BAB I

PENDAHULUAN

1.1. Latar Belakang

Arus listrik dapat dibangkitkan oleh medan magnet. Tetapi listrik hanya akan

timbul apabila medan magnetnya selalu berubah terhadap satuan waktu. Misalnya

konduktor yang dililiti kumparan dan didekatkan dengan magnet batang, arus induksi

akan timbul pada kumparan jika magnet tersebut sedang bergerak. Arus induksi yang

ditimbulkan oleh magnet batang ini dapat dibaca oleh galvanometer. Jarum

galvanometer akan menyimpang dari kedudukan setimbang ketika magnet batang

dimasukkan kumparan atau didekatkan dengan kumparan. Simpangan jarum

galvanometer ini menunjukkan adanya arus listrik yang mengalir pada kumparan.

Perpindahan muatan listrik dapat terjadi jika ada beda tegangan yang dinamakan

gaya gerak listrik induksi (ggl induksi), arus listrik yang terjadi disebut arus induksi.

Arah arus induksi ini dapat ditentukan dengan Azas Lenzt, yang menyatakan bahwa

arah arus dalam suatu penghantar itu sedemikian sehingga menghasilkan medan magnet

yang arahnya melawan perubahan garis gaya yang menimbulkannya. Untuk mengetahui

hubungan antara perubahan fluks dengan arah arus dan ggl induksi, kami melakukan

percobaan yang berjudul “Azas Lenzt” ini.

1.2. Rumusan Masalah

Bagaimana hubungan antara perubahan fluks magnet dengan arah arus dan ggl induksi?

1.3. Tujuan Percobaan

Mengetahui hubungan antara perubahan fluks magnet dengan arah arus dan ggl induksi.

BAB II

DASAR TEORI

2.1. Hukum Lenz (1878)

Jika suatu pengantar listrik digerakkan dalam suatu medan magnet, maka arus

listrik yang diinduksikan berarah sedemikian rupa, sehingga gerak pengantar listrik

yang mengakibatkan induksi tadi terhambat olehnya.

”[id.wikipedia.org./wiki/Hukum_ilmiah tanggal 27 November 2012]

2.2. Hukum Lenz

Tanda negatif pada hukum Faraday berkaitan dengan arah ggl induksi yang

ditimbulkan. “Arus induksi yang timbul arahnya sedemikian sehingga menimbulkan

medan magnet induksi yang melawan arah perubahan medan magnet.”

Karena magnet digerakkan ke kanan, maka fluks magnet yang menembus

permukaan akan bertambah (ke kanan). Medan magnet induksi yang timbul arahnya

melawan perubahan tersebut, yaitu ke kiri dan medan magnet induksi yang arahnya ke

kiri tersebut disebabkan adanya arus induksi yang searah jarum jam

Karena magnet digerakkan ke kiri, maka fluks magnet yang menembus

permukaan akan berkurang (ke kiri). Medan magnet induksi yang timbul arahnya

melawan perubahan tersebut, yaitu ke kanan dan medan magnet induksi yang arahnya

ke kanan tersebut disebabkan adanya arus induksi yang berlawanan arah arum jam.

[www.phys.itb.ac.id/~khbasar/arsip/FI1201/InduksiEM.pdf tanggal 27 November 2012]

Arah arus induksi dapat ditentukan dengan hukum Lenz, yang bunyinya : “ Arah

arus induksi dalam suatu penghantar sedemikian, sehingga menghasilkan medan

magnet yang melawan perubahan garis gaya yang menimbulkannya “.

Arus searah mempunyai nilai tetap, tidak berubah terhadap waktu. Sedangkan

arus bolak-balik adalah yang nilainya berubah terhadap waktu secara periodic. Bila

dalam arus searah lambing tegangannya ~ . Arus bolak-balik diukur dengan

galvanometer, maka alat-alat tersebut ( alat ukurnya), angka menunjukkan angka nol.

Karena kumparan koilnya terlalu lambat untuk mengikuti bentuk gelombang yang

dihasilkan oleh sumber arus bolak-balik tersebut.

Tetapi bila diukur dengan osiloskop kita dapat melihay nilai-nilai arus atau

tegangan yang dihasilkan yang selalu berubah terhadap waktu secara periodic, sehingga

memperlihatkan sebuah bentuk gelombang.

Gambar 9. Arah Gaya Magnetik dari Hukum Lenz

[http://iswanti-sihaloho.blogspot.com/2012/03/teori-praktikum-fisika-dasar-ii-

induksi.html diakses tanggal 27 November 2012]

Gambar 21-2

Tanda minus pada hokum faraday digunakan untuk mengingatkan kita pada arah

ggl induksi. Percobaan membuktikan bahwa:

“ggl induksi selalu membangkitkan arus yang medan magnetnya berlawanan

dengan asal perubahan fluks.”

Hal ini dikenal sebagai Hukum Lenz. Mari kita gunakan hokum ini pada gerakan

relative antara magnet dan kumparan, gambar 21-2. Perubahan fluks menginduksi ggl

yang menimbulkan arus di dalam kumparan. Dan arus induksi ini membangkitkan

medan magnetnya sendiri. Pada gambar 21-2a, jarak antara kumparan dengan magnet

berkurang. Sehingga medan magnet, berarti juga fluks, yang melewati kumparan akan

bertambah. Medan dari magnet mengarah keatas. Untuk melawan kenaikan medan ke

arah atas ini, dibangkitkan arus induksi yang menghasilkan medan magnet mengarah ke

bawah. Jadi Lenz mengatakan bahwa arus bergerak seperti terlihat pada gambar

(gunakan kaidah tangan kanan). Pada Gambar 21-2b, fluks berkurang (karena magnet

menjauh), sehingga arus induksi yang dihasilkan menimbulkan medan magnet ke arah

atas untuk “mencoba” mempertahankan keadaan status quo. Dengan demikian arus

mengalir seperti terlihat pada gambar.

Kita lihat apa yangakan terjadi seandainya hukum Lenz itu salah, dan berlaku hal

yang sebaliknya. Arus induksi dalam situasi khayal ini akan menghasilkan arus yang

lebih besar yang diikuti lagi dengan kenaikan perubahan fluks, dan seterusnya. Arus

akan terus menerus naik, menghasilkan daya (=I2R) meskipun pemicunya sudah tidak

ada. Hal ini melanggar hukum kekakalan energi. Tidak ada alat yang menghasilkan

“perubahan terus-menerus”. Jadi, hukum Lenz yang dinyatakan diatas (bukan

kebalikannya) konsisten dengan hukum kekekalan energi.[Giancolli, Dougles C., 2001.

FISIKA JILID 2 Edisi Kelima. Jakarta:Erlangga]

BAB III

METODOLOGI PERCOBAAN

3.1. Rancangan Percobaan :

Gambar 1

G SU

Gambar 2

G SU

Gambar 3

G SU

Gambar 4

G SU

Gambar 5

Gambar 6

3.2. Alat dan Bahan :

1. Magnet batang (1 buah)

2. Galvanometer (1 buah)

3. Sakelar (1 buah)

4. Kumparan searah jarum jam (2 buah)

5. Kumparan berlawanan arah jarum jam (2 buah)

6. Tahanan geser (1 buah)

7. Sumber arus searah

3.3. Variabel :

1. Variabel manipulasi : kumparan dan kutub magnet

2. Variabel respon : arah simpangan galvanometer, arah arus, muatan listrik

3. Variabel control : batang magnet, galvanometer, sumber arus searah

3.4. Langkah Kerja :

1. Dengan menggunakan rangkaian gambar 1-4

Membuat posisi magnet sejajar dengan posisi kumparan

Mendekatkan salah satu ujung magnet tersebut pada kumparan

Mengamati arah simpangan jarum galvanometer yang terjadi

Mengulangi langkah no 1 dengan membalik kutub magnet batang

Mengulangi kegiatan di atas dengan menggunakan rangkaian-rangkaian pada

gambar 3 dan 4

2. Dengan menggunakan rangkaian gambar 5-6

Membuat sumber arus searah sejajar dengan posisi kumparan

Menutu sakelar S

Mengamati arah simpangan jarum galvanometer yang terjadi

Menggambar arah arus kumparan L1 dan L2 dan arah kutub-kutub medan

magnet induksi pada kutub L2

Mengulangi langkah no 1 untuk gambar 6

BAB IV

DATA DAN ANALISA

4.1. DATA

4.2. ANALISA

Dari data yang kami dapat dari percobaan dapat diketahui bahwa aka timbul arus

listrik pada suatu penghantar jika terjadi perubahan medan magnetik jika konduktor

yang dililiti kumparan didekatkan dengan magnet, maka akan timbul arus induksi

disekeliling kumparan. Adanya arus listrik pada kumparan ditunjukkan dengan

simpangan jarum galvanometer.

Perubahan medan magnet dapat menghasilkan arus listrik. Arus listrik ini disebut

arus induksi. Pada saat medan magnet di kumparan berubah terjadi arus seolah-olah

pada rangkaian terdapat sumber GGL. Oleh karena itu dapat dikatakan bahwa GGL

induksi dihasilkan oleh medan magnetyang berubah. GGL induksi selalu

membangkitkan arus yang medan magnetnyaberlawanan dengan arah perubahan fluks

(Giancoli, 2001 : 174)

Hal diatas tersebut dapat dibuktikan dengan hasil percobaan yang kami peroleh.

Dari pengamatan yang akmi lakukan menunjukkan bahwa ketika magnet batang S

didekatkan dengan kumparan yang searah jarum jam dan posisinya sejajar, arah jarum

galvanometer menunjuk kearah negatif (gambar 1). Hal tersebut menunjukkan arus

listrik pada kumparan mengalir searah jarum jam. Saat magnet bergerak menuju

kumparan, arah medan magnet adalah meninggalkan kumparan menuju kutub selatan

(S) dan semakin berkurang.arus akan diinduksi dengan searah jarum jam untuk

menghasilkan medan magnet menjauhi kutub selatan (S). Sehingga medan magnet arus

induksi berlawanan dengan arah perubahan fluks magnet.

Sedangkan ketika magnet U didekatkan dengan kumparan yang searah jarum jam

dan posisinya sejajar, arah jarum galvanometer menunjuk kearah positif (gambar 1). Hal

tersebut menunjukkan arus listrik pada kumparan mengalir searah jarum jam. Saat

magnet bergerak menuju kumparan, arah medan magnet adalah menuju kumparan

menuju kutub utara dan semakin bertambah. Arus akan diinduksi dengan searah jarum

jam untuk menghasilkan medan magnet mendekati kutub utara Sehingga medan magnet

arus induksi berlawanan dengan arah perubahan fluks magnet.

Ketika magnet S didekatkan dengan kumparan yang berlawanan arah jarum jam

dan posisinya sejajar, arah jarum jam galvanometer menunjuk ke arah positif ( gambar

3 ). Menunjukkan arus listrik pada kumparan mengalir ke arah jarum jam saat magnet

menuju kumparan, arah medan magnet adalah menuju kumparan keluar dari kutub

selatan dan semakin bertambah. Arus didinduksi dengan arah searah jarum jam untuk

menghasilkan medan magnet menuju kutub selatan magnet . sehingga medan magnet

arus induksi yang terjadi arahnya berlawanan dengan asal perubahan fluks magnet.

Ketika magnet U didekatkan dengan kumparan yang berlawanan arah jarum jam

dan posisinya sejajar, arah jarum jam galvanometer menunjuk ke arah negatif ( gambar

4 ). Menunjukkan arus listrik pada kumparan mengalir ke arah jarum jam saat magnet

menuju kumparan, arah medan magnet adalah menuju kumparan keluar dari kutub utara

dan semakin berkurang. Arus didinduksi dengan arah searah jarum jam untuk

menghasilkan medan magnet menuju kutub utara magnet . sehingga medan magnet arus

induksi yang terjadi arahnya berlawanan dengan asal perubahan fluks magnet.

Padapercobaan selanjutnya yang menggunakan kumparan yang dihubungkan

dengan sumber listrik searah (baterai), ketika saklar ditutup dan arusnya diberikan

berlawanan arah jarum jam pada baterai setelah dihubungkan dengan L2, arah jarum

galvanometer menunjuk arahnegatif (gambar 5). Menunjukkan arus listrik pada L2

mengalir dengan arah searah dengan jarum jam dan semakin berkurang. Arus akan

diinduksi dengan arus searah jarum jam untuk menghasilkan medan magnet yang

menjauhi L1 karena pada saat saklar ditutup arah medan magnet L1 adalah menjauhi L2

sehingga saling menjauhi.medan magnet yang terjadi arahnya berlawanan dengan arah

perubahan fluks magnet.

Pada percobaan 6 yang arus listrik pada L1 dialirkan searah jarum jam, ketika

saklar ditutup jarum galvanometer menunjuk arah positif (gambar 6). Menunjukkan

bahwa arus listrik pada L2 mengalir dengan arah berlawanan jarum jam. Saat saklar

ditutup, arah medan magnet adalah meninggalkan L1 menuju L2 dan bertambah besar.

Arus akan diinduksi dengan arah berlawanan jarum jam untuk menghasilkan medan

magnet yang meninggalkan L2 menuju L1. Sehingga medan magnet arus induksi yang

terjadi arahnya berlawanan dengan asal perubahan fluks.

BAB V

DISKUSI

Data yang kaminperoleh dari percobaan, menunujukkan bahwa arah arus di dalam

kumparan selalu berlawanan dengan asal perubahan fluks. Hal ini sesuai dengan Azas Lenzt

yang menyatakan bahwa arah arus dalam suatu penghantar itu sedemikian sehingga

menghasilkan medan magnet yang melawan perubahan garis gaya yang menimbulkannya,

Data hasil percobaan kami ini hanya berupa gambar yang menjelaskan arah simpangan

jarum galvanometer, arah arus induksi dalam kumparan, arah medan magnet pada kumparan

dan arah medan magnet penyebabnya. Sehingga pada percobaan kami ini tidak mebutuhkan

perhitungan, melainkan hanya menganalisa data. Mula-mula data yang kami peroleh adalah

arah simpangan jarum galvanometer, dari arah simpangan ini kami dapat mengetahi arah arus

induksi dalam kumparan dan arah medan magnet yang terjadi pada sekitar kumparan.

BAB VI

PENUTUP

6.1. Simpulan

Dari percobaan yang telah kami lakukan dapat disimpulkan bahwa gaya gerak

listrik induksi (ggl induksi) selalu membangkitkan arus yang medan magnetnya

berlawanan dengan asal perubahan fluks magnet.

6.2. Saran

Perlu diadakan percobaan lebih lanjut agar Azas Lenzt ini bisa diaplikasikan

dalam kehidupan sehari-hari.

BAB VII

DAFTAR PUSTAKA

1. ”[id.wikipedia.org./wiki/Hukum_ilmiah tanggal 27 November 2012]

2. [www.phys.itb.ac.id/~khbasar/arsip/FI1201/InduksiEM.pdf tanggal 27 November

2012]

3. [http://iswanti-sihaloho.blogspot.com/2012/03/teori-praktikum-fisika-dasar-ii-

induksi.html diakses tanggal 27 November 2012]

4. .[Giancolli, Dougles C., 2001. FISIKA JILID 2 Edisi Kelima. Jakarta:Erlangga]