Faktor-Faktor Penyebab Timbulnya Ggl Induksi
3. Faktor-Faktor Penyebab Timbulnya Ggl Induksi
Penyebab utama timbulnya ggl induksi adalah terjadinya perubahan fluks magnetik yang dilingkupi oleh
suatu loop kawat. Besarnya fluks magnetik telah dinyatakan pada persamaan (6.1). Dengan demikian, ada tiga faktor
penyebab timbulnya ggl pada suatu kumparan, yaitu:
a. perubahan luas bidang kumparan ( A),
b. perubahan orientasi sudut kumparan θ terhadap
+ Δv
medan,
c. perubahan induksi magnetik.
B (keluar) vt Δ
a. Ggl Induksi akibat Perubahan Luasan Kumparan dalam Medan
Gambar 6.3 Perubahan luasan kumparan karena
Gambar 6.3 memperlihatkan induksi ggl elektro-
pergerakan batang
magnetik. Kita asumsikan medan B tegak lurus terhadap
penghantar pada konduktor U.
permukaan yang dibatasi sebuah konduktor berbentuk U. Sebuah konduktor lain yang dapat bergerak dengan kecepatan v dipasang pada konduktor U. Dalam waktu
Δ t konduktor yang bergerak tersebut menempuh jarak: Δ x = v . Δ t ................................................................. (6.5)
Sehingga, luas bidang kumparan bertambah sebesar: Δ A = l. Δ x = l .v . Δ t .............................................. (6.6) Berdasarkan Hukum Faraday, akan timbul ggl induksi
yang besarnya dinyatakan dalam persamaan berikut ini. ε= ΔΦ B
Δ t ε= B . Δ A
Bab 6 Induksi Elektromagnetik
Dengan substitusi persamaan (6.6), maka akan diperoleh:
B . l . v . Δ ε= t
ε = B.l.v ................................................................ (6.9) Persamaan (6.9) hanya berlaku pada keadaan
B, l, dan v
saling tegak lurus.
Contoh Soal Sebuah kawat yang panjangnya 2 m bergerak tegak lurus pada medan magnetik
dengan kecepatan 12 m/s, pada ujung-ujung kawat timbul beda potensial 1,8 V. Tentukan besarnya induksi magnetik! Penyelesaian: Diketahui: l = 2 m; v = 12 m/s; ε
= 1,8 volt
Ditanya:
B = ... ? Jawab: Karena V ⊥
B, maka besar induksi magnetiknya adalah: ε = B.l.v 1,8 = B × 2 × 12 1,8 = 24 B
B = 0,075 T
b. Ggl Induksi Akibat Perubahan Orientasi Sudut Kumparan θ terhadap Medan
B dan arah bidang normal dapat menyebabkan timbulnya ggl induksi, yang besarnya dapat ditentukan melalui persamaan (6.4).
Perubahan sudut antara induksi magnetik
Karena nilai
B dan A konstan, maka akan diperoleh: ε = -NBA d cos θ ................................................ (6.10)
dt
Jika laju perubahan cos θ tetap, persamaan (6.10) menjadi:
ε = -NBA θ (cos )
⎡ cos θ 2 − cos θ ε = -NBA ⎤ 1
t 2 − t 1 ⎥⎦
Dengan θ 1 dan θ 2 masing-masing menyatakan sudut awal dan sudut akhir antara arah normal bidang dengan arah induksi.
Fisika XII untuk SMA/MA
Uji Kemampuan 6.2
Suatu batang konduktor meluncur pada rel yang berada dalam suatu medan magnetik dengan kecepatan 8 m/s. Induksi magnetik yang terjadi sebesar 0,6 T. Panjang penghantar tersebut 15 cm, dan hambatan total rangkaiannya 25 Ω . Jika dianggap bahwa tahanan batang dan relnya dapat diabaikan, tentukan:
a. ggl induksi dalam rangkaian,
b. arus dalam rangkaian,
c. gaya yang dibutuhkan untuk menggerakkan batang tadi dengan kecepatan konstan!
c. Ggl Induksi Akibat Perubahan Induksi Magnetik Perubahan induksi magnetik juga dapat menimbulkan
ggl induksi pada luasan bidang kumparan yang konstan, yang dinyatakan sebagai berikut:
B ε= d N = - N ( BA cos θ
dt dt
ε = -NA cos dB θ .............................................. (6.12) dt
Untuk laju perubahan induksi magnetik tetap, persamaan (6.12) menjadi: Δ ε = -NA cos B
Δ ............................................. (6.13) t ⎛ B 2 − B 1 ε = -NA cos ⎞ θ
Contoh Soal Medan magnet B=( 5 2 sin 20 t ) tesla menembus tegak lurus kumparan seluas
100 cm 2 yang terdiri atas 50 lilitan dan hambatan kumparan 5 ohm. Berapakah kuat arus induksi maksimum yang timbul pada kumparan?
Penyelesaian:
Diketahui: B= 5 2 sin 20 t
I maksimum = ... ? Jawab:
ε = -NA dB = (-50)(10 -2 ) d ( 5 2 sin 20 t) = -(50 × 10 -2 )(100 2 )cos 20 t dt -1
dt
= -(5 × 10 )(100 2 )cos 20 t = -50 2 cos 20 t
ε bernilai maksimum, jika cos 20t = 1, sehingga:
ε maksimum = - 50 2 volt, maka akan diperoleh:
I = maks = 50 maks 2 = 10 2 A
Bab 6 Induksi Elektromagnetik