Bab 9 Induksi Elektromagnetik TEE 2303 Abdillah, S.Si, MIT Jurusan Teknik Elektro Fakultas Sains dan Teknologi UIN Suska Riau

Tujuan Setelah mempelajari bab ini mahasiswa seharusnya memahami: Hukum Faraday dan Hukum Lenz Tegangan gerak elektrik Gerakan Medan Listrik Induksi dan Arus Pusaran

Eksperimen Induksi

Fakta Induksi Elektromagnetik Jika fluks magnetik yang melalui sebuah rangkaian berubah, maka (secara induksi) timbul sebuah tge induksi dan sebuah arus induksi dalam rangkaian tersebut.

Hukum Induksi Faraday Jika medan magnetik B adalah homogen pada sebuah luas A yang datar, maka B = B . A = BA cos  Tge induksi dalam sebuah simpal tertutup adalah negatif perubahan fluks magnetik yang melalui simpal tersebut terhadap waktu.

Contoh Soal 1 Dalam gambar medan magnetik di antara kutub magnetik itu homogen tapi besarnya bertambah dengan kecepatan sebesar 0,02 T/s. Luas simpal konduktor dalam medan itu adalah 120 cm2, dan hambatan total rangkaian itu termasuk galvanometer adalah 5,0 . Carilah tge induksi dan arus induksi pada rangkaian.

Penyelesaian

Arah TGE Induksi Arah tge atau arus induksi dapat dicari dengan cara sbb: Definisikan arah positif untuk luas vektor A Dari arah A dan medan magnetik B, tentukan tanda fluks magnetik B dan kecepatan perubahannya dB/dt Tentukan tanda tge induksi. Jika fluks semakin bertambah sehingga dB/dt positif, maka tge induksi adalah negatif. Jika fluks semakin berkurang sehingga dB/dt negatif, maka tge induksi adalah positif. Akhirnya, tentukan arah tge induksi dengan menggunakan aturan tangan kanan. Jika tge induksi positif, maka arah tge sama seperti jari-jari yang diputarkan. Jika tge induksi negatif, maka arah tge berlawanan arah jari-jari yang diputarkan.

Arah TGE Induksi

Contoh Soal 2 Seutas koil kawat yang mengandung 500 simpal lingkaran dengan jari-jari 4,00 cm ditempatkan dalam medan magnetik homogen pada sudut 600 dengan bidang koil. Medan itu berkurang dengan kecepatan sebesar 0,2 T/s. Berapakah besar dan kemana arah tge induksi itu?

Penyelesaian

Penyelesaian

Hukum Lenz Arah sebarang efek induksi magnetik adalah sedemikian rupa sehingga menentang perubahan efek itu.

Tegangan Gerak Elektrik Gerakan Contoh Soal 3 Misalkan panjang L adalah 0,1 m, kecepatan v adalah 2,5 m/s, hambatan total simpal adalah 0,03  dan B adalah 0,6 T. Carilah ε, arus induksi, dan gaya yang bekerja pada batang tsb.

Tegangan Gerak Elektrik Gerakan ε = vBL = (2,5 m/s)(0,6 T)(0,1 m) = 0,15 V Arus I dalam simpal adalah I = ε/R = (0,15 V)/(0,03 ) = 5 A F = ILB = (5 A)(0,1 m)(0,6 T) = 0,30 N.

Medan Listrik Induksi

Medan Listrik Induksi Bila sebuah tge diinduksi oleh sebuah fluks magnetik yang berubah-ubah melalui sebuah lintasan tertutup stasioner, maka terdapat sebuah medan listrik induksi E yang asalnya nonelektrostatik sehingga Medan ini adalah nonkonservatif, dan tidak dapat diasosiasikan dengan sebuah potensial.

Arus Pusaran

Arus Pusaran Bila sebuah sebuah potongan gumpalan material konduksi, seperti sebuah logam, berada dalam sebuah medan magnetik yang berubah-ubah atau bergerak melalui sebuah medan, maka arus yang dinamakan arus pusaran diinduksi dalam volume material tersebut.

Persamaan Maxwell Hubungan antara medan listrik dan medan magnetik dan sumbernya dapat dinyatakan dalam empat persamaan Maxwell. 20

Tugas Terstruktur Sebuah koil segi empat siku-siku yang dililit secara rapat terdiri atas 80 lilitan dan mempunyai dimensi sebesar 4,00 cm dan mengangkut arus 0,500 A. Berapakah besarnya medan magnetik: a) di pusat koil tersebut? b) di sebuah titik pada sumbu koil 8,00 cm dari pusat koil? (Soal no. 1 Bab 30 Young dan Freedman)

Tugas Terstruktur Sebuah batang yang panjangnya 12,0 cm bergerak dengan laju konstan sebesar 4,50 m/s dalam arah yang diperlihatkan dalam gambar 30-13a. Tge induksi adalah 0,45 V. a) Berapakah besarnya medan magnetik itu? b) Titik yang manakah yang berada pada potensial yang lebih tinggi, a atau b ? (Soal no. 20 Bab 30 Young dan Freedman)

Tugas Terstruktur Sebuah solenoida tipis yang panjang mempunyai 900 lilitan per meter dan jari-jari 2,50 cm. Arus dalam solenoida itu semakin bertambah pada kecepatan homogen sebesar 60,0 A/s. Berapakah besarnya medan listrik induksi di sebuah titik di dekat pusat solenoida dan a) 0,500 cm dari sumbu solenoida itu? b) 1,00 cm dari sumbu solenoida itu? (Soal no. 21 Bab 30 Young dan Freedman)