Bab 9 hukum Faraday

BAB 9 HUKUM INDUKSI FARADAY
Jimi Hendrix
The early heavy metal of Led Zepplin in the 1970s
Acoustic guitar  Electric guitar
 DUA SIMETRI
Arus Listrik  Momen Gaya
(Prinsip kerja Motor listrik)
Kumparan di dalam
medan magnetik
Momen gaya  Arus Listrik
(Prinsip kerja Generator listrik)
Michael Faraday (Amerika)
Joseph Henry (Inggris)
Hukum Induksi Faraday
Satuan kumparan (indukstansi) = henry
 DUA PERCOBAAN
Percobaan pertama
• Kumparan dipasang seri dengan galvanometer
(pengukur arus)
• Karena tidak ada sumber tegangan (baterai), maka
mula-mula tidak ada arus
• Bila sebuah batang magnet digerakkan masuk ke dalam
kumparan, maka ada arus mengalir ke satu arah
• Bila digerakkan keluar kumparan, maka arus mengalir
ke arah yang lain
• Bila batang magnet ada di dalam kumparan dan tidak
digerakkan (diam), maka tidak ada arus mengalir
• Hal yang sama juga terjadi bila magnet batangnya diam
dan kumparannya yang digerakkan
• Arus terjadi bila terdapat gerak relatip antara kumparan
dan batang magnet
• Arus yang mengalir disebut arus induksi
• Bila terdapat tahanan di dalam rangkaian, maka
tegangan yang terjadi disebut tegangan induksi
Percobaan kedua
• Bila saklar ditutup, arus mengalir melalui kumparan
pertama sehingga timbul medan magnetik
• Arus mengalir melalui kumparan kedua, tetapi
kemudian kembali nol
• Hal yang sama terjadi bila saklar kembali dibuka dengan
arah arus berlawanan
• Arus induksi hanya terjadi bila terjadi perubahan
medan magnetik
• Bila arusnya konstan, berapapun besarnya, medan
magnetiknya juga konstan, sehingga tidak terjadi arus
induksi
Hukum Induksi Faraday :
Suatu tegangan induksi hanya muncul
bila terjadi perubahan jumlah fluks
magnetik (garis-garis gaya magnetik)
yang melalui kumparan
Vinduksi =
Tegangan induksi [ volt]
N
=
Jumlah lilitan
B
=
Medan magnetik [tesla]

=
Fluks magnetik [ Weber]
A
=
Luas kumparan [m2 ]
d
Vinduksi   N
dt
  BA
 HUKUM LENZ
Arus induksi yang mengalir dalam suatu
kumparan tertutup arahnya sedemikian rupa
sehingga berlawanan dengan arah
penyebabnya
Contoh Soal 9.1
Sebuah solenoida panjang berdiameter 3.2 cm dengan 220 lilitan/cm dialiri arus 1,5 A.
Ditengah-tengahnya terdapat kumparan berdiameter 2,1 cm dengan 130 lilitan. Arus
yang melewati solenoida diturunkan sampai nol kemudian dinaikkan lagi tapi dalam arah
yang berlawanan (-1,5 A). Bila perubahan arus ini terjadi dalam 50 ms, hitung tegangan
induksi yang terjadi pada kumparan
Jawab :
n  220lili tan/ cm  22000lili tan/ m

(2,1x10  2 ) 2  3,46x10  4 m 2
4
B   oi n  4x10 7 (1,5)( 22000)  4,15x10  2 T
A kumparan 
 mula  BA  (4,15x10  2 )(3,46x10  4 )  14,4Wb
akhir  14,4Wb   28,8 Wb
Vinduksi 
N 130(28,8)

 75 mV
3
t
50 x10
Gitar listrik Fender Stratocaster :
• Tiga grup (frekuensi rendah, sedang dan tinggi) dengan 6 electric pick-up
• Saklar untuk memilih grup mana yang mau dikirimkan ke amplifier dan loud speaker
Senar yang dipetik akan
bergetar sehingga mengubah
medan magnetik di dalam
kumparan. Akibatnya timbul
tegangan induksi yang kemudian
diperkuat oleh amplifier dan
diteruskan ke loudspeaker
Electric pick-up
Contoh Soal 9.2
Sebuah kumparan dengan 85 lilitan
selebar 13 cm yang berada di dalam
medan magnetik 1,5 T digerakkan
dengan kecepatan sebesar 18 cm/s. Bila
kumparan ini mempunyai tahanan
sebesar 6,2 
a). Hitung arus induksi yang terjadi
b). Hitung gaya yang diperlukan untuk
menarik kumparan tersebut
c). Hitung daya yang harus dikeluarkan
Jawab :
  BA  BLx
d
d(BLx )
dx
N
 NBL
 NBLv
dt
dt
dt
 85(1,5)(0,13)(0,18)  2,98V
Vinduksi  N
Vinduksi 2,98
i induksi 

 0,48A
R
6,2
F  NiLB  85(0,48)(0,14)(1,5)  8N
P  Fv  8(0,18)  1,4W
Contoh Soal 9.3
Sebuah kumparan berada di
dalam medan magnetik dimana
fluks magnetiknya berubah
terhadap waktu sebesar :
  6t 2  6t mWb
Bila tahanan pada kumparan tersebut
adalah 7,5 , tentukan besar dan arah
arus induksi yang terjadi pada saat t = 2 s.
Jawab :
d
d (6 t 2  6 t )
Vind  N
 (1)
 (12t  6) mV
dt
dt
12(2)  6
i ind (2) 
 4 mA
7,5
Latihan Soal no. 2
Sebuah batang logam digerakkan dengan kecepatan
sebesar 55 cm/s sepanjang dua buah rel sejajar
berjarak 25 cm yang ujungnya dihubungkan dengan
suatu pelat seperti terlihat pada gambar di bawah ini.
Bila terdapat medan magnetik sebesar 0,35 T yang
arahnya keluar bidang gambar dan batang logam
mempunyai tahanan sebesar18 , tentukan besar dan
arah arus induksi yang terjadi.
Jawab : 2,67 mA
Latihan Soal no. 1
Sebuah solenoida panjang dengan jari-jari 25 mm
mempunyai 100 lilitan/cm. Suatu kumparan
tunggal (N=1) berdiameter 20 cm diletakkan di
sekitar solenoida, dimana sumbu keduanya
berimpit. Arus yang dialirkan melalui solenoida
berubah dari 1 A menjadi 0,5 A dalam waktu 10
ms. Hitung tegangan induksi yang terjadi.
Jawab : 1,25 mV
Latihan Soal no. 3
Ujung-ujung dua batang rel membentuk sudut siku-siku.
Sebuah batang logam yang mula-mula (t = 0) terletak di
atas sudut puncak rel tsb bergerak dengan kecepatan
5,2 m/s seperti terlihat pada gambar di bawah ini. Bila
terdapat medanmagnetik sebesar 0,35 T hitung
tegangan induksi yang terjadi pada saat t = 3 s.
Jawab :56,8 V