147
Fisika SMAMA XII
Ggl induksi karena adanya perubahan sudut antara arah medan magnet
dengan garis normal bidang kumparan merupakan dasar dari dibuatnya
dinamo atau
generator. Secara matematik besarnya ggl dapat
dituliskan dalam persamaan : ε =
= Apabila kumparan diputar dengan laju anguler
ω maka dalam selang waktu
t sekon, garis normal bidang kumparan telah menempuh sudut sebesar
θ = ωt sehingga : ε =
= -BAN
ω -sin ωt = BAN ω sin ωt ε = ε
Max
sin ωt
.... 5.8 dengan
ε
Max
= BAN ω
di mana : ε
= ggl induksi Volt B
= induksi magnetik Wb.m
-2
A = luas bidang kumparan m
2
N = jumlah lilitan kumparan
ω = laju anguler rad.s
-1
ε
M a x
= ggl induksi maksimum Volt t
= lamanya kumparan berputar
Sebuah generator memiliki luas bidang kumparan 200 cm
2
, yang terdiri atas 2000 lilitan, berada dalam medan magnetik tetap 5.10
-3
T. Apabila kumparan diputar pada kecepatan sudut sebesar 500 rads, tentukan
berapa volt ggl maksimum yang dihasilkan oleh generator tersebut?
Contoh Soal
Gambar 5.6
Prinsip kerja generator
U S
R
Fisika SMAMA XII
148
Penyelesaian : Diketahui
: B = 5.10
-3
T A = 200 cm
2
= 2 x 10
-2
m
2
N = 2000 llt ω = 500 rad.s
-1
Ditanyakan : ε
Max
= ? Jawab
: ε
Max
= BAN ω = 5.10
-3
x 2.10
-2
x 2000 x 500 = 100 volt Jadi, GGL maksimal yang dihasilkan generator adalah 100 volt.
Terjadinya gaya gerak listrik pada ujung-ujung suatu kumparan apabila pada kumparan itu terjadi perubahan fluks magnetik yang dilingkupi
kumparan tersebut. Agar terjadi perubahan fluks magnetik yang dilingkupi kumparan maka harus ada gerakan relatif antara kumparan dengan mag-
net tetap. Buatlah sebuah generator listrik serta tuliskan prinsip kerjanya. Presentasikan hasil karyamu di depan kelas
Soal Latihan :
1. Sebuah generator yang memiliki luas bidang kumparan
50 cm
2
, dengan 2000 lilitan dan induksi magnet sebesar 0,2 Wbm
2
. Apabila pada ujung-ujung kumparan kawat timbul ggl induksi maksimum sebesar 200 volt. Hitunglah
kecepatan sudut putaran generator tersebut 2.
Sebuah generator yang memiliki luas bidang kumparan A, jumlah lilitannya N, dan kata medan magnet tetapnya B.
Apabila diputar dengan kecepatan sudut 1000 rads menghasilkan ggl maksimum sebesar 250 volt. Apabila
luas penampang bidang kumparan dan induksi magnetnya dibuat menjadi dari semula dan jumlah
lilitannya tetap. Tentukan berapa kecepatan sudut putaran generator tersebut agar tetap timbul ggl induksi
maksimum sebesar 250 volt
Wawasan Produktivitas : Etos Kerja
149
Fisika SMAMA XII
B. Hukum Lenz
Berdasarkan hukum Faraday, telah kita ketahui bahwa perubahan fluks magnetik akan menyebabkan timbulnya
beda potensial antara ujung kumparan. Apabila kedua ujung kumparan itu dihubungkan dengan suatu penghantar yang
memiliki hambatan tertentu akan mengalir arus yang disebut arus induksi dan beda potensial yang terjadi disebut ggl induksi.
Faraday pada saat itu baru dapat menghitung besarnya ggl induksi yang terjadi, tetapi belum menentukan ke mana arah
arus induksi yang timbul pada rangkaiankumparan. Arah arus induksi yang terjadi baru dapat dijelaskan oleh
Friederich Lenz
pada tahun 1834 yang lebih dikenal dengan hukum Lenz.
Bunyi hukum Lenz adalah sebagai berikut :
Hukum
Jika ggl induksi timbul pada suatu rangkaian, maka arah arus induksi yang dihasilkan sedemikian rupa sehingga
menimbulkan medan magnetik induksi yang menentang perubahan medan magnetik arus induksi berusaha
mempertahankan fluks magnetik totalnya konstan.
Untuk lebih memahami hukum Lenz, perhatikan
Gambar 5.7
. Ketika kedudukan magnet dan kumparan diam, tidak ada perubahan fluks magnet dalam kumparan.
Tetapi ketika kutub utara magnet digerakkan mendekati
kumparan, maka timbul perubahan fluks magnetik. Dengan demikian pada kumparan akan timbul fluks magnetik yang
menentang pertambahan fluks magnetik yang menembus kumparan. Oleh karena itu, arah fluks induksi harus
Gambar 5.7
Arah arus induksi berdasarkan hukum Lenz a magnet mendekati kumparan, b magnet menjauhi kumparan.
a b
I I
Fisika SMAMA XII
150
berlawanan dengan fluks magnetik. Dengan demikian fluks total yang dilingkupi kumparan selalu konstan. Begitu juga
pada saat magnet digerakkan menjauhi kumparan, maka akan terjadi pengurangan fluks magnetik dalam kumparan,
akibatnya pada kumparan timbul fluks induksi yang menentang pengurangan fluks magnet, sehingga selalu fluks
totalnya konstan. Arah arus induksi dapat ditentukan dengan aturan tangan kanan yaitu jika arah ibu jari menyatakan arah
induksi magnet maka arah lipatan jari-jari yang lain menyatakan arah arus.
Perhatikan gambar di samping ini
Apabila magnet digerakkan mendekati kumparan, tentukan
ke mana arah arus listrik yang terjadi pada hambatan R
Penyelesaian : Karena magnet digerakkan men-
dekati kumparan, maka pada kumparan akan timbul ggl induksi yang menyebabkan timbulnya arus
induksi pada kumparan, sehingga menyebabkan timbul medan magnet yang menentang medan magnet tetap, maka arah arus dalam kumparan
hambatan dari B ke A.
Contoh Soal
Sebuah generator memiliki luas penampang sebesar A cm
2
, jumlah lilitan kawatnya N lilitan dan kuat induksi magnetnya B Wbm
2
diputar dengan kecepatan sudut 1800 rpm sehingga menghasilkan tegangan maksimum
sebesar 250 Volt. Apabila luas penampang kawat dijadikan ½A, lilitan kawatnya menjadi 2 N dan induksi magnetnya menjadi ¼B.
Tentukan berapa rpm kecepatan sudut putaran generator tersebut agar tetap menghasilkan tegangan maksimum sebesar 250 Volt?
Life Skills : Kecakapan Personal