INDUKSI

ELEKTRO-

MAGNETIK

DISAMPAIKAN OLEH

HANIFUL MUTTAQIN, S.Pd

M

A

T

E

R

I

Fluks Magnet GGL Induksi Hukum

Faraday Induktansi

Diri Generator Transformator

FLUKS MAGNET

• Fluks magnet didefinisikan sebagai hasil kali antara komponen induksi magnet dengan luas bidang.

• Secara matematis, fluks magnet dirumuskan:

Ф = BA cosθ

Dengan:Ф = fluks magnet (weber)B = induksi magnet (tesla)A = luas bidang (m2)θ = sudut apit terkecil antara B dan garis normal

• Fluks magnet mencapai nilai maksimum jika medan magnet memotong tegak lurus bidang (θ = 0o), dan mencapai nilai minimum jika medan magnet sejajar bidang.

Luas bidang, A

BN

θ

Ф = BA cosθ

Latihan 1

1. Suatu bidang dengan luas 20 cm2 ditempatkan dalam medan magnetik sehingga induksi magnet sebesar 0,04 wb/m2 menembus tegak lurus bidang. Hitung besar fluks magnetnya!

GGL INDUKSI

• Jika suatu kawat lurus digerakkan dengan kecepatan sebesar v memotong tegak lurus suatu medan magnet B, maka pada ujung-ujung kawat tersebut timbul beda potensial ε, disebut gaya gerak listrik (ggl) induksi.

• Secara matematis dirumuskan:

ε = - Blv

Dengan ε = ggl induksi (volt), l = panjang kawat (m), B = induksi magnet (T), dan v = kecepatan (m/s)

• Jika kecepatan kawat v tidak tegak lurus terhadap medan magnet B, maka ggl induksi yang timbul adalah:

ε = - Blv sinθ

Dengan θ = sudut antara v dan B

B

lv

ε = - Blv X

X

X X

X

X X

X

X X

X

X

Latihan 21. Kawat sepanjang 0,1 m digeser ke kanan

dengan laju tetap dalam waktu 0,25 sekon menempuh jarak 1 m. Jika kuat medan magnet 0,15 T dengan arah tegak lurus masuk bidang, tentukan ggl induksi yang timbul pada kawat tersebut!

HUKUM FARADAY

• Hukum Faraday berbunyi:

“GGL induksi yang timbul pada ujung-ujung suatu penghantar atau kumparan adalah sebanding dengan laju perubahan fluks magnet yang dilingkupi oleh penghantar atau kumparan tersebut.”

Michael Faraday

Lahir 22 September 1791 di Newington Butt London dan meninggal 22 Agustus 1867, terkenal sebagai ilmuwan Inggris yang mendapat julukan “Bapak Listrik”. Pada usia 14 th menjadi penjual dan penjilid buku yang menyebabkan berkembangnya rasa ingin tahu pada sains.

Faraday memulai karirnya pada bidang Kimia sebagai asisten Humphry Davy. Faraday terkenal berkat karyanya dalam bidang listrik dan magnet. “Perubahan pada medan magnet dapat menghasilkan medan listrik” merupakan salah satu hasil eksperimennya pada tahun 1821. Di antara kutipannya: “Tiada yang terlalu indah untuk menjadi kenyataan”.

• Secara matematis, dirumuskan:

• Jika Δt = mendekati nol maka:

ε = - N ∆Ф

∆𝑡= - N

(Ф2−Ф1)

(𝑡2−𝑡1)

Dimana ΔФ = perubahan fluks magnetΔt = selang waktu perubahan fluks magnet

ε = - N 𝑑Ф

𝑑𝑡

Dimana dФ/dt adalah turunan pertama fungsi Ф terhadap t

Latihan 31. Sebuah kumparan kawat terdiri atas 10 lilitan

diletakkan dalam medan magnet. Apabila fluks

magnet yang dilingkupi berubah dari 2 x 10-4 wb

menjadi 10-4 wb dalam waktu 10 milisekon, maka

tentukan gaya gerak listrik yang timbul!

2. Fluks magnet di dalam suatu kumparan yang

memiliki 20 lilitan berubah sesuai persamaan:

Ф = 4t2 + 2t + 5

Tentukan besarnya ggl yang timbul pada kumparan

pada saat t = 2 sekon!

PENYEBAB GGL INDUKSI

Penyebab utama timbulnya ggl induksi adalah terjadinya perubahan fluks magnet yang dilingkupi oleh suatu loop kawat.

• Perubahan induksi magnet (ΔB)

• Perubahan luas bidang kumparan (ΔA)

• Perubahan orientasi bidang kumparan terhadap arah medan magnet (Δθ)

GGL Induksi akibat perubahan

induksi magnet

ε = - NA cosθ(𝐵2−𝐵1)

(𝑡2−𝑡1)

Dimana B1 = induksi magnet awal, B2 = induksi magnet akhir

GGL induksi akibat perubahan luas

bidang

ε = - NB cosθ(𝐴2−𝐴1)

(𝑡2−𝑡1)

Dimana B1 = induksi magnet awal, B2 = induksi magnet akhir

GGL induksi akibat perubahan

orientasi bidang kumparan

ε = - NBA (cosθ2−cosθ1)

(𝑡2−𝑡1)

INDUKTANSI

• Jika arus listrik I yang melalui suatu kumparan berubah terhadap waktu t, maka pada ujungujung kumparan timbul ggl induksi, yang disebut induksi diri (induktansi).

• Besar induktansi dinyatakan dengan persamaan:

ε = - L ∆𝐼

∆𝑡= - L

(𝐼2−𝐼1)

(𝑡2−𝑡1)

Dimana L = induktansi (henry, H)ΔI = perubahan arus listrikΔt = selang waktu

• Induktansi diri pada kumparan (solenoida atau toroida) dirumuskan:

L = 𝜇0𝑁

2𝐴

𝑙

Dimana L = induktansi (H)N = jumlah lilitanA = luas penampang solenoida atau toroida (m2)l = panjang solenoida atau toroida (m)

INDUKTOR

• Induktor menyimpan energi dalam bentuk medan magnet (energi magnet).

• Energi magnet dinyatakan dalam persamaan:

W = 1

2LI2

Dimana W = energi dalam induktor (J)L = induktansi (H)I = arus listrik (A)

Latihan1. Arus listrik pada suatu induktor berubah dari 2 A

menjadi 4 A dalam selang waktu 0,05 sekon, menimbulkan ggl induksi sebesar 8 V. Induktansi dari induktor tersebut adalah .....

2. Suatu solenoida panjang 30 cm dengan 2000 lilitan memiliki luas penampang 1,5 cm2 serta permeabilitas relatif inti besinya 600. induktansinya .....

3. Sebuah toroida berdiameter 5 cm dengan 1000 lilitan. Intinya berupa besi yang luas penampangnya 1 cm2 dan mempunyai permeabilitas relatif 400 besar induktansinya .....

4. Suatu kumparan menyimpan energi magnet 0,05 J ketika dialiri arus listrik 1 A. Induktansi diri kumparan tersebut adalah .....

GENERATOR• Generator terdiri atas dua bagian utama, yaitu:

1. Stator (bagian yang diam), terdiri atas kumparan-kumparan tembaga yang ditanam dalam cela inti besi.

2. Rotor, terdiri atas magnet yang menghasilkan fluks magnet

TRANSFORMATOR• Transformator (trafo) adalah suatu alat yang

digunakan untuk mengubah tegangan AC tertentu ke tegangan AC lain yang diperlukan oleh beban listrik.

• Transformator dapat meningkatkan tegangan (transformator step up), atau

• Menurunkan tegangan (transformator step down).