l8-1413100013

INDUKSI ELEKTROMAGNETIK (L8)

LUHUR KUNCOROANGGO

1413100013

JURUSAN KIMIA

FAKULTAS MATEMATIKA DAN ILMU PENGETAHUAN ALAM

INSTITUT TEKNOLOGI SEPULUH NOPEMBER SURABAYA

ABSTRAK

Telah dilakukan pratikum induksi elektromagnetik ini bertujuan untuk membuktikan “ Hukum Induksi Farraday” dengan pengukuran ketergantungan tegangan induksi (U) dengan kepadatan arus (B), luas induksi (b) serta kecepatan induksi (v). Untuk membuktikan hal tersebut dilakukan percobaan dengan variasi koil (b) sebagai perbandingan luas induksi, r (jari-jari) sebagai kecepatan induksi dan variasi banyak pasang magnet (B) sebagai perbandingan ketergantunggan teganggan induksi dengan kepadatn arus. Dengan masing – masing variasi b1 dan b2, r=2cm dan r=2,8cm serta B dengan variasi 4, 5, dan 6. Setiap variasi diulang delapan kali. Dari variasi tersebut menghasilkan tegangan yang berbeda-beda pula. Berdasarkan data hasil percobaan, nilai yang tertera pada mikrovoltmeter bernilai negative karena terjadi induksi faraday.

Kata kunci : Fluksmagnet, Hukum Faraday, Induksi, dan Hukum Lenz.

i

DAFTAR ISI

BAB 1..................................................................................................................................1

PENDAHULUAN...............................................................................................................1

1.1 Latar Belakang.....................................................................................................1

1.2 Rumusan Masalah................................................................................................1

1.3 Tujuan..................................................................................................................1

BAB II..................................................................................................................................2

DASAR TEORI...................................................................................................................2

2.1 Fluks Magnetik..........................................................................................................2

2.2 Induksi Elektromagnetik......................................................................................3

2.3 Hukum Faraday.....................................................................................................3

2.4 Hukum Lenz.........................................................................................................4

BAB III................................................................................................................................6

METODOLOGI PERCOBAAN..........................................................................................6

3.1 Alat dan Bahan.....................................................................................................6

3.2 Cara Kerja dan Set Up Alat..................................................................................6

BAB IV................................................................................................................................8

ANALISIS DATA DAN PEMBAHASAN.........................................................................8

4.1 Analisis Data........................................................................................................8

4.1.1 Untuk data dengan r = 2 cm.........................................................................8

4.1.2 Untuk data dengan r = 2,8 cm....................................................................11

4.2 Grafik.................................................................................................................13

4.2.1 Grafik U terhadap B...................................................................................13

4.3 Pembahasan..............................................................................................................15

BAB V................................................................................................................................17

KESIMPULAN..................................................................................................................17

DAFTAR PUSTAKA........................................................................................................18

ii

BAB 1

PENDAHULUAN

1.1 Latar Belakang

Listrik merupakan suatu kebutuhan yang sangat krusial dewasa ini. Dengan

adanya listrik, semua pekerjaan manusia lebih mudah diselesaikan dan lebih tepat

dalam pengukurannya. Untuk mendapat listrik, dapat dilakukan dengan berbagai

cara, antara lain dengan memakai sel surya, pembangkit listrik, ataupun dapat

digunakan sel kimia dalam mendapatkannya.

Pada pembangkit listrik, umumnya alat untuk menghasilkan listrik adalah

suatu generator yang disambungkan terhadap suatu alat penghasil gerak sesuai

dengan apa yang digunakan. Prinsip sama dipakai dalam generator sepeda, yakni

dengan memasangkan dynamo, apabila penggerak yang dipasangkan pada roda

bergerak, maka magnet dalam lilitan kawat di generator akan menghasilkan

listrik. Prinsip ini yang mana kita kenal dengan induksi elektromagnetik. Dengan

mempelajari serta menguji coba, diharapkan praktikan dapat mengetahui apa saja

yang mempengaruhi induksi elektromagnetik serta bagaimana sifat – sifatnya.

1.2 Rumusan Masalah

Permasalahan yang dihadapi dalam percobaan ini adalah bagaimana cara

membuktikan hukum induksi faraday yang diukur terhadap ketergantungan pada

tegangan induksi dengan kepadatan arus, luas induksi serta kecepatan induksi.

1.3 Tujuan

Percobaan ini bertujuan untuk membuktikan “ Hukum Induksi Farraday”

dengan pengukuran ketergantungan tegangan induksi dengan kepadatan arus, luas

induksi serta kecepatan induksi.

1

BAB II

DASAR TEORI

2.1 Fluks MagnetikBanyak garis – garis induksi magnet,dapat disebut dengan fluks magnet

disimbolkan dengan (), sedangkan banyaknya garis persatuan luas, dapat disebut

dengan rapat fluks magnet (B). Satuan internasional dari besaran fluks magnetik

diukur dalam Weber, disingkat Wb dan didefinisikan dengan, Suatu medan

magnet serba sama mempunyai fluks magnetik sebesar 1 weber bila sebatang

penghantar memotong garis-garis gaya magnetik selama satu detik akan

menimbulkan gaya gerak listrik (ggl) sebesar satu volt.

Banyaknya garis – garis induksi magnet / fluks magnet yang melalui suatu

bidang dapat dihitung dengan memperhatikan vector pada setiap titik pada bidang

luasan tersebut jika diketahui. Ditinjau dari elemen luasan bidang dA. Maka

besarnya fluks magnet dapat diketahui dengan cara mengintegralkan elemen

luasan ini, apabila dituliskan secara matematis akan menjadi:

∅=∬ B⃗ . d A⃗

atau dapat juga

∅=∬B dA cosθ (2.1)

Namun, dalam suatu keadaan apabila garis – garis tersebut serba sama dan

arah dari medan magnet adalah 90, maka nilai dari fluks magnet terbut akan

menjadi :

∅=B . A (2.2)

Hal ini dikarenkan cos yang diintegralkan menjadi sin , akan menghasilkan

nilai satu, karena sudut yang dipakai adalah 90(Dosen – Dosen Fisika FMIPA

ITS , 2010).

2

2.2 Induksi ElektromagnetikPada percobaan Farady dan Henry pada tahun 1830-an, Sebuah magnet

batang yang dililit oleh suatu kawat hantar, diharapkan pada kawat handar

tersebut timbul arus yang akan diukur oleh sebuah Galvanometer. Akan tetapi

arus yang diharapkan tidak ada dan percobaan tersebut dianggap gagal oleh

mereka. Hal ini terjadi karena tidak ada perubahan fluks magnet yang terjadi pada

lilitan kawat. Tetapi, Faraday dan Henry mengamati hal lain ketika batang magnet

dimasukkan kedalam lilitan kawat, terjadi arus yang terukur oleh Galvanometer

namun arus itu hilang beberapa saat kemudian. Hal itu terjadi ketika batang

magnet dikeluarkan dari lilitan. Hal ini terjadi karena ketika magnet didekatkan

terjadi penambahan fluks magnet pada lilitan kawat sehingga timbul arus listrik

yang menimbulkan medan magnet melawan arah magnet semula. Akhirnya

mereka mengambil kesimpulan bahwa perubahan medan magnetiklah yang

menimbulkan arus listrik, bukan karena medan magnet yang kostan. Perubahan

medan magnet yang menimbulkan arus listrik ini dinamakan induksi magnet atau

induksi elektromagnetik (Ishaq,2007).

2.3 Hukum Faraday

Percobaan yang telah dilakukan oleh Farady, Henry dan yang lain telah

menunjukkan bahwa ketika fluks magnetik yang melalui suatu rangkaian diubah

dengan cara apapun, suatu ggl yang sama besarnya dengan laju perubahan fluks

yang diinduksikan dalam rangkaiannya. Ggl biasanya dideteksi dengan

mengamati arus dalam rangkainnya, tetapi ggl itu tetap ada sekalipun jika

rangkaiannya tersambung (tidak tertutup) sehingga tidak ada arus. Ggl dalam satu

rangkaian telah diokalisasikan dalam daerah khusus pada rangkainnya, seperti

antara terminal baterai. Tetapi ggl yang diinduksi oleh fluks magnetik yang

berubah dapat dianggap terdistribusi di seluruh rangkainnya (Sears,2010).

Pada dasarnya, ada dua macam cara untuk menimbulkan GGL atau perubahan

fluks magnit pada konduktor oleh induksi magnetic, yaitu :

a. Menggerakkan suatu penghantar didalam sebuah medan magnet yang

tetap, sebagai contoh dapat diambil generator AC/DC.

3

b. Suatu penghantar yang tidak digerakkan didalam medan magnet yang

memang berubah terhadap waktu.

Sebagai contoh, sebuah transformator yang dialiri arus berubah.

Oleh karenanya, hukum faraday dapat dituliskan kembali sebagai berikut:

E=−d∅dt

=−ddt ∫ B⃗ .d⃗A=− A⃗ . d⃗B

dt (2.3)

(Dosen – Dosen Fisika FMIPA ITS, 2010).

Tanda minus menunjukkan bahwa ggl induksi berlawanan dengan perubahan

yang disebabkannya (Bueche,2006)

2.4 Hukum Lenz

Hukum Lenz adalah metode yang digunakan untuk menuntukan arah arus

suatu arus induksi atau tge induksi. Hukum lenz bukan merupakan prinsip yang

bebas, hukum ini dapat diturunkan dari hukum Faraday. Hukum Lenz juga

membantu kita dalam memahami tentang berbagai efek induksi dan tentang

kekekalan energi. H. F. E. Lenz (1804-1865) adalah seorang ilmuwan Jerman

yang mengerjakan duplikat secara bebas penemuan Faraday dan Henry. Hukum

Lenz (Lenz’s law) menyatakan :

Arah sembarang efek induksi magnetik adalah semedemikian rupa

sehingga menentang penyebab efek itu sendiri.

“Penyebab” yang dimaskud disini dapat berupa fluks yang berubah-ubah

melalui sebuah rangkaian stasioner yang ditimbukan oleh sebuah medan magnetik

yang berubah-ubah, atau dapat berupa fluks yang berubah – ubah yang 4

Gambar 2-2 Ilustrasi Hukum Lenz (Sears,2000)

ditimbulkan oleh gerak konduktor membentuk rangkaian atau dapat keduanya.

Jika fluks dalam rangkaian stasioner berubah maka arus induksi tersebut

menimbulkan medan magnetnya sendiri. Di dalam luas yang dibatasi oleh

rangkaian itu, medan ini berlawanan dengan medan semula jika medan semula

tersebut makin bertambah tetapi mempunyai rah yang sama dengan medan semula

jika medan semula tersebut berkurang. Maka, arus induksi memnentang

perubahan fluks yang melalui rangkian tersebut (bukan fluks itu sendiri).

Hukum Lenz juga secara langsung dikaitkan dengan kekekalan energi

seandainya arus induksi berada dalam arah yang berlawanan dengan arah yang

diberikan Hukum Lenz. Maka gaya magnetik pada bidang batang itu akan

mempercepat batang ke laju yang terus bertambah tanpa ada sumber energi luar,

walaupun terdapat energi listrik dalam rangkaian tersebut. Ini merupakan

pelanggaran kekekalan energi yang tidak terjadi di alam (Sears,2000).

Dengan demikian, maka hukum Lenz ini adalah suatu perlawanan yang

diberikan oleh loop guna menguraikan dari perubahan fluks atau perubahan

medan magnet yang terjadi dalam loop, sehingga akan terjadi peniadaan gangguan

tersebut. Jika dinotasikan dalam bentuk persamaan matematika maka hukum Lenz

dapat dinyatakan :

E=−L didt (2.4)

Dimana didt adalah penginduksiaan dalam fluks (Halliday, 2007).

5

BAB III

METODOLOGI PERCOBAAN

1

2

3

3.1 Alat dan Bahan

Peralatan yang akan dipergunakan pada percobaan ini adalah Peralatan

induksi dengan konduktor 1 set, pasangan magnet 6 pasang. motor eksperimen

100 W 1 buah, alat kemudi dan pengatur 1 buah. mikrovoltmeter 1 buah.

3.2 Cara Kerja dan Set Up Alat

Disusun alat seperti gambar 3.1 dan hubungkan dengan peralatan lain.

Kemudian diikatkan senar pancing pada peluncur dan hubungkan dengan kopling

penarik. Mikrovoltmeter diatur pada 104, kemudian dipasangkan 8 pasang magnet

yang tersedia pada alat induksi. Untuk proporsionalitas dari U dan V,

dihubungkan konduktor b = 4 cm dengan cara memasukkan penghubung

kortsluiting pada alat peluncur. Suatu kumparan tali senar pancing diikatkan pada

garis tengah kumparan kopling yang bergerak terkecil. Selanjutnya dihidupkan

motor dan stel putarannya sehinggatercapai suatu tegangan induksi sebesar 40mV.

Pada goyangan yang mungkin terjadi pada alat penunjuk pengukur, maka dicari

harga rata-rata / menengah. Jumlah putaran motor dipertahankan agar sama dalam

waktu melakukan seluruh percobaan dari bagian. Diulangi percobaan dengan 6

Gambar 3.1 Set up alat percobaan induksi elektromagnetik

menggunakan kedua alat kumparan lain dengan garis tengah kumparan yang

berlainan. (Pada garis tengah kumparan yang lain, maka kecepatan akan berlipat

ganda atau lipat empat dengan jumlah putaran motor yang tetap. Garis tengah alat

kumparan kopling bergerak memiliki perbandingan 1 : 2 : 4. Untuk

proporsionalitas dari U dan b, percobaan dilakukan dengan menggunakan 8

pasang magnet dan garis tengah alat kumparan maksimal (V = 4 Vo) untuk

konduktor dengan b = 2 cm dan b = 2,8 cm. diulangi percobaan pada

proporsionalitas dari U dan b, percobaan dilakukan dengan menggunakan 8

pasang magnet dan garis tengah alat kumparan maksimal (V = 4 Vo) untuk

konduktor dengan b = 2 cm dan b = 2,8 cm. namun dengan menggunakan 6,5,4,3

dan 2 pasang magnet, kemudian untuk proporsionalitas antara V dan B, percobaan

dilakukan denngan garis tengah alat kumparan yang minimal dan lebar konduktor

yang maksimal pula yaitu b = 4 cm. Kemudian diulangi percobaan penentuan

proporsionalitas antara V dan B, percobaan dilakukan denngan garis tengah alat

kumparan yang minimal dan lebar konduktor yang maksimal pula yaitu b = 4 cm.

namun dengan menggunakan 6,5,4,3 dan 2 pasang magnet.

7

BAB IV

ANALISIS DATA DAN PEMBAHASAN

4

4.1 Analisis Data

4.1.1 Untuk data dengan r = 2 cm

Tabel 4.1 Data percobaan untuk r = 2cm

No. b (cm) B (pasang) Tegangan (mV) (*10^5)

1 1 4 -0.652 1 4 0.683 1 4 -0.654 1 4 -0.625 1 4 -0.686 1 4 -0.657 1 4 -0.618 1 4 -0.65

Rata-Rata -0.47875

Tabel 4.2 Data percobaan untuk r = 2cm


1 1 5 -0.752 1 5 -0.793 1 5 -0.714 1 5 -0.745 1 5 -0.726 1 5 -0.747 1 5 -0.738 1 5 -0.72

Rata-Rata -0.7375

8

Tabel 4.3 Data Percobaan untuk r = 2cm

No. b (cm) B (pasang)Tegangan (mV)

(*10^5)1 1 6 -0.72 1 6 -0.813 1 6 -0.784 1 6 -0.775 1 6 -0.766 1 6 -0.817 1 6 -0.788 1 6 -0.79

Rata-Rata -0.775



1 2 4 -0.762 2 4 -0.813 2 4 -0.784 2 4 -0.85 2 4 -0.826 2 4 -0.817 2 4 -0.778 2 4 -0.8

Rata-Rata -0.79375



1 2 5 -0.812 2 5 -0.853 2 5 -0.84 2 5 -0.825 2 5 -0.796 2 5 -0.847 2 5 -0.858 2 5 -0.81

Rata-Rata -0.82125

9



1 2 6 -0.892 2 6 -0.913 2 6 -0.834 2 6 -0.95 2 6 -0.976 2 6 -0.917 2 6 -0.978 2 6 -0.85

Rata-Rata -0.90375

10

4.1.2 Untuk data dengan r = 2,8 cm

Tabel 4.1 Data percobaan untuk r = 2,8cm


1 1 4 -0.942 1 4 -0.923 1 4 -0.884 1 4 -0.925 1 4 -0.916 1 4 -0.947 1 4 -0.938 1 4 -0.96

Rata-Rata -0.925



1 1 5 -0.972 1 5 -13 1 5 -0.954 1 5 -0.975 1 5 -0.986 1 5 -0.987 1 5 -0.948 1 5 -1

Rata-Rata -0.97375Tabel 4.3 Data percobaan untuk r = 2,8cm


1 1 6 -1.092 1 6 -1.123 1 6 -1.134 1 6 -1.115 1 6 -1.126 1 6 -1.09

11

7 1 6 -1.148 1 6 -1.13

Rata-Rata -1.11625



1 2 4 -1.212 2 4 -1.23 2 4 -1.184 2 4 -1.195 2 4 -1.236 2 4 -1.77 2 4 -1.248 2 4 -1.3

Rata-Rata -1.28125



1 2 5 -1.232 2 5 -1.173 2 5 -1.184 2 5 -1.135 2 5 -1.166 2 5 -1.167 2 5 -1.148 2 5 -1.22

Rata-Rata -1.17375

Tabel 4. Data percobaan untuk r = 2,8cm

No. b (cm) B (pasang)Tegangan (mV)

(*10^5)1 2 6 -1.462 2 6 -1.423 2 6 -1.384 2 6 -1.425 2 6 -1.43

12

6 2 6 -1.47 2 6 -1.418 2 6 -1.39

Rata-Rata -1.41375

4.2 Grafik

4.2.1 Grafik U terhadap B

3.5 4 4.5 5 5.5 6 6.50

0.10.20.30.40.50.60.70.80.9

f(x) = 0.15 x − 0.0833333333333335R² = 0.847989949748744

Grafik U terhadap B

Gravik U VS BLinear (Gravik U VS B)

Kepadatan Arus (B)

GGL I

nduk

si (U

)

Gambar 4.1 Grafik U terhadap B dengan r = 2cm dan b1

13

3.5 4 4.5 5 5.5 6 6.50.720.740.760.78

0.80.820.840.860.88

0.90.92

f(x) = 0.055 x + 0.561666666666667R² = 0.935567010309278

Grafik U terhadap B

Grafik u terhadap BLinear (Grafik u terhadap B)

Kepadatan Arus (B)

GGL I

nduk

si (U

)

Gambar 4.2 Grafik U terhadap B dengan r = 2cm dan b2

3.5 4 4.5 5 5.5 6 6.50

0.2

0.4

0.6

0.8

1

1.2

f(x) = 0.095 x + 0.531666666666667R² = 0.899501661129568

Grafik U terhadap B

Grafik U terhadap BLinear (Grafik U terhadap B)

Kepadatan Arus (B)

GGL I

nduk

si (U

)

Gambar 4.3 Grafik U terhadap B dengan r = 2,8 dan b1

14

3.5 4 4.5 5 5.5 6 6.50

0.20.40.60.8

11.21.41.6

f(x) = 0.065 x + 0.961666666666667R² = 0.292725173210161

Grafik U terhadap B

Grafik U terhadap BLinear (Grafik U terhadap B)

Kepadatan Arus (B)

GGL I

nduk

si (U

)

Gambar 4.4 Grafik U terhdap B dengan r = 2,8 dan b2

4.3 Pembahasan

Percobaan tentang induksi elektromagnetik yang telah dilakukan bertujuan

untuk membuktikan “ Hukum Induksi Farraday” dengan pengukuran

ketergantungan tegangan induksi dengan kepadatan arus (B), luas induksi (b),

serta kecepatan induksi. Dalam percobaan yang kita lakukan ini dengan beberapa

varian. Pada b koil yang bertujuan untuk mengetahui faktor luas induksi

digunakan variasi b1 dan b2, r (jari-jari) yang bertujuan untuk kecepatan induksi

dengan variasi 2 cm dan 2,8 cm, dan B (banyak pasang magnet) digunakan untuk

mengetahui ketergantungan tegangan induksi pada kepadatan arus dengan variasi

4, 5, dan 6.

Pada percobaan yang telah dilakukan, data yang didapat berupa besar

tegangan yang ditunjukkan oleh mikrovoltmeter. Nilai tegangan ini tidak bisa

didapatkan secara langsung, caranya dengan merangkai alat terlebih dahulu sesuai

dengan set up alat yang ada, lalu atur variasi b koil dengan cara memasukkan

penghubung kortsluiting pada alat peluncur. Lalu atur banyak pasang magnet

sesuai variasi dan ikatan tali pada garis tengah putaran kopling sesuai dengan jari

– jari yang ada pada variasi yang ditentukan. Lalu hidupkan pemutar dan

15

mikrovoltmeter pada saat jarak yang ditentukan maka besar tegangan akan terbaca

pada mikrovoltmer tersebut.

Pada saat pengamatan, nilai yang tertera pada mikrovoltmeter dibaca pada saat

awal batang induksi keluar. Nilai hasil pengamatan yang tertera pada

mikrovoltmeter bernilai negative. Hal ini terjadi karena, pada saat batang induksi

keluar dari medan magnet, terjadi peristiwa induksi faraday. Dimana pada saat

batang keluar terjadi medan magnit yang melawan medan induksi sehingga

menghasilkan tegangan yang melawan arus induksi yang menyebabkan nilai pada

mikrovoltmeter bernilai negative.

Pada grafik U terhadap B tidak linier dimana seharusnya U dengan B

berbanding lurus. Ini dapat dikarenakan saat perakitan alat ataupun saat membaca

tegangan pada mikrovoltmeter tidak sesuai dengan jarak yang ditentukan.

Sehingga didapat grafik yang tidak linier. Selain itu juga disebabkan karena

pembacaan nilai pada mikrovolmeter tidak pada saat batang keluar dari medan

magnit pertama kalinya.

16

BAB V

KESIMPULAN

Dari percobaan yang telah dilakukan dapat diambil kesimpulan sebagai berikut:

1. Faktor yang mempengaruhi tegangan (U) pada induksi elektromagnetik

antara lain kepadatan arus yang ditunjukan pada variasi banyaknya pasang

magnet (B) , luas induksi yang ditunjukkan pada variasi koil yang

diberikan yaitu b1 dan b2 serta kecepatan induksi yang ditunjukkan oleh

variasi jari – jari yang diberikan.

2. Nilai tegangan (U) berbanding lurus dengan jumlah magnet (B), koil (b)

dan jari-jari (r). Artinya, semakin besar jumlah magnet, koil, dan jari-jari

nilai tegangan yang dihasilkanpu semkain besar. Begitu juga sebaliknya,

jika jumlah magnet, koil dan jari – jari semakin kecil nilai tegangan yang

dihasilkan juga semakin kecil.

17

DAFTAR PUSTAKA

Buecher, F. J. (2006). Fikia Universitas edisi 10. Jakarta: Erlangga.

Dosen- Dosen Fisika, I. (2010). FISIKA II. Surabaya: YANASIKA (Yayasan Pembina Jurusan Fisika).

Halliday, D. (1984). Physics. New York: John Wiley and Sons.

Ishaq, M. (2007). FISIKA DASAR . Yogyakarta: Garaha Ilmu.

Zemanzky, S. a. (2000). Fisika Universitas edisi 10. Jakarta: Erlangga.

18

l8-1413100013

Documents