Hukum Faraday

Bunyi pernyataan Hukum Faraday menyatakan:

Gaya gerak listrik terinduksi pada rangkaian tertutup sama dengan negatif rate perubahan fluks magnetik terhadap waktu di dalam rangkaian.

Hukum Faraday ini hanya berlaku ketika rangkaian tertutup adalah loop kawat yang sangat tipis.

Rumus Hukum Faraday

Hukum induksi Faraday dilambangkan dengan fluks magnetik Φ_B melalui permukaan hipotesis Σ dengan pembatasnya adalah loop kawat. Karena loop kawat dapat bergerak, maka dituliskan sebagai Σ(t).

Fluks magnetik didefinisikan dengan integral permukaan:

\Phi _{B}=\iint \limits _{\Sigma (t)}\mathbf {B} (\mathbf {r} ,t)\cdot d\mathbf {A} \,

dengan dA adalah elemen luas permukaan dari permukaan bergerak Σ(t), B adalah medan magnetik, dan B·dA adalah perkalian vektor dot. Fluks magnetik melalui loop kawat berbanding lurus dengan garis medan magnet yang lewat melalui loop.

Ketika fluks berubah karena B berubah, maka Hukum Faraday mengatakan bahwa loop kawat akan mendapat gaya gerak listrik, ${\mathcal {E}}$ , didefinisikan sebagai energi yang ada dari muatan yang telah mengelilingi loop kawat.

Sama dengan itu, itu adalah tegangan yang akan diukur dengan memotong kawat untuk membuat sirkuit terbuka, dan memasang voltmeter ke kabel.

Hukum Faraday juga menyatakan bahwa gaya gerak listrik sama dengan perubahan fluks magnetik tiap waktu:

{\mathcal {E}}=-{{d\Phi _{B}} \over dt}\

dengan ${\mathcal {E}}$ adalah gaya gerak listrik (EMF) dan Φ_B adalah fluks magnetik. Arah gaya gerak listrik dituliskan dalam Hukum Lenz.

Untuk kawat yang terdiri dari N lilitan yang identik, Hukum Faraday menyatakan bahwa

{\mathcal {E}}=-N{{d\Phi _{B}} \over dt}

dengan N adalah jumlah lilitan kawat dan Φ_B adalah fluks magnet pada loop tunggal.

Rumus Hukum Faraday 1 Dan 2

Dalam sebuah Hukum Faraday, secara matematis perhitungan arus listrik dapat dirumuskan menjadi:

Rumus Hukum Faraday untuk menghitung suatu gaya gerak listrik maka, rumus yang digunakan secara sistematis ialah sebagai berikut:

ɛ = -N (ΔΦ / ∆t)

Keterangan:

ɛ ialah gaya gerak listrik (ggl) induksi (volt)
N ialah jumlah lilitan kumparan
ΔΦ ialah perubahan gaya medan magnet atau fluks magnetiks (weber)
∆t ialah selang waktu (s)
Sedangkan untuk tanda negatif merupakan tanda untuk arah gaya gerak listrik (ggl) induksi.

Selain Hukum Faraday di atas, ada hukum lain yang digunakan yaitu dapat dirumuskan menjadi

m = (Q / F) (M / z)

Keterangan:

m ialah Total dari Muatan Listrik yang dilewatkan oleh Zat
F ialah tetapan ataupun Konstanta Faraday
M ialah Massa Molar dari Zat
z ialah bilangan dari valensi ion Zat (Elektron yang ditransfer per ion)
Tahukah Anda, bahwa yang telah dijelaskan ialah M, F dan z merupakan Konstan. Jadi semakin besar nilai Q, maka nilai m juga semakin besar.

Bunyi Hukum Farday 1 Dan 2

Menurut Michael Faraday yang didasarkan dengan percobaan yang telah dilakukan, ia menyimpulkan bahwa dalam sebuah Hukum Faraday ada dua hukum. Hukum tersebut ialah Hukum Induksi Elektromagnetik Faraday 1 dan Hukum Induksi Elektromagnetik Faraday. Berikut ialah penjelasan mengenai Hukum Faraday 1 dan 2 menurut Michael Faraday.

Bunyi Hukum Faraday 1

“Setiap terjadinya satu perubahan pada medan magnet yang terdapat kumparan yang akan mengakibatkan sebuah gaya gerak listrik (ggl) yang telah diinduksi oleh kumparan tersebut”

Bunyi Hukum Faraday 2

“Tegangan suatu gaya gerak listrik di dalam rangkaian tertutup akan sebanding dengan kecepatan pada perubahan fluks terhadap waktu”

Berdasarkan dengan Hukum Faraday tersebut, Michael menghubungkan dengan satu pernyataan yaitu:

“Setiap terjadinya suatu perubahan medan magnet pada kumparan akan mengakibatkan gaya gerak listrik (ggl) induksi yang sebanding dengan laju perubahan fluks”

Gaya gerak listrik dalam sebuah arus listrik sangat mempengaruhi bekerjanya suatu rangkaian listrik. Terjadinya suatu gaya gerak listrik dalam suatu rangkaian listrik dapat dipengaruhi oleh beberapa faktor. Berikut ini ada beberapa faktor yang mempengaruhi besar kecilnya suatu gaya gerak listrik (ggl).

Faktor-Faktor Yang Mempengaruhi Besar Kecilnya (GGL: Gaya Gerak Listrik)

Jumlah lilitan pada kumparan

Semakin banyak jumlah lilitan pada kumparan maka semakin besar pula tegangan yang diinduksikan.

Kecepatan gerak medan magnet

Semakin cepat gerak garis gaya medan magnet atau fluks mengenai konduktor, maka semakin besar pula tegangan induksinya.

Jumlah garis medan magnet (fluks)

Semakin besar jumlah garis gaya medan magnet (fluks) mengenai konduktor maka semakin besar pula induksinya.

Dengan faktor-faktor di atas, kita dapat menyimpulkan bahwa besarnya induksi dipengaruhi oleh kecepatan gerak, jumlah lilitan, dan jumlah garis medan magnet.

Hukum induksi Faraday

Hukum induksi Faraday adalah hukum dasar elektromagnetisme yang memprediksi bagaimana medan magnet berinteraksi dengan rangkaian listrik untuk menghasilkan gaya gerak listrik- fenomena yang disebut sebagai induksi elektromagnetik. Hukum ini adalah prinsip dasar operasi transformator, induktor, dan banyak tipe motor listrik, generator listrik, dan solenoid.

Persamaan Maxwell–Faraday

Adalah generalisasi Hukum Faraday dan membentuk satu dari empat persamaan Maxwell.

Medan magnet

Dalam ilmu Fisika, adalah suatu medan yang dibentuk dengan menggerakan muatan listrik (arus listrik) yang menyebabkan munculnya gaya di muatan listrik yang bergerak lainnya.

Gaya Gerak Listrik (GGL) dalam Kaidah Tangan Kiri

Aturan Tangan Kiri untuk Hukum Faraday. Tanda ΔΦB, perubahan fluks, ditemukan berdasarkan hubungan antara medan magnet B, area loop A, dan n normal ke area itu, sebagaimana diwakili oleh jari-jari tangan kiri.

Jika ΔΦB positif, arah EMF sama dengan jari-jari melengkung (panah kuning). Jika ΔΦB negatif, arah EMF berlawanan dengan panah.

Gaya Gerak Listrik dalam Kaidah Tangan Kanan

Kaidah tangan kanan faradai digunakan untuk menentukan arah arus induksi elektromagnetik.

Kaidah tangan kanan faraday digunakan untuk menentukan arah arus induksi. Caranya hampir menyerupai cara menentukan arah gaya Lorentz, yaitu:

ibu jari menunjukkan arah gerakan kawat penghantar
jari-jari menunjukkan arah medan magnet
arah arus arus ditunjukkan oleh arah telapak tangan

Sebagai contoh dalam suatu pertanyaan / soal latihan Fisika, misalnya:

Sepotong kawat yang panjangnya1 meter bergerak di dalam medan magnet B tesla dengan kecepatan sebesar v m/s, sedemikian rupa sehingga arah gerak kawat memotong garis – garis gaya magnet secara tegak lurus, maka pada ujung – ujung kawat akan timbul GGL induksi yang ….

A.Berbanding terbalik dengan besar kecepatan.
B.Berbanding terbalik dengan besar induksi magnetik.
C.Berbanding terbalik dengan panjang kawat.
D.Tergantung pada arah gerak kawat.
E.Berbanding lurus dengan hambatan kawat.

Jawaban yang benar atas pertanyaan diatas adalah :

Besar GGL induksi
ε = B ℓ v

Contoh Soal Hukum Faraday 1 Dan 2

1. Dalam sebuah percobaan fluks magnetik yang dihasilkan oleh medan magnetik B tegak lurus dengan permukaan seluas A adalah Ф. Apabila ukuran medan magnetik pada percobaan tersebut diperkecil menjadi ½ B dan luas permukaannya di perbesar menjadi 2 A. Jadi, berapakah fluks magnetik yang dihasilkan?

Pembahasan:

Fluks magnetik adalah Ф = B A cos θ = B A cos 0 = B A
Jika medan B’ = 1/2 B dan A’ = 2A
maka fluks magnetiknya Ф’ = B’ A’ = 1/2 B . (2A) = B A = Ф

2. Suatu kumparan memiliki 50 lilitan, fluks magnet dalam kumparan berubah sebesar 5 x 10^-3 weber dalam selang waktu 10 ms. Jadi hitunglah gaya gerak listrik atau (ggl) induksi pada kumparan tersebut!

Pembahasan:

Diketahui

Jumlah lilitan (N) = 50
Selang waktu (Δt) = 10 ms = 10 x 10^-3 second
ΔΦ = 5 x 10^-3 weber

Jadi berapakah gaya gerak listriknya (ɛ)?

Jawaban:

ɛ = -N (ΔΦ/∆t)
ɛ = -50 (5 x 10^-3 wb / 10 x 10^-3)
ɛ = -50 (0,5)
ɛ = -25V

Jadi (ɛ) atau gaya gerak listriknya ialah -25V.

3. Pada sebuah jenis kumparan diketahui memiliki banyak lilitan sejumlah 100 lilitan, fluks magnetiknya mengalami peningkatan dari 1,5 x 10^-4Wb menjadi 3 x 10^-4 Wb dalam selang waktu 0,10 s. Jadi berapakah rata-rata gaya gerak listrik pada kumparan tersebut?

Pembahasan:

Diketahui:

Jumlah lilitan N = 100
Fluks awal φ = 1,5 x 10^-4
Wb Fluks akhir 1,5 x 10^-4
Wb Selang waktu = ∆t = 0,10 s

Pada kasus semacam ini, Anda dapat meninjau ulang tentang gaya gerak listrik induksi yang timbul akibat laju perubahan fluks yang konstan. Untuk menghitung rata-ratanya Anda dapat menggunakan rumus di bawah ini.

Jawaban:

ε = ∆φ / ∆t
ε = – (N) (φ – φ) / ∆t
ε = – 100 (3 x 10^-4 Wb – 1,5 x 10^-4 Wb) / 0,10 s
ε = – 0,15 V

Tanda negatif tersebut pada hasil akhir menunjukkan bahwa fluks induksi berlawanan arah dengan fluks utama.

3. Terdapat sebuah kawat tertutup berbentuk persegi dengan luas 0,02 m² dan kawat tersebut diletakkan pada sebuah bidang datar. Suatu medan magnet sama diberikan kepada bidang tersebut dengan arah menembus bidang secara tegak lurus menjauhi pembaca. Jika medan magnet tersebut diturunkan dengan kecepatan 2 x 10^-4 T/s dan hambatan kawatnya ialah 0,1 Ohm. Maka berapakah besar arah arus induksi yang timbul?

Pembahasan:

Ф = – N (ΔФ / Δt) = – N (ΔBA / Δt)
Ф = – (1) (0,02) (-2 x 10-4) = 4 x 10^-6 volt
I = V / R = (4 x 10^-4) / 0,1 = 4 x 10^-5 A dan arah serah jarum jam.

4. Di temukan pada suatu kumparan terdapat induktansi sebanyak 700 mH. Jadi berapakah besar gaya gerak listrik, jika induksi yang dibangkitkan dalam kumparan itu saat ada perubahan arus listrik dari 200 mA menjadi 80 mA dalam waktu 0,02 sekon adalah?

Pembahasan:

ɛ = -L (ΔI/∆t)
ɛ = ( – 0,7) . (0,12 / 0,02)
ɛ = ( – 0,7) . ( – 6)
ɛ = 4,2 V

5. Ditemukan sebuah kumparan dengan jumlah lilitan 200 yang berada dalam suatu medan magnet. Kumparan tersebut mengalami perubahan fluks magnet dari 6 x 10^-4 Wb menjadi 1 x 10^-4 Wb dalam waktu 0,02 s. Maka besar gaya gerak listrik induksi yang timbul antara ujung- ujung kumparan ialah?

Pembahasan:

ɛ = -N (ΔΦ/∆t)
ɛ = – 200 (1 x 10^-4 x 6 x 10^-4 ) : 0,02
= – 200 (-5 x 10^-4 : 2 x 10^-2= – 200 ( – 2,5 x 10^-2)
= 500 x 10^-2= 5 V

Bacaan Lainnya

Unduh / Download Aplikasi HP Pinter Pandai

Respons “Ooo begitu ya…” akan lebih sering terdengar jika Anda mengunduh aplikasi kita!

Siapa bilang mau pintar harus bayar? Aplikasi Ilmu pengetahuan dan informasi yang membuat Anda menjadi lebih smart!

Sumber bacaan: Physics Classroom, Tutor Vista

Hukum Faraday 1 dan 2 | Hukum Induksi Faraday , Rumus, Soal dan Jawaban

Hukum Faraday

Rumus Hukum Faraday

Fluks magnetik didefinisikan dengan integral permukaan:

Hukum Faraday juga menyatakan bahwa gaya gerak listrik sama dengan perubahan fluks magnetik tiap waktu:

Untuk kawat yang terdiri dari N lilitan yang identik, Hukum Faraday menyatakan bahwa

Rumus Hukum Faraday 1 Dan 2

Rumus Hukum Faraday untuk menghitung suatu gaya gerak listrik maka, rumus yang digunakan secara sistematis ialah sebagai berikut:

Selain Hukum Faraday di atas, ada hukum lain yang digunakan yaitu dapat dirumuskan menjadi

Bunyi Hukum Farday 1 Dan 2

Bunyi Hukum Faraday 1

Bunyi Hukum Faraday 2

Faktor-Faktor Yang Mempengaruhi Besar Kecilnya (GGL: Gaya Gerak Listrik)

Jumlah lilitan pada kumparan

Kecepatan gerak medan magnet

Jumlah garis medan magnet (fluks)

Hukum induksi Faraday

Persamaan Maxwell–Faraday

Medan magnet

Gaya Gerak Listrik (GGL) dalam Kaidah Tangan Kiri

Gaya Gerak Listrik dalam Kaidah Tangan Kanan

Kaidah tangan kanan faraday digunakan untuk menentukan arah arus induksi. Caranya hampir menyerupai cara menentukan arah gaya Lorentz, yaitu:

Sebagai contoh dalam suatu pertanyaan / soal latihan Fisika, misalnya:

Contoh Soal Hukum Faraday 1 Dan 2

1. Dalam sebuah percobaan fluks magnetik yang dihasilkan oleh medan magnetik B tegak lurus dengan permukaan seluas A adalah Ф. Apabila ukuran medan magnetik pada percobaan tersebut diperkecil menjadi ½ B dan luas permukaannya di perbesar menjadi 2 A. Jadi, berapakah fluks magnetik yang dihasilkan?

2. Suatu kumparan memiliki 50 lilitan, fluks magnet dalam kumparan berubah sebesar 5 x 10^-3 weber dalam selang waktu 10 ms. Jadi hitunglah gaya gerak listrik atau (ggl) induksi pada kumparan tersebut!

3. Pada sebuah jenis kumparan diketahui memiliki banyak lilitan sejumlah 100 lilitan, fluks magnetiknya mengalami peningkatan dari 1,5 x 10^-4Wb menjadi 3 x 10^-4 Wb dalam selang waktu 0,10 s. Jadi berapakah rata-rata gaya gerak listrik pada kumparan tersebut?

4. Di temukan pada suatu kumparan terdapat induktansi sebanyak 700 mH. Jadi berapakah besar gaya gerak listrik, jika induksi yang dibangkitkan dalam kumparan itu saat ada perubahan arus listrik dari 200 mA menjadi 80 mA dalam waktu 0,02 sekon adalah?

5. Ditemukan sebuah kumparan dengan jumlah lilitan 200 yang berada dalam suatu medan magnet. Kumparan tersebut mengalami perubahan fluks magnet dari 6 x 10^-4 Wb menjadi 1 x 10^-4 Wb dalam waktu 0,02 s. Maka besar gaya gerak listrik induksi yang timbul antara ujung- ujung kumparan ialah?

Bacaan Lainnya

Unduh / Download Aplikasi HP Pinter Pandai

Asteroid Ryugu mengandung setidaknya 15 asam amino

Fisika Partikel | Definisi, Contoh dan Penjelasan

Radiasi Nuklir | Dari mana asalnya?

Tinggalkan Balasan Batalkan balasan

Hukum Faraday 1 dan 2 | Hukum Induksi Faraday , Rumus, Soal dan Jawaban

Hukum Faraday

Rumus Hukum Faraday

Fluks magnetik didefinisikan dengan integral permukaan:

Hukum Faraday juga menyatakan bahwa gaya gerak listrik sama dengan perubahan fluks magnetik tiap waktu:

Untuk kawat yang terdiri dari N lilitan yang identik, Hukum Faraday menyatakan bahwa

Rumus Hukum Faraday 1 Dan 2

Rumus Hukum Faraday untuk menghitung suatu gaya gerak listrik maka, rumus yang digunakan secara sistematis ialah sebagai berikut:

Selain Hukum Faraday di atas, ada hukum lain yang digunakan yaitu dapat dirumuskan menjadi

Bunyi Hukum Farday 1 Dan 2

Bunyi Hukum Faraday 1

Bunyi Hukum Faraday 2

Faktor-Faktor Yang Mempengaruhi Besar Kecilnya (GGL: Gaya Gerak Listrik)

Jumlah lilitan pada kumparan

Kecepatan gerak medan magnet

Jumlah garis medan magnet (fluks)

Hukum induksi Faraday

Persamaan Maxwell–Faraday

Medan magnet

Gaya Gerak Listrik (GGL) dalam Kaidah Tangan Kiri

Gaya Gerak Listrik dalam Kaidah Tangan Kanan

Kaidah tangan kanan faraday digunakan untuk menentukan arah arus induksi. Caranya hampir menyerupai cara menentukan arah gaya Lorentz, yaitu:

Sebagai contoh dalam suatu pertanyaan / soal latihan Fisika, misalnya:

Contoh Soal Hukum Faraday 1 Dan 2

2. Suatu kumparan memiliki 50 lilitan, fluks magnet dalam kumparan berubah sebesar 5 x 10-3 weber dalam selang waktu 10 ms. Jadi hitunglah gaya gerak listrik atau (ggl) induksi pada kumparan tersebut!

3. Pada sebuah jenis kumparan diketahui memiliki banyak lilitan sejumlah 100 lilitan, fluks magnetiknya mengalami peningkatan dari 1,5 x 10-4 Wb menjadi 3 x 10-4 Wb dalam selang waktu 0,10 s. Jadi berapakah rata-rata gaya gerak listrik pada kumparan tersebut?

4. Di temukan pada suatu kumparan terdapat induktansi sebanyak 700 mH. Jadi berapakah besar gaya gerak listrik, jika induksi yang dibangkitkan dalam kumparan itu saat ada perubahan arus listrik dari 200 mA menjadi 80 mA dalam waktu 0,02 sekon adalah?

5. Ditemukan sebuah kumparan dengan jumlah lilitan 200 yang berada dalam suatu medan magnet. Kumparan tersebut mengalami perubahan fluks magnet dari 6 x 10-4 Wb menjadi 1 x 10-4 Wb dalam waktu 0,02 s. Maka besar gaya gerak listrik induksi yang timbul antara ujung- ujung kumparan ialah?

Bacaan Lainnya

Unduh / Download Aplikasi HP Pinter Pandai

Asteroid Ryugu mengandung setidaknya 15 asam amino

Fisika Partikel | Definisi, Contoh dan Penjelasan

Radiasi Nuklir | Dari mana asalnya?

Tinggalkan Balasan Batalkan balasan

2. Suatu kumparan memiliki 50 lilitan, fluks magnet dalam kumparan berubah sebesar 5 x 10^-3 weber dalam selang waktu 10 ms. Jadi hitunglah gaya gerak listrik atau (ggl) induksi pada kumparan tersebut!

3. Pada sebuah jenis kumparan diketahui memiliki banyak lilitan sejumlah 100 lilitan, fluks magnetiknya mengalami peningkatan dari 1,5 x 10^-4Wb menjadi 3 x 10^-4 Wb dalam selang waktu 0,10 s. Jadi berapakah rata-rata gaya gerak listrik pada kumparan tersebut?

5. Ditemukan sebuah kumparan dengan jumlah lilitan 200 yang berada dalam suatu medan magnet. Kumparan tersebut mengalami perubahan fluks magnet dari 6 x 10^-4 Wb menjadi 1 x 10^-4 Wb dalam waktu 0,02 s. Maka besar gaya gerak listrik induksi yang timbul antara ujung- ujung kumparan ialah?