!
