BAB IPENDAHULUAN1.1 Latar BelakangDalam kehidupan sehari-hari, setiap makhluk hidup tidak bisa lepas dari listrik dan magnet. Dalam era industri listrik dan magnet merupakan keperluan yang sangat vital. Dengan adanya transformator keperluan listrik pada tegangan yang sesuai dapat terpenuhi. Dan sampai saat ini banyak sekali pemanfaatan alat-alat yang menggunakan listrik dan magnet tersebut.Jika di kehidupan sehari-hari kita bisa mengambil contoh dari penerapan hubungan magnet dan listrik adalah pada motor pada mainan anak-anak dan gaenerator pembangkit listrik. Pada motor mainan anak-anak saat kumparan dialiri listrik maka motor akan bergerak.Sedangkan pada generator pembangkit listrik, listrik dapat terjadi karena adanya gerakan magnet yang mengakibatkan induksi elektromagnetik dan menghasilkan listrik.

1.2 Rumusan MasalahPermasalahan dalam percobaan ini ialah bagaimana cara.membuktikan Hukum Induksi Faraday melalui pengukuran ketergantungan tegangan induksi dari kepadatan arus, luas induksi, kecepatan induksi.

1.3 TujuanTujuan dari percobaan ini ialah untuk membuktikan Hukum Induksi Faraday melalui pengukuran ketergantungan tegangan induksi dari kepadatan arus, luas induksi, kecepatan induksi.

BAB IIDASAR TEORI2.1 Fluks MagnetikElemen yang perlu digunakan dalam induksi elektromagnetik ini salah satunya adalah fluks magnetik yang berubah-ubah melalui koil yang disambungkan ke galvanometer. Dalam setiap kasus, fluks ini berubah baik karena medan magnetik berubah dengan waktu maupun karena koil itu sedang bergerak melalui sebuah medan magnetic non-homogen.Arah tge induksi atau yang lebih kita kenal dengan arus induksi arahnya dapat dicari dengan cara pertama-tama mendefinisikan sebuah vektor positif untuk luas vektor , dan dari arah dan arah medan magnet ditentukan tanda fluks magnetik serta kecepatan perubahannya /dt. Kemudian ditentukan tanda tge induksinya dimana jika fluks bertamab, maka tge negative dan sebaliknya. Terakhir tentukanlah arah arus induksi dengan menggunakan tangan kanan dimana jai-jari tangan kanan diputarkan hingga mengelilingi vektor sementara ibu jari mengarah ke vektor . Bila arus induksi dalam rangkain positif, maka arah arus induksi sama dengna arah jari-jari anda, dan berlawanan jika negatif. (Mark W.Zemansky: 2000)Lain dari hal itu, fluks magnetik memainkan peran yang sangat penting dalam hukum faraday. Dan oleh karenanya didapati keterkaitannya degan tge induksi ini, dimana perubahan fluks yang melalui suatu rangkan dapat menginduksi sebuah tge induksi dalam suatu rangkain. Dan apabila fluks yang melalui sebuah rangkaian mempunyai sebuah nilai konstan dalam bentuk apapun, maka tidak ada tge induksi. Sementara, apabila sebuah koil dengan N jumlah lilitan identik dengan fluks berubah dengan kecepatan yang sama pada setiap lilitan, maka tge total dalam sebuah koil dengan N lilian dapat dicari degan persamaan. .(2.1)Dimana adalah fluks yang melalui setiap lilitan N.

Banyaknya garis pada setiap unit area tegak lurus dengan besarnya medan listrik. Oleh karena itu, jumlah garis yang menembus permukaan tegak lurus dengan produk BA. Produk ini dinamakan fluks listrik (B):.(2.2).Dari SI unit dari B dan A. dapat diketahui bahwasannya B mempunyai satuan newton-meters persegi per coulomb.Jika permukaan yang ditembus medan listrik A tidak tegak lurus dengan medan listriknya B, maka keadaannya ini tidak sesuai dengan persamaan ( 2.2). Untuk menjadikannya keduanya saling tegak lurus, maka digunakan luasan proyeksi A. Maka dapat diketahui .(2.4)Didapatkan persamaan untuk A

.(2.5)Diasumsikan medan listrik seragam. Pada suatu keadaan medan listrik dapat berubah ubah pada suatu permukaan. Oleh karena itu, definisi mengenai fluks pada (2.2) hanya untuk area kecil. Dengan mempertimbangkan area utama tersebut.Diperbesar sehingga menjadi jumlah banyak dari area kecil, tiap areanya A. Variasi area pada medan listrik yang lebih satu elemen dapat diabaikan jika elemennya sangat kecil. Fluks Listrik yang melewati elemen ini

Jika luasan area tiap elemennya mendekati nol, maka banyak elemennya mendekati tak hingga dan dapat dijumlahkan menggunakan integral. Oleh karena itu dapat diketahui B dengan persamaan :

(Halliday David : 2008 )2.2 Hukum LenzHukum Lenz tidak mempengaruhi besarnya arus yang terjadi.Melainkan hokum Lenz hanya mempengaruhi arah arus induksi. Untuk besarnya arus induksi itu sendiri diperngaruhi oleh besarnya hambatanPada salah satu kasus ekstrim terjadi apabila hambatan pada suatu rangkaian sama dengan nol. Maka arus induksi akan terus mengalir walaupun setelah magnet itu telah berhenti bergerak relative terhadap simpal tersebut. Ternyata bahwa fluks yang melalui simpal itu secara eksak sama seperti sebelum magnet mulai bergerak, sehingga fluks yang melalui simpal yang hambatannya nol tidak akan pernah berubah. Material yang memiliki hambatan nol ini disebut superkonduktor. Hukum lenz merupakaan suatu metode yang lebih mudah untuk menentukan arah suatu arus induksi dalam sebuah loop. Hukum lenz digunakan untuk menentukan arah arus induksi atau menentukan arah tge induksi, yang mana hukum ini dapat diturunkan dari hukum Faraday. Bunyi dari hukum lenz adalah Arah sebaran efek induksi magnetik adlah sedemikian rupa sehingga menentang penyebab efek itu. Penyebab yang terjadi disini dapat berupa fluks yang berubah-ubah melalui sebuah rangkaian stasioner yang ditimbulkan oleh sebuah magnetic yang berubah-ubah, atau karena fluks yang berubah-ubah karena adanya gerak konduktor yang membentuk rangkaian, atau gabungan dari keduanya. Jika fluks dalam suatu rangkaian stasioner, maka arus induksi itu menimbulkan medan magnetiknya sendiri. Untuk luasan yang dibatasi oleh rangkaian itu, medan ini berlawanan dengan medan yang semula jika medan yang semula itu semakin bertambah tetapi mempunyai arah yang sama seperti medan yang semula jika medan yang semula semakin berkurang. Dengan kata lain, arus induksi menentang perubahan fluks yang melalui rangkaian tersebut (bukan fluks itu sendiri ).Jika perubahan fluks yang terjadi dikarenakan adanya pergerakan dari konduktor pada rangkaian, maka arah arus induksi dalam konduktor yang bergerak adalah sedemikian rupa, hal ini menyebabakan gaya medan magnetic yang terjadi berlawan dengan arah gerak konduktor.(Hugh D. Young :2003)2.3 Persamaan Pada Permukaan TertutupDari persamaan Maxwell terlibat dua integral dari atau pada permukaan penutup yang pertama adalah hubungan yang analog dengan hukum gauss untuk medan magnetik. Dimana dinyatakan bahwa integral permukaan B tegak lurus pada sebarag permukaan tertutup selalu sama dengan nol. (Mark W.Zemansky :2000)...(2.8)Yang mana dari pernyataan ini dapat diartikan bahwa tidak ada monopoli magnetik yang bertindak sebagai sumberr medan magnetik.Sementara persamaan kedua adalah hukum ampere dan termasuk didalamnya arus pergeseran. Hukum ini menyatakan bahwa kedua arus konduksi dan arus pergeseran dimana adalah fluks listrik bertindak sebagai sumber medan magnetik.(2.9). Yang ketiga adalah hukum Gauss untuk medan litrik yang menyatkan bahwa tegangan permukaan dari E tegak lurus pada sebarang permukaan tertutup dama sengan kali muatan total Q yang tercakup di dalam permukaan itu, yang mana apabila kita nyatakan dalam persamaan akan didapat(2.10)Dan persamaan Maxwell yang keempat adalah hukum Faraday. Hukum ini menyatakan bahwa sebuah medan magnetik atau fluks magnetik yang berubah-ubah menginduksi sebuah medan listrik.(2.11)Dan jika terdapat fluks magnetik yang berubah-ubah, maka integral garis persamaan tersebut tidak sama dengan nol, yang memperlihatkan bahwa medan yang dihasilkan oleh fluks magnetik berubah-ubah tidaklah konservatif. Dimana umumnya medan total di sebuah titik dalam ruang dapat merupakan superposisi dari sebuah medan elektromagnetik yang disebabkan oleh distribusi muatan yang diam oeh sebuah medan nonelektrostatik yang diinsuksi secara magnetik. Sedang besar sendiri adalah = + ..(2.12)Bagian elektrostatik selalu konservatif, sehingga . Karena bagian konservatif dari medan ini tidak memberi kontribusi terhadap integral pada hukum Faraday, maka dapat dianggap bahwa adalah medan listrik total .Dari keempat persamaan Maxwell, dapat dibuat suatu bentuk simetri yang mana pada ruang hampa dan tidak ada muatan, kedua persamaan pertama mempunyai bentuk yang identik sedang kita dapat menuliskan kembali persamaan ketiga dan keempat pada hukum Maxwell dalam sebuah bentu berbeda namun ekuivalen. Dalam ruang hampa, dimana tidak ada arus arus konduski dan= 0 yang mana bila dinyatakan dalam persamaan akan kita peroleh....(2.13)(2.14)Dimisalkan medan magnet tersebut didalam luasan yang terkurung oleh persegi. Ujung kiri sebuah lintasan tertutup yang menghantar terletak dalam medan tersebut dan lintasan tertutup bergerak ke kanan dengan kecepatan v, maka akan timbul medan nonelektrostatik En V x B di ujung kiri lintasan yang tertutup. Dengan demikian maka dalam lintasan tertutup tersebut terdapat ggl, yang dapat ditentukan berdasarkan :

(Mark W.Zemansky :1962)Sifat yang paling mengagumkan dari persamaan-persamaan ini adalah bahwa sebuah medan yang berubah terhadap waktu dari macam medan yang manapun akan menginduksi sebuah medan lain dari daerah ruang tetangganya. Yang mana Maxwell meramalkan hubungan-hubungan ini tentang adanya ganguann elektromagnetik yang terdiri dari medan listrik dan medan magenetik yang berubah terhadap waktu atau merambat dari satu daerah ke ruang daerah lainnya bahkan meski terdapat materi yang hadir dalam ruang menghalangi daerah-daera itu sekalipun. Gangguan seperti inilah yang dinamakan degan gelombang elektromagnetik. Dimana ia menyediakan dasar fisika untuk gelombang cahaya, gelombag radio, gelombang televisi dan selebihnya. Dan bila kita menambahkan persamaan yang mendefinisikan dan medan yang dinyatakan dalam gaya yang dikerahkam pada sebuah matan q, maka akan kita peroleh persaamman = q(..(2.16)Dimana persamaan tersebut adalah hubungan fundamental dari elektromagnetisme.

BAB IIIMETODE PERCOBAAN2 2.1 Alat dan BahanAlat dan bahan yang digunakan dalam percobaan ini antara lain peralatan induksi dengan konduktor 1 set, pasangan magnet sebanyak 6 pasang, 1 buah motor eksperimen 100 W, 1 buah alat kemudi dan alat pengatur, dan 1 buah microvoltmeter.

2.2 Cara Kerja

Gambar 2.1 Rangkaian AlatCara kerja dalam percobaan ialah pertama-pertama peralatan disusun seperti gambar yang dihubungkan dengan peralatan lain sedang senar pancing diikatkan pada peluncur yang dihubungkan dengan kopling penarik. Sementara mikrovoltmeter diatur pada 104.8, setelah itu magnet dipasangkan pada alat induksi. Untuk proporsionalitas dari U dan V, konduktor b = 4 cm dihubungkan dengan cara penghubung kortsluiting dimasukkan pada alat peluncur. Suatu kumparan tali senar pancing diikatkan pada garis tengah kumparan kopling yang bergerak terkecil. Motor dihidupkan dan putarannya distel sehingga akan tercapai suatu tegangan induksi sebesar 40mV. Disebabkan karena umumnya terjadi goyangan pada alat penunjuk di alat pengukur, maka dicari harga rata-rata / menengah, dimana umlah putaran motor dipertahankan agar sama dalam waktu melakukan seluruh percobaan dari bagian.Percobaan diulangi dengan menggunakan alat kumparan lain dengan garis tengah kumparan yang berlainan. Kopling disetting untuk bergerak dengan perbandingan 1:2:4. Sementara untuk proporsionalitas dari U dan b, percobaan dilakukan dengan menggunakan 8 pasang magnet dengan garis tengah alat kumparan maksimal.Percobaan diulangi dengan menggunakan 6,5,4,3, dan 2 pasang magnet. Dan untuk proporsionalitas anatara V dan B, percobaan dulakukan dengan menggunakan kumparan bergaris tengah minimal dengan lebar konduktor maksimal, yakni b = 4cm dan percobaan diulangi dengan menggunakan 6,5,4,3 dan 2 pasang magnet.

BAB IVANALISA DATA DAN PEMBAHASAN

4.1 Analisa DataDari percobaan induksi eletromagnetik yang dilakukan, didapatkan data sebagai berikut:4.1.1 Tabel hasil percobaan induksi elektromagnetik dengan meggunakan garis tengah alat kumparan yang besar (V1, diameter = 28 cm)No.Magnet,B(pasang)Jarak,b(cm)Tegangan (V).10-4

1234567891011126

5

4

322.8422.8422.8422.84-0.22-0.31-0.43-0.17-0.22-0.33-0.15-0.18-0.28-0.12-0.16-0.19

4.1.2 Tabel hasil percobaan induksi elektromagnetik dengan menggunakan garis tengah kumparan yang sedang (V2,diameter=10.3 cm)No.Magnet,B(pasang)Jarak,b(cm)Tegangan (V).10-4

1234566

522.8422.84-0.07-0.11-0.14-0.06-0.08-0.12

7891011124

322.8422.84-0.05-0.07-0.09-0.03-0.05-0.07

4.1.3 Tabel hasil percobaan induksi elektromagnetik dengan menggunakan garis tengah kumparan yang kecil (V3,diameter= 4.5 cm)No.Magnet,B(pasang)Jarak,b(cm)Tegangan (V).10-5

1234567891011126

5

4

322.8422.8422.8422.84-0.25-0.28-0.44-0.18-0.23-0.43-0.10-0.17-0.33-0.11-0.13-0.18

4.2 GrafikGrafik 4.2.1 Hubungan antara U dengan B jarak 2 cm (b)

Grafik 4.2.2 Hubungan antara U dan B jarak (b) 2.8 cm

Grafik 4.2.3 Hubungan antara U dan B dengan jarak (b) 4cm

4.3 Pembahasan

Percobaan yang kami lakukan adalah percobaan mengenai induksi elektro magnetik yang bertujuan untuk membuktikan Hukum Induksi Faraday melalui pengukuran mengenai tegangan induksi dari kepadatan arus. Pada percobaan ini dilakukan beberapa variasi diantaranya variasi benyaknya magnet yang digunakan, kecepatan konduktor dalam melewati medan magnet dan luas dari penampang konduktor itu sendiri. Variasi banyaknya magnet yang digunakan adalah 3,4,5 dan 6 pasang magnet, untuk variasi kecepatan digunakan 3 variasi kecepatan yaitu dengan kecepatan kecil, sedang dan besar, sedangkan untuk variasi luas penampang yang digunakan adalah 2cm, 2,8cm, dan 4cm. Setiap variasi percobaan tidak dilakukan pengulangan percobaan. Variasi banyaknya magnet dilakukan untuk mengetahui apakah banyaknya magnet atau rapatnya arus berpengaruh terhadap arus yang ditimbulkan. Pada saat peletakkan magnet harus diperhatikan jarak antar magnet agar medan magnet yangterbentuk tidak saling menghilangkan satu sama lainnya. Untuk variasi kecepatan dilakukan untuk mengetahui apakah kecepatan arus berpengaruh kepada arus yang timbul. Sedangkan luas penampang dilakukan variasi untuk mengetahui pengaruh dari luas induksi.Percobaan ini pada awalnya yaitu mengikatkan tali pemancing pada peluncur yang dihubungkan dengan kopling penarik. Kemudian dipasangkan magnet pada alat induksi. Suatu kumparan tali senar pancing diikatkan pada garis tengah kumparan kopling yang bergerak terkecil. Motor dihidupkan dan putarannya distel sehingga akan tercapai suatu tegangan induksi sebesar 40mV. Percobaan diulangi dengan menggunakan alat kumparan lain dengan garis tengah kumparan yang berlainan. Kopling disetting untuk bergerak dengan perbandingan 1:2:4. Percobaan diulangi dengan menggunakan 6,5,4, dan 3 pasang magnet. Dan untuk proporsionalitas anatara V dan B, percobaan dulakukan dengan menggunakan kumparan bergaris tengah minimal dengan lebar konduktor maksimal, yakni b = 4cm dan percobaan diulangi dengan menggunakan 6,5,4,dan 3 pasang magnet.Berdasarkan Hukum Induksi Faraday bahwa tegangan induksi sebanding dengan pertambahan fluks per satuan waktu. Kemudian Fluks itu sendiri merupakan medan magnetic B yang ditimbulkan oleh suatu magnet yang menembus suatu elemen kecil luasan tempat terjadinya induksi bisa disebut juga luasan induksi A.Sedangkan berdasarkan hokum Lorentz perubahan luasan induksi A, sebanding kecepatan konduktor yang digerakkan didalam medan magnet dikalikan dengan luasan konduktor tersebut dan dikalikan dengan perubahan waktu yang terjadi dari awal proses hingga berakhir. Dalam hal ini kecepatan konduktor bergerak dalam medan magnet juga akan mempengaruhi tegangan induksi tersebut, dan berbanding lurus dengan tegangan induksi itu sendiri. Berdasarkan percobaan yang telah kami telah kami lakukan menunjukkan bahwa hasil percobaan kami sesuai dengan Hukum Induksi Faraday dan Hukum Lorenz. Bahwa banyaknya magnet atau kepadatan dari arus, luas penampang konduktor dan kecepatan konduktor dalam melewati medan magnet berpengaruh terhadap induksi elektro magnetic yang ditimbulkan.Berdasarkan grafik yang digunakan untuk menggambarkan hasil dari praktikum, dapat dilihat pengaruh dari kerapatan arus, luas penampang konduktor, dan kecepat konduktor dalam melewati medan magnet dalam terjadi induksi elektromagnetik, yang dapat diukur dengan tegangan yang dihasil yang masuk kedalam mikro volt meter. Perbandingan yang bisa dilihat didalam grafik adalah berbanding lurus antara U dan b dengan semua jarak yang telah di tentukan. Semakin banyak pasangan magnet maka semakin besar pula tegangan yang dididapatkan oleh magnet itu sendiri.

BAB VKESIMPULAN

Berdasarkan percobaan yang telah dilakukan dapat disimpulkan bahwa luas penampang konduktor, kecepatan konduktor dalam melewati medan magnet dan banyaknya magnet atau kepadatan arus berpengaruh terhadap induksi elektro magnetic sama seperti Hukum Induksi Faraday.

DAFTAR PUSTAKADavid Halliday, et all. 2008. Fundamental of Physics. United States of America :John Wiley & Sons, Inc.Francis W. Sears, Mark W. Zemansky. 1962. Fisika untuk Universitas 2. Jakarta : Bina CiptaHugh D. Young, Roger A. Freedman.2003. Fisika universitas jilid 2. Jakarta: ErlanggaRaymon A. Serway, John W. Jewett. 2004. Physics for scientists and engineering. California : Thomsons Brook

1