Umiatin, M.Si Jurusan Fisika UNJ HUKUM FARADAY DAN INDUKTANSI Umiatin, M.Si Jurusan Fisika UNJ

Outline : Hukum Faraday Ggl Gerak Hukum Lens Ggl Induksi dan Medan Listrik Generator dan Motor Arus Edy Persamaan Maxwell

Review : Q yang diam  E konstant Q bergerak  E berubah  B konstan (eksperimen Hans C Oersted) Bagaimana jika B yang berubah ?

Michael Faraday (1791-1867) seorang ahli eksperimen Fisika Michael Faraday (1791-1867) seorang ahli eksperimen Fisika. Kontribusi terbesarnya dalam hal penemuan ggl induksi, motor listrik, generator listrik dan transformator

1. Hukum Faraday Sebuah loop dihubungkan dgn ammeter dan magnet digerakkan Muncul arus walau tidak ada baterai Arus yg muncul disebut arus induksi. Ggl yang muncul disebut ggl induksi

Percobaan Faraday Ring besi dililiti dua koil, primer dihubungkan dgn sumber arus, sekunder dgn ammeter Sesaat ketika saklar dihubungkan, ammeter terdefleksi, lalu ke nol Sesaat ketika diputus terdefleksi kearah berbeda lalu ke nol Bila arus steady, jarum di nol

Kesimpulan Arus induksi dihasilkan ketika terjadi perubahan medan magnetik Hukum Faraday : “ggl induksi yang dihasilkan dalam rangkaian sebanding dengan kecepatan perubahan flux magnet di dalam rangkaian tersebut” Secara Matematik ditulis :

Bila B uniform melalui loop seluas A, maka flux magnetik bergantung B A cos  Sehingga ggl : Untuk menghasilkan ggl dengan cara : B dirubah terhadap waktu A dirubah terhadap waktu Sudut antara A dan B dirubah terhadap waktu Kombinasinya

2. Ggl gerak Ggl gerak : dihasilkan oleh konduktor yg digerakkan dalam medan magnetik serbasama Muatan akan mengalami gaya magnet sebesar qvB Terjadi polarisasi muatan sehingga terdapat medan listrik internal dalam konduktor dan muatan mengalami gaya listrik qE

Konduktor berupa rangkaian tertutup untuk mengamati arus induksi. qE = qvB E = vB Karena V = E L Maka V = BLv Apabila luas loop : Lx maka  = B.A = BLx

Contoh : Sebuah konduktor panjang L digerakkan pada rel licin seperti pada gambar dengan kecepatan awal vi dan massanya m. Batang berada pada medan magnet homogen B. Tentukan kecepatan sebagai fungsi waktu ! a. Melalui penerapan Hk Newton b. Melalui penerapan konsep energi

3. Hukum Lenz Pada Hukum Faraday tanda aljabar negatif . Arti fisisnya tanda - dijelaskan dgn Heinrich Lenz. Hukum Lenz :”arus induksi yang dihasilkan pada loop haruslah menghasilkan medan magnetik yg berlawanan dengan perubahan flux magnetik yg dicakup oleh loop tersebut” Ketika batang digerakan ke kanan, flux magnetik bertambah sehingga medan magnetik yang dihasilkan harus mengurangi. Dan sebaliknya

4. Medan listrik induksi Perubahan fluks magnetik menyebabkan Ggl induksi dan arus Induksi. Arus terkait dng pergerakan muatan listrik. Adanya muatan listrik mengindikasikan medan listrik. B yang berubah  Medan Listrik Induksi Ggl induksi pada gb disamping : Gaya yang dialami muatan listrik :

3. Generator Listrik

Prinsip Kerja Generator AC Energi untuk memutar loop antara lain berasal dari air terjun dan uap hasil pembakaran bahan bakar yang digunakan untuk memutar turbin. Loop berputar di dalam medan B sehingga flux B di dalam loop akan bervariasi thd waktu. Ini akan menghasilkan Ggl induksi dan Arus Induksi Ujung loop dihubungkan dengan cincin yang dapat berputar jika loop berputar. Fungsinya sbg penghubung dengan rangkaian luar.

Secara Matematik

5. Arus Eddy Adalah : Arus induksi yang timbul pada logam yang digerakkan di dalam B. Arah arus sesuai dengan kaidah Lenz

6. Persamaan Maxwell Dasar teori elektromagnetik Memprediksi cepat rambat gel EM : c =1/√oo = 3 x 108 m/s Empat persamaan Maxwell : Hk Gauss utk Listrik Hk Gauss utk magnet Hk Faraday Hk Ampere-Maxwell

Induktansi Diri 1.Apa yang dimaksud dengan induktansi diri ? 2.Sebuah kumparan memiliki induktansi diri sebesar 3 mH. Arus yang melalui kumparan tersebut berubah dari 0.2 A sampai 1.5 A selama 0.2 sekon. Hitung ggl induksi rata – rata pada kumparan selama waktu tersebut !

3. Hitung besarnya induktansi pada rangkaian RL dimana R = 0 3.Hitung besarnya induktansi pada rangkaian RL dimana R = 0.5 ohm dan arusnya meningkat sebesar seperempatnya dari arus awalnya dalam waktu 1.5 sekon.