Docstoc

Gaya Gerak Listrik Induksi GGL laela

Document Sample
Gaya Gerak Listrik Induksi GGL laela Powered By Docstoc
					        Gaya Gerak Listrik Induksi GGL, Medan Magnet
                  menimbulkan Arus Listrik




       Michael Faraday (1791-1867), seorang ilmuwan berkebangsaan Inggris,
membuat hipotesis (dugaan) bahwa medan magnet seharusnya dapat menimbulkan
arus listrik. Untuk membuktikan kebenaran hipotesis Faraday.

        Berdasarkan percobaan, ditunjukkan bahwa gerakan magnet di dalam
kumparan menyebabkan jarum galvanometer menyimpang. Jika kutub utara magnet
digerakkan mendekati kumparan, jarum galvanometer menyimpang ke kanan. Jika
magnet diam dalam kumparan, jarum galvanometer tidak menyimpang. Jika kutub
utara magnet digerakkan menjauhi kumparan, jarum galvanometer menyimpang ke
kiri. Penyimpangan jarum galvanometer tersebut menunjukkan bahwa pada kedua
ujung kumparan terdapat arus listrik. Peristiwa timbulnya arus listrik seperti itulah
yang disebut induksi elektromagnetik. Adapun beda potensial yang timbul pada
ujung kumparan disebut gaya gerak listrik (GGL) induksi.

      Terjadinya GGL induksi dapat dijelaskan seperti berikut. Jika kutub utara
magnet didekatkan ke kumparan. Jumlah garis gaya yang masuk kumparan makin
banyak. Perubahan jumlah garis gaya itulah yang meny ebabkan terjadinya
penyimpangan jarum galvanometer. Hal yang sama juga akan terjadi jika magnet
digerakkan keluar dari kumparan. Akan tetapi, arah simpangan jarum galvanometer
berlawanan dengan penyimpangan semula. Dengan demikian, dapat disimpulkan bahwa
penyebab timbulnya GGL induksi adalah perubahan garis gaya magnet yang dilingkupi
oleh kumparan.
      Menurut Faraday, besar GGL induksi pada kedua ujung kumparan sebanding
dengan laju perubahan fluks magnetik yang dilingkupi kumparan. Artinya, makin
cepat terjadinya perubahan fluks magnetik, makin besar GGL induksi yang timbul.
Adapun yang dimaksud fluks nmgnetik adalah banyaknya garis gaya magnet yang
menembus suatu bidang.
                   INDUKSI ELEKTROMAGNETIK
                         PENDAHULUAN
       Dalam pembahasan mengenai medan magnet telah dijelaskan bahwa :
- Arus listrik dapat menghasilkan medan magnetik
- Medan magnetik mengerjakan gaya pada kawat berarus listrik atau pada muatan
bergerak.
       Sekitar abad ke-19 kedua pernyataan itu menimbulkan pertanyaan : “jika arus
listrik menghasilkan medan
megnetik apakah medan magnetik dapat menghasilkan arus listrik ?”. Melalui
serangkaian percobaan,
       Michael Faraday (1791-1867) berhasil menunjukkan bahwa sesungguhnya
memang arus listrik dapat dihasilkan dari perubahan medan magnetik. Peristiwa
dihasilkannya arus listrik akibat perubahan medan magnetik ini dinamakan induksi
elektromagnetik, sedangkan arus yang dihasilkan dari induksi elektrobagnetik
dinamakan arus induksi.



PERCOBAAN FARADAY
Gambar dibawah melukiskan percobaan yang dilakukan oleh Faraday untuk
menunjukkan adanya
peristiwa induksi elektromagnetik.




Pada waktu melakukan percoaan ini Faraday melihat beberapa keanehan, yaitu :
- Begitu saklar ditutup, jarum galvanometer menyimpang besar sekali. Setelah
waktu yang singkat sekali, jarum galvanometer kembali menunjukkan angka
nol,walaupun arus dalam kumparan P tetap mengalir.
- Ketika arus sedang mengalir dengan stabil pada kumparan P lalu tiba-tiba saklar
dibuka, terlihat jarum galvanometer menyimpang lagi. Namun arah simpangannya kali
ni berlawanan dengan arah simpangan semula. Simpangan ini juga terjadi dalam
waktu yang sangat singkat. Setelah itu jarum kembali menunjukkan angka nol.
Setelah mengamati lebih teliti lagi, Faraday membuat beberapa kesimpulan,
diantaranya :
- Perubahan medan megnetik yang memasuki suatu kumparan dapat menimbulkan
arus pada
kumparan itu.
- Medan magnetik yang besarnya tetap tidak akan menimbulkan arus listrik.
Untuk menopang kesimpulannya bahwa arus listrik disebabkan oleh perubahan
medan magnetik,



       Faraday melakukan percobaan lebih lanjut seperti gambar berikut :
a) Batang magnet diam terhadap kumparan. Ternyata jarum galvanometer tidak
bergerak. Ini menunjukkan bahwa tidak ada arus yang mengalir

b) Batang magnet digerakkan mendekati kumparan dengan kecepatan v. Ternyata
jarum
galvanometer menyimpang.
c) Batang magnet diletakkan didekat kumparan. Jarum galvanometer kembali diam.

d) Batang magnet digerakkan menjauhi kumparan. Ternyata jarum galvanometer
kembali bergerak tapi arah simpangannya berlawanan dengan arah simpangan ketika
magnet digerakkan mendekati kumpatan.

      Percobaan ini mebuat Faraday yakin akan kesimpulannya bahwa arus induksi
pada suatu loop atau suatu kumparan dapat dihasilkan pleh perubahan medan
magnetik yang memasuki loop atau kumparan itu. Kesimpulan ini juga berlaku untuk
semua perubahan medan magnetik baik yang berasal dari kumparan yang bergerak
maupun dari magnet yang bergerak.
TEGANGAN INDUKSI


      Seperti yang kita ketahui, arus listrik mengalir karena ada tegangan. Arus
induksi yang dihasilkan pada percobaan Faraday juga berasal dari suatu tegangan
yang dinamakan tegangan induksi atau ggl induksi. Dengan menggunakan istilah
tegangan induksi, kesimpulan Faraday dapat dinyatakan dalam kalimat berikut :

  ”Perubahan medan magnet dalam suatu loop akan menimbulkan tegangan induksi”

Kalimat diatas dikenal dengan hukum Faraday.



      Besar Tegangan Induksi

Faraday mencoba mencari faktor-faktor yang mempengaruhi besar tegangan
induksi. Untuk itu ia
melakukan dua macam percobaan yang akan dijelaskan dibawah ini.

  A.Percobaan pertama dilakukan dengan menggerakkan batang magnet pada suatu
  loop atau kumparan yang diam. Faraday mengamati bahwa besarnya tegangan
  induksi yang timbul ketika batang magnet digerakkan dalam suatu loop
  dipengaruhi oleh 2 hal, yaitu :
   1. Laju perubahan medan magnetik . Semakin cepat perubahan medan magnetik,
      semakin besar tegangan induksinya. Lajuperubahan medan magnetik ini
      dipengaruhi oleh kuat medan magnetik dari magnet batang itu dan kecepatan
      magnet batang. Kesimpulannya adalah tegangan induksis e b a nd ing dengan
      perubahan medan magnet.

   2. Luas efektif( An), yaitu luas daerah yang ditembus secara tegak lurus oleh
      medan magnetik. Semakin besar luas efektif yang ditembus oleh medan
      magnetik, semakin besar tegangan induksi yang dihasilkan. Kesimpulannya
      adalah tegangan induksi sebanding dengan luas efektif.

Dari kedua kesimpulan diatas maka besar tegangan induksi yang diakibatkan oleh
batang magnet yang digerakkan pada suatu loop atau kumparan yang diam dapat
dinyatakan dalam bentuk :
  B.Percobaan kedua dilakukan dengan memutar suatu loop dalam daerah yang
  mempunyai medan magnetik konstan. Faraday mengamati bahwa besarnya
  tegangan induksi yang timbul ketika loop digerakkan dalam medan magnet juga
  dipengaruhi oleh 2 hal, yaitu :
      1. Kuat medan magnetik( B). Semakin besar kuat medan magnetik maka
         semakin besar pula tegangan induksinya. Dengan kata lain, tegangan
         induksi sebanding dengan kuat medan magnetik.
      2. Laju perubahan luas efektif . Semakin cepat perubahan luas efektif maka
         tegangan induksinya juga makin besar. Dengan kata lain, tegangan induksi
         sebanding dengan laju perubahan luas efektif.

Dari kedua kesimpulan diatas maka besar tegangan induksi yang diakibatkan oleh
loop yang berputar dalam suatu medan magnetik yang konstan dapat dinyatakan
dalam bentuk:




      Untuk menyatukan hasil dari kedua percobaan diatas, Faraday
memperkenalkan ide fluks magnetik      .
      Fluks magnetik didefenisikan sebagai perkalian kuat medan magnetik( B)
dengan luas efektif( An).




Dengan demikain, hasil percobaaan A dan B di atas dapat dirangkum dengan
mengatakan bahwa :
besarnya tegangan induksi sama dengan laju perubahan fluks. Dan jika loop diganti
dengan kumparan yang terdiri dari N lilitan, maka:
ARAH ARUS INDUKSI (HUKUM LENZ)


       Arah arus induksi dapat ditentukan dengan dua cara, cara pertama dengan
menerapkan konsep gaya Lorentz dan yang kedua, kita dapat menentukannya dengan
lebih sederhana melalui hukum Lenz.

       Sebatang kawat konduktor bergerak pada sebuah gawat U dalam suatu
daerah yang mempunyai medan magnet homogen. Ketika kawat konduktor digerakkan
kekanan maka muatan– muatan listrik yang terdapat dalam kawat konduktor juga
ikut bergerak. Sesuai dengan aturan tangan kanan, muatan positif (proton) akan
mendapat gaya keatas dan muatan negatif (elektron) akan mendapat gaya kebawah.
Karena muatan yang dapat bebas bergerak adalah elektron maka pergerakan muatan
pada kawat konduktor akan didominasi oleh elektron sehingga menyebabkan aliran
arus listrik yang arahnya ke atas (berlawanan dengan arah aliran elektron). Dengan
cara yang sama kita juga dapat menentukan arah arus induksi jika kawat konduktor
digerakkan kekiri.

      Sedangkan dengan hukum Lenz kita dapat menentukan arah arus induksi
dengan cara yang lebih sederhana. Hukum Lenz menyatakan bahwa Arah arus
induksi dalam suatu loop atau kumparan sedemikian sehingga menimbulkan medan
magnet yang melawan penyebabnya.



      Kesetaraan Hukum Lenz dengan Hukum Kekekalan Energi


       Pada intinya hukum Lenz didasarkan pada hukum kekekalan energi yang
menyatakan bahwa energi tidak mungkin tercipta begitu saja. Untuk melihat
hubungan ini marilah kita analisa apa yang akan terjadi jika hukum Lenz tidak benar
dan arus induksi berlawanan dengan arah arus induksi menurut hukum Lenz. Misalnya
pada gambar : a, jika hukum Lenz tidak benar maka sesuai dengan aturan tangan
kanan arah medan magnet yang ditimbulkan oleh loop akan searah dengan medan
magnet batang. Akibatnya medan magnet akan makin bertambah. Pertambahan
medan magnet ini akan mengakibatkan lagi pertambahan arus induksi dan demikian
seterusnya sehingga akan dihasilkan arus induksi yang sangat besar. Ini tentu saja
tidak sesuai dengan hukum kekekalan energi.

				
DOCUMENT INFO
Shared By:
Categories:
Tags:
Stats:
views:2474
posted:3/22/2011
language:Indonesian
pages:7