percobaan l8 lengkap

INDUKSI ELEKTROMAGNETIK( L8 )SAKINAH HIMAV REZEIKA1413100045JURUSAN KIMIAFAKULTAS MATEMATIKA DAN ILMU PENGETAHUAN ALAMINSTITUT TEKNOLOGI SEPULUH NOPEMBERSURABAYA

ABSTRAKPercobaan ini bertujuan untuk membuktikan Hukum Induksi Faraday melalui pengukuran ketergantungan tegangan induksi dari kepadatan arus, luas induksi, dan kecepatan induksi. Prinsip yang digunakan dalam percobaan ini adalah Hukum Gauss dan Hukum Faraday. Hukum Faraday menyatakan bahwa tegangan gerak elektrik dalam sebuah simpal tertutup sama dengan negatif dari kecepatan perubahan terhdap waktu dari fluks yang melalui simpal itu dan Hukum Gauss meramalkan E = 0 karena banyaknya garis gaya yang meninggalkan permukaan sama dengan banyaknya garis gaya yang memasuki permukaan tersebut. Alat yang digunakan dalam 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, dan mikrovoltmeter 1 buah. Dari percobaan tersebut dapat dijelaskan bahwa Hukum Induksi Faraday bergantung pada jari jari kumparan kopling ( R ), banyaknya jumlah pasang magnet ( b ), dan kopling yang digunakan ( U ). Besarnya berbanding lurus dengan nilai volt yang dihasilkan yaitu :

BAB 1PENDAHULUAN1.1 Latar BelakangHampir setiap hari alat atau mesin modern dari komputer ke mesin cuci ke bor listrik mempunyai rangkaian listrik dijantungnya. Tegangangan gerak elektrik diperlukan untuk mengalirkan arus dalam suatu rangkaian. Tetapi untuk sebagian besar alat alat listrik yang digunakan dalam alat rumah tangga yang berhubungan dengan listrik sumber tegangan gerak elektrik bukan sebuah aki tapi sebuah pusat pembangkit listrik. Sebuah stasiun seperti itu menghasilkan energi listrik dengan mengkonversi bentuk energi lain. Konversi energi ini membutuhkan suatu fenomena induksi elektromagnetik. Jika fluks magnetik yang melalui suatu rangkaian berubah, maka tge dan sebuah arus di induksi dalam rangkaian itu. Magnet magnet bergerak relatif terhadap koil koil kawat untuk menghasilkan sebuah fluks magnetik yang berubah ubah dalam koil. Prinsip dari percobaan ini adalah hukum faraday yang mengaitkan tge induksi pada fluks magnetik yang berubah ubah untuk sembarang simpal. Hukum lenz juga termasuk dalam percobaan ini yang membantu meramalkan arah tge induksi dan arah arus induksi.1.2 PermasalahanPermasalahan dalam percobaan ini adalah bagaimana membuktikan hukum induksi faraday melalui pengukuran ketergantungan tegangan induksi dari kepadatan arus, luas induksi, dan kecepatan induksi.1.3 TujuanTujuan dari percobaan ini adalah untuk membuktikan Hukum Induksi Faraday melalui pengukuran ketergantungan tegangan induksi dari kepadatan arus, luas induksi, dan kecepatan induksi.

BAB 2DASAR TEORI2. 1. Induksi Magnet dan Fluks Magnet Pada suatu titik ada medan magnet bila muatan yang bergerak pada titik tersebut mengalami gaya magnet. Medan magnet adalah medan vektor yang berarti besaran yang menyatakan medan tersebut adalah besaran vektor yaitu vektor induksi magnet ( B ). Seperti medan listrik, medan magnet dapat dilukiskan dengan garis garis induksi listrik, yaitu garis yang arah garis singgungnya pada setiap titik pada garis garis induksi magnet menunjukkan arah vektor induksi magnet di titik titk tersebut. Banyaknya garis garis gaya magnet disebut fluks magnet ( ) sedangkan banyaknya garis garis induksi magnet persatuan luas dinamankan rapat fluks magnet ( B ). ( Dosen Fisika , 2010 )Pada sistem MKS, satuan fluks magnet adalah Weber ( W ), sedangkan satuan rapat fluks mangnet adalah . Berbeda dengan sistem CGS, satuan fluks magnet adalah Maxwell ( M ) dan rapat fluks magnet adalah . Satuan disebut juga dengan nama Gauss ( G ). Hubungan satuan sistem MKS dan CGS adalah = 104 G. ( Dosen Fisika , 2010 ) Banyaknya garis garis fluks magnet melalui suatu luasan yang didapat dari perhitungan vektor induksi magnet pada setiap titik pada bidang luasan tersebut diketahui. ( Dosen Fisika , 2010 )Elemen bidang luas dA dinyatakan dalam vektor dA, yaitu suatu vektor yang besarnya sama dengan luas elemen bidang yang ditinjau dan arahnya sama dengan arah normal bidang tersebut. Fluks magnet yang melalui suatu bidang alah integral bidang dari vektor induksi magnet yang melalui pada seluruh luasan yang ditinjau secara matematik. ( Dosen Fisika , 2010 )

= ( 2. 1 )Atau = ( 2. 2 )Dengan yaitu sudut antara B dengan arah normal bidang dA. Dalam keadaan khusus, dimana fluks magnet serba sama ( uniform ) dan arah medan magnet tegak lurus arah bidang maka ; = B . A ( 2. 3 )2. 2. Hukum Gauss2.2.1. Fluks Medan Listrik Untuk permukaan permukaan tertutup didalam sebuah medan listrik maka kita akan melihat bahwa E adalah positif jika garis - garis gaya dimana menuju keluar dan negatip jika garis garis gaya menuju ke dalam. Fluks medan listrik penting karena Hukum Gauss merupakan salah satu dari empat persamaan dasar elektromagnetisma. Untuk mendefinisikan E dengan tepat, dicontohkan sebuah bidang tertutup yang sembarang dicelupkan didalam sebuah medan listrik yang tidak uniform. Misalkan permukaan dibagi bagi menjadi segi empat kuadratis S yang bias dianggap bidang datar. tiap tiap segi empat kita juga dapat mengkontruksi sebuah vektor medan listrik E. Vektor E dan S yang mencirikan setiap segi empat kuadratis membuat sudut terhadap satu sama lain. Untuk bidang x, > 90 maka E menuju ke dalam, pada bidang y, = 90 maka E sejajar dengan permukaan dan pada z, < 90 maka E menuju keluar. Sebuah definisi setengah kuantitatif mengenai fluks adalah E = E . S ( 2. 4 )satuan E adalah . definisi fluks listrik yang tepat didalam limit difrensial dari persamaan ( 2. 4 ). dengan menggantikan penjumlahan terhadap permukaan dengan sebuah integral terhadap permukaan yang menjadikan E = . dS ( 2. 5 )2. 2. 2. Hukum GaussHukum Gauss yang dapat dipakai kepada setiap permukaan hipotetik tertutup dinamankan permukaan gauss, memberikan sebuah hubungan diantara E untuk permukaan tersebut dan muatan q yang dicakup oleh permukaan tersebut. hubungan tersebut adalah o E = q ( 2. 6 )( Halliday , 2003 )atau dengan persamaan ( 2. 5 )o . dS = q( 2. 7 )( Halliday , 2003 )Hukum Gauss dapat digunakan untuk menghitung E jika distribusi muatan sedemikian simetris sehingga dengan pilihan permukaan Gauss yang layak maka dapat dengan mudah menghitung integral dalam persamaan ( 2. 7 ). Sebaliknya jika E dapat diketahui untuk semua titik pada sebuah permukaan tertutup yang diberikan, maka Hukum Gauss dapat digunakan untuk menghitung yang ada di dalam. Jika E mempunyai sebuah komponen yang mengarah ke luar untuk tiap titik pada sebuah permukaan tertutup maka E akan menjadi positif. Jika E mempunyai sebuah komponen yang mengarah ke dalam untuk tiap titik sebuah permukaan tertutup, maka ada sebuah muatan negatip pada permukaan tersebut. Hal ini konsisten bahwa Hukum Gauss meramalkan bahwa E = 0 karena banyaknya garis gaya yang meninggalkan permukaan sama dengan banyaknya garis gaya yang memasuki permukaan tersebut. ( Halliday , 2003 )2. 3 Hukum Faraday Elemen yang lazim dalam semua efek induksi adalah fluks magnetik yang berubah ubah melalui suatu rangkaian. Fluks magnetik melalui luas ini adalahdB = B . dA cos ( 2. 8 )( Zemansky , 2000 )Fluks magnetik total Bmelalui sebuah luas berhingga adalah integral dari pernyataan tentang luas tersebutB = ( 2. 9 )Hukum induksi faraday menyatakan bahwa tegangan gerak elektrik dalam sebuah simpal tertutup sama dengan negatif dari kecepatan perubahan terhdap waktu dari fluks yang melalui simpal itu. Dalam simbol hukum faraday adalah = - ( 2. 10 )Jika simpal adalah sebuah konduktor, suatu arus induksi dihasilkan dari tge ini juga berada dalam arah perputaran jarum jam. Arus induksi ini menghasilkan sebuah medan magnetik tambahan melalui simpal itu dan kaidah tangan kanan memperlihatkan bahwa medan ini berlawanan arahnya pada medan yang semakin bertambah yang dihasilkan oleh elektromagnet itu. Ini merupakan contoh umum yang dinamakan hukum lenz yang mengatakan bahwa setiap efek induksi cenderung menentang perubahan itu adalah penambahan fluks medan elektron magnet yang melalui simpal itu. ( Zemansky , 2000 )Jika kita punya sebuah koil dengan N lilitan yang identik dan jika fluks berubah dengan kecepatan yang sama setiap lilitan, maka kecepatan perubahan total yang melalui semua lilitan adalah N kali besarnya kecepatan perubahan untuk sebuah lilitan tunggal. Jika Badalah fluks yang melalui setiap lilitan, maka tge total dalam sebuah koil dengan lilitan N adalah = - N ( 2. 11 )

2. 4 Hukum Lenz Hukum Lenz adalah metode alternatif yang nyaman untuk menentukan arah suatu arus induksi atau tge induksi. Hukum lenz bukan prinsip bebas yaitu dapat diturunkan dari Hukum Faraday. Hukum ini selalu memberikan hasil yang sama seperti kaidah yang kita perkenalkan sehubungan dengan Hukum Faraday. Hukum Lenz berbunyi arah sembarang efek induksi magnetik adalah sedemikian rupa sehingga menetang penyebab efek itu. ( Tipler, 2008 )Penyebab dapat berupa fluks yang berubah ubah melalui sebuah rangkaian stasioner yang ditimbulkan oleh sebuah medan magnetik yang berubah ubah atau fluks yang berubah ubah akibat gerak konduktor yang membentuk rangkaian, atau bisa kedua duanya. Medan magnetiknya ini melawan medan magnetik semula jika medan yang semula semakin bertambah tapi mempunyai arah yang sama. Yaitu arus induksi menetang perubahan fluks yang melalui rangkaian tersebut, bukan fluks itu sendiri. ( Tipler, 2008 )Jika perubahan fluks ditimbulkan oleh gerak konduktor maka arah arus induksi dalam konduktor berlawanan dengan arah gaya medan magnetik yang ada pada gerak konduktor tersebut. Jadi gerak konduktor menyebabkan arus induksi bertentangan. Dalam semua kasus arus induksi mencoba mempertahankan diri dengan menentang gerak atau perubahan fluks. ( Tipler, 2008 )Karena arus induksi selalu menentang setiap perubahan fluks magnetic yang melalui rangkaian, hukum lenz hanya menjelaskan arah arus induksi. besarnya arus itu bergantung pada hambatan rangkaian. semakin besarnya hambatan rangkaian, maka semakin kecil arus induksi yang muncul dan menentang setiap perubahan fluks, maka semakin mudah sebuah perubahan fluks menghasilkan efek. sebaliknya jika semakin kecil hambatan rangkaian maka arus induksi semakin besar arus induksi yang menentang setiap perubahan fluks. ( Tipler, 2008 )

2. 5. Gaya Lorentz Gaya Lorentz adalah gaya yang ditimbulkan oleh muatan listrik yang bergerak atau oleh arus listrik yang berada dalam suatu medan magnet ( B ). Arah gaya ini akan mengikuti arah maju skrup yang diputar dari vektor arah gerak muatan listrik ( v ) ke arah medan magnet ( B ) yang dapat dijelaskan dengan rumus F = B . q . v( 2. 12 )( Dosen Fisika , 2010 )Sebuah partikel bermuatan listrik yang bergerak dalam daerah medan magnet homogen akan mendapatkan gaya. Gaya ini juga dinamakan gaya Lorentz. Gerak partikel akan menyimpang searah dengan gaya lorentz yang mempengaruhi. Arah gaya Lorentz pada muatan yang bergerak dapat juga ditentukan dengan kaidah tangan kanan dari gaya Lorentz (F) akibat dari arus listrik, I dalam suatu medan magnet B. Ibu jari, menunjukan arah gaya Lorentz . Jari telunjuk, menunjukkan arah medan magnet ( B ). Jari tengah, menunjukkan arah arus listrik ( I ). Untuk muatan positif arah gerak searah dengan arah arus, sedang untuk muatan negatif arah gerak berlawanan dengan arah arus. ( Dosen Fisika , 2010 )Jika besar muatan q bergerak dengan kecepatan v, danI = q/t maka persamaan gaya Lorentz untuk kawat dapat dituliskan :F = B . i . L . sin ( 2. 13 )F = B . . L . sin F = B . q . v sin karena = vSehingga besarnya gaya Lorentz yang dialami oleh sebuah muatan yang bergerak dalam daerah medan magnet dapat dicari F = B . q . v sin ( 2. 14 )Bila sebuah partikel bermuatan listrik bergerak tegak lurus dengan medan magnet homogen yang mempengaruhi selama geraknya, maka muatan akan bergerak dengan lintasan berupa lingkaran. Sebuah muatan positif bergerak dalam medan magnet B (dengan arah menembus bidang) secara terus menerus akan membentuk lintasan lingkaran dengan gaya Lorentz yang timbul menuju ke pusat lingkaran. Demikian juga untuk muatan negativ. Persamaan-persamaan yang memenuhi pada muatan yang bergerak dalam medan magnet homogen sedemikian sehinga membentuk lintasan lingkaran dengan jari jari R = ( 2. 15 )( Dosen Fisika , 2010 )

BAB 3METODOLOGI PERCOBAAN

3.1 Alat dan BahanPeralatan yang digunakan dalam 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, dan mikrovoltmeter 1 buah.3.2 Langkah KerjaDisusun alat seperti gambar dibawah ini

8888220 VoltGambar 3.2 Rangkaian alat induksi elektromagnetikDiikatkan senar pancing pada peluncur kemudian dihubungkan dengan kopling penarik. Diatur mikrovoltmeter pada 104. Dipasangkan 8 pasang magnet yang tersedia pada alat induksi. Untuk proporsionalitas dari U dan V, dihubungkan konduktor b = 4 cm dengan cara dimasukkan penghubung kortsluiting pada alat peluncur. Suatu kumparan tali senar pancing diikatkan pada garis tengah kumparan kopling yang bergerak terkecil. Kemudian dihiidupkan motor dan stel putarannya sehingga tercapai 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. Pada percobaan ini,diulangi kembali dengan garis tengah kumparan yang berlainan. 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 Volt ) untuk konduktor dengan B = 2 cm dan B = 2,8 cm. Percobaan ini diulangi namun menggunakan 6, 5, 4, 3 dan 2 pasang magnet. Sedangkan untuk proporsionalitas antara V dan B, percobaan dilakukan garis tengah alat kumparan yang minimal dan lebar konduktor yang maksimal pula yaitu B = 4 cm. Percobaan ini diulangi menggunakan 6, 5, 4, 3, dan 2 pasang magnet.

BAB IVANALISA DATA DAN PEMBAHASAN4.1 Analisa DataBerikut ini adalah data berdasarkan percobaan dengan jari jari kumparan kopling yang lebih kecil dengan berbagai macam variasi pasang magnet, b , dan kopling yang digunakan, u.Tabel 4.1.1 (dengan B=6, Rkecil, U=1,1)No.V

1-0,76 105

2-0,76 105

3-0,75 105

4-0,82 105

5-0,79 105

6-0,83 105

7-0,67 105

8-0,73 105

Tabel 4.1.2 (dengan B=6, Rkecil, U=1,2)No.V

1-0,86

2-0,79

3-0,8

4-0,79

5-0,79

6-0,82

7-0,81

8-0,79


1-0,64 105

2-0,66 105

3-0,70 105

4-0,72 105

5-0,73 105

6-0,63 105

7-0,64 105

8-0,69 105


1-0,71 105

2-0,75 105

3-0,75 105

4-0,72 105

5-0,65 105

6-0,69 105

7-0,65 105

8-0,67 105


1-0,58 105

2-0,57 105

3-0,59 105

4-0,62 105

5-0,62 105

6-0,58 105

7-0,57 105

8-0,55 105


1-0,66 105

2-0,62 105

3-0,63 105

4-0,65 105

5-0,62 105

6-0,65 105

7-0,63 105

8-0,67 105


1-0,54 105

2-0,52 105

3-0,51 105

4-0,53 105

5-0,52 105

6-0,52 105

7-0,53 105

8-0,54 105


1-0,55 105

2-0,59 105

3-0,63 105

4-0,63 105

5-0,6 105

6-0,58 105

7-0,6 105

8-0,57 105

Dan berikut ini adalah data hasil percobaan dengan jari jari kumparan kopling yang besar dengan berbagai macam variasi pasang magnet, b , dan kopling yang digunakan, u.Tabel 4.1.9 (dengan B=6, Rbesar, U=1,1) No.V

1-2,21 105

2-2,08 105

3-2,07 105

4-2,13 105

5-2,02 105

6-1,95 105

7-2,05 105

8-2,04 105

Tabel 4.1.10 (dengan B=6, Rbesar, U=1,2)No.V

1-2,09 105

2-2,69 105

3-2,46 105

4-2,81 105

5-2,9 105

6-2,83 105

7-2,74 105

8-2,9 105


1-1,54 105

2-1,49 105

3-1,53 105

4-1,47 105

5-1,51 105

6-1,41 105

7-1,52 105

8-1,47 105


1-0,76 105

2-1,88 105

3-0,93 105

4-0,79 105

5-0,83 105

6-0,75 105

7-0,77 105

8-0,92 105


1-1,21 105

2-1,23 105

3-1,37 105

4-1,26 105

5-1,27 105

6-1,27 105

7-1,31 105

8-1,33 105


1-1,75 105

2-1,71 105

3-1,65 105

4-1,70 105

5-1,64 105

6-1,69 105

7-1,67 105

8-1,71 105


1-0,68 105

2-0,7 105

3-0,73105

4-0,68 105

5-0,66 105

6-0,69 105

7-0,76 105

8-0,71 105


1-1,81 105

2-1,43 105

3-1,34 105

4-1,34 105

5-1,3 105

6-1,36 105

7-1,2 105

8-1,34 105

4. 2 Grafik4.3 PembahasanPercobaan ini bertujun untuk membuktikan Hukum Induksi Faraday melalui pengukuran ketergantunga tegangan induksi dari kepadatan arus, luas induksi dan kecepatan induksi

DAFTAR PUSTAKAZemansky, Sears. 2000. Fisika Universitas edisi 10 jilid 2. Jakarta : ErlanggaHaliiday, David. 2003. Fundamental of Physics. United States of America : John Wiley and Sons. IncTipler, Paul A. 2008. Physics for Scientist and Engineers volume 2. New York : WH. Freeman and CompanyDosen Dosen Fisika. 2010. Fisika II. Surabaya : -

5

percobaan l8 lengkap

Documents