Medan Listrik - Ikhsan Setiawan

TOPIK 10
Hukum Faraday
Fisika Dasar II
TIP, TP, UGM 2009
Ikhsan Setiawan, M.Si.
[email protected]
Hukum Induksi Faraday
Michael Faraday (dan juga Joseph Henry secara
terpisah) memperlihatkan bahwa tegangan gerak
listrik (tgl) dapat diinduksi dalam rangkaian oleh
medan magnetik yang berubah.
Tegangan gerak listrik (demikian juga arus listrik)
dapat dibangkitkan dengan berbagai cara yang
melibatkan perubahan fluks medan magnetik.
Hukum induksi Faraday (lanjutan...)
Sebuah koil dihubungkan dengan
ammeter yang sensitif.
(a)Magnet digerakkan mendekati koil, jarum ammeter
menyimpang (ke kanan).
(b)Magnet diam, jarum ammeter
tidak menyimpang.
(c)Magnet dijauhkan dari koil,
jarum ammeter menyimpang
(ke kiri).
Arah arus-arus induksi antara
(a) dan(c) saling berlawanan.
Hukum induksi Faraday (lanjutan...)
Eksperimen Faraday:
Saat saklar (switch)
dalam rangkaian
primer ditutup, jarum
ammeter dalam
rangkaian sekunder
menyimpang sesaat.
Tegangan gerak listrik
yang terinduksi dalam
rangkaian sekunder
disebabkan oleh perubahan fluks medan
magnetik yang memasuki koil sekunder
Hukum induksi Faraday (lanjutan...)
Jadi:
• Arus listrik dapat diinduksi di dalam rangkaian sekunder dengan
cara mengubah fluks medan magnetik.
• Tegangan gerak listrik induksi dapat dihasilkan dalam rangkaian
sekunder oleh perubahan fluks medan magnetik.
Hukum Induksi Faraday:
Tegangan geral listrik (e) yang terinduksi dalam rangkaian
sebanding dengan laju perubahan fluks magnetik (B) yang
memasuki / menembus rangkaian tersebut.
Dirumuskan:
Hukum induksi Faraday (lanjutan...)
Jika rangkaian sekunder merupakan koil (kumparan) dengan N buah
lilitan, maka
Untuk koil (loop) dalam medan B
homogen seperti pada gambar di
samping, maka fluks magnetik
yang menembus luasan adalah:
sehingga tegangan gerak listrik
(tgl) induksi:
Hukum induksi Faraday (lanjutan...)
Dari persamaan
tampak bahwa tegangan gerak listrik dapat diinduksi dalam
rangkaian dengan cara:
1. mengubah besar medan B, terhadap waktu; atau
2. mengubah luas daerah yang dilingkupi koil, terhadap waktu;
atau
3. mengubah besar sudut q antara medan B dan normal luasan
koil, terhadap waktu; atau
4. kombinasi ketiga hal tersebut di atas.
Hukum induksi Faraday (lanjutan...)
Contoh Aplikasi: Gitar Elektrik
TGL gerak (motional emf)
Tgl gerak (motional emf) : tgl yang terinduksi dala suatu konduktor
yang bergerak dalam medan magnetik konstan.
Batang konduktor bergerak ke kanan
dengan kecepatan v di dalam medan
Bin homogen, sehingga ujung-ujung
konduktor menjadi bermuatan yang
berlawanan.
Dalam kondisi setimbang:
qE = qvB
atau E = vB
dan beda potensial antara ujungujung konduktor adalah
DV = El = Blv
GGL gerak (motional emf) (Lanjutan ...)
Fluks magnetik yang dilingkupi rangkaian :
GGL gerak yang terinduksi dalam konduktor:
Arus yang mengalir dalam rangkaian:
Batang konduktor (biru)
merupakan bagian dari
rangkaian di dalam medan
Bin homogen.
Daya:
GGL gerak (motional emf) (Lanjutan ...)
Contoh: Batang konduktor yang berotasi
Karena B konstan maka
Karena v = wr dan w
konstan, maka
Hukum Lenz
Hukum Lenz: Arus listrik yang terinduksi dalam suatu loop adalah
dalam arah yang menghasilkan medan magnetik yang melawan
perubahan fluks magnetik yang menembus luasan yang dilingkupi
oleh loop tersebut.
Hukum Lenz (lanjutan ...)
Generator dan Motor
Generator AC
Generator dan Motor (lanjutan ...)
Generator DC
Motor:
Cara kerjanya kebalikan
dari cara kerja Generator
Generator dan Motor (lanjutan ...)
DEMO