Pernahkah Anda sedang berkunjung ke ruang pelayanan publik dan tiba-tiba padam? Lalu apa yang terjadi? Ya, tidak membutuhkan waktu yang lama, listrik pun kembali menyala. Meskipun daerah sekitar masih mengalami listrik yang padam, dengan segera listrik di tempat tersebut kembali menyala. Tahukah Anda mengapa hal ini dapat terjadi? Ya, ini karena bantuan generator set tau yang biasa kita sebut dengan genset. Sebuah alat yang dapat merubah energi kinetik (gerak) menjadi energi listrik. Dan disinilah kita akan belajar induksi elektromagnetik dan GGL Induksi.
Induksi elektromagnetik adalah gejala timbulnya gaya gerak listrik di dalam kumparan atau penghantar akibat perubahan fluks magnetik. Perubahan fluks magnetik disebabkan oleh pergerakan kumparan atau penghantar di dalam medan magnet. Induksi elektromagnetik inilah yang merupakan prinsip dasar yang digunakan pada beberapa komponen elektronik seperti transformator, dinamo, hingga generator.
Ruang lingkup pembahasan induksi elektromagnetik dibagi menjadi tiga kelompok besar, yaitu GGL induksi, induktansi diri, dan aplikasi induksi elektromagnetik. Sementara, tulisan ini akan lebih berfokus pada Gaya Gerak Listrik (GGL) Induksi tentang apa itu GGL Induksi serta bagaimana rumus GGL.
Cek di sini untuk mengetahui apa itu GLB
Apa itu GGL Induksi?
Tahukah Anda bahwa magnet juga dapat menghasilkan listrik? Ya, selain baterai, petir, ataupun generato, magnet pun dapat menghasilkan listrik.
Cara tersebut dikemukakan oleh Michael Faraday dalam catatannya pada induksi elektromagnetik. Sebagaimana yang disebutkan di atas, induksi elektromagnetik adalah gejala timbulnya gaya gerak listrik di dalam kumparan atau penghantar akibat perubahan fluks magnetik. Salah satu syarat dari adanya perubahan fluks adalah magnet yang harus digerakkan menjauh atau mendekat ke dalam lilitan.
“Ketika magnet diam, tidak ada listrik yang mengalir. Tapi ketika magnet bergerak mendekat atau menjauh, muncul arus listrik yang mengalir” – Michael Faraday.
Sementara, Fluks magnetik adalah banyaknya garis medan magnet yang memotong tegak lurus permukaan.
Oleh sebab itu, gaya gerak listrik induksi atau GGL Induksi adalah beda potensial pada ujung-ujung kumparan yang akan menghasilkan arus listrik induksi. Arus listrik induksi muncul selama terdapat perubahan pada fluks magnetik. Gaya gerak listrik secara induksi ini dapat membangkitkan arus yang medan magnetnya berlawanan dengan asal perubahan fluks magnetik. Oleh sebab itu, GGL adalah materi yang penting untuk dipelajari oleh siswa.
Nah, faktor-faktor yang mempengaruhi ggl induksi ada 5, yaitu:
- Jumlah lilitan, apabila semakin banyak jumlah lilitannya maka ggl induksinya akan semakin besar
- Kemudian, yang mempengaruhi ggl induksi pada kumparan adalah kuat medan magnet atau kekuatan magnet itu sendiri. Apabila kuat medan magnetnya semakin besar pada kumparan, maka ggl induksinya akan semakin besar.
- Bahan penyusun lilitan, jika lilitan terbuat dari bahan feromagnetik, maka besarnya ggl induksi semakin besar
- Kecepatan gerak magnet, jika gerakan magnetnya semakin cepat maka ggl induksi yang timbul akan semakin besar.
- Terakhir, besarnya ggl induksi dipengaruhi oleh luas bidang kumparan. Jika luas kumparannya semakin besar maka ggl induksinya akan semakin besar.
Dari sini dapat disimpulkan, bahwa untuk memperbesar GGL Induksi maka perbedar juga kelima faktor di atas yang menimbulkan GGL Induksi.
Lebih lanjut, perhatikan rumus gaya gerak listrik berikut ini.
Periksa di sini untuk mengetahui tentang gelombang mekanik
Rumus GGL Induksi
GGL induksi atau gaya gerak listrik induksi adalah gaya gerak listrik yang dihasilkan di dalam kumparan akibat perubahan medan magnet yang melingkupinya. Itu artinya, GGL induksi memuat sejumlah fluks magnetik. Sebelum membahas rumus GGL, pahami terlebih dahulu rumus fluks magnetik berikut. Secara matematis, fluks magnetik dirumuskan sebagai berikut.
Rumus Fluks Magnetik: Φ = AB cosθ
Keterangan Rumus :
Φ = fluks magnetik (Wb)
A = luas bidang (m2)
B = induksi magnetik (Wb/m2)
θ = sudut yang dibentuk oleh luas permukaan bidang dan induksi magnetik
Saat membahas GGL induksi, ada dua hukum dasar yang bisa digunakan, yaitu Hukum Faraday dan Hukum Lenz
Hukum Faraday
Hukum Faraday atau yang disebut dengan GGL induksi secara matematis dapat dirumuskan sebagai berikut.
ε = - N ∆Φ / ∆t
atau
ε = - N dΦ / dt
Keterangan:
ε = gaya gerak listrik
N = jumlah lilitan
∆Φ = perubahan fluks (Φ1- Φ2)
∆t = perubahan waktu (s)
dΦ / dt = turunan pertama fungsi fluks magnetik
Hukum Lenz
Hukum Lenz ditemukan oleh Heinrich Lenz, yaitu ilmuwan Fisika asal Rusia. Menurut Lenz, arus induksi yang terbentuk di dalam kumparan akan menghasilkan suatu medan magnet. Arah medan magnet tersebut berlawanan dengan arah perubahan fluks magnetik asalnya. Rumus dasar Hukum Lenz sama dengan Hukum Faraday, yaitu
ε = - N (dΦ / dt)
Untuk Φ = AB cos θ, diperoleh :
ε = - N (d(AB cos θ) / dt)
Jika sebuah batang konduktor sepanjang l digerakkan di dalam medan magnet B dengan kecepatan v, maka ggl induksi yang muncul sebanding dengan ketiga besaran tersebut. Secara matematis, dirumuskan seperti di bawah ini.
ε = Blv
Dengan:
ε = ggl induksi (V)
B = medan magnet (T)
l = panjang konduktor (m)
v = kecepatan konduktor (m/s)
Contoh Soal 1
Sebuah kumparan dengan jumlah lilitan 200 buah dialiri arus mengalami perubahan fluks magnetik dengan persamaan Φ = 20 cos 0,04 t. Tentukan ggl maksimum yang dihasilkan oleh kumparan tersebut!
Jawab:
ε induksi = - N dΦ / dt
ε induksi = - N d(200 cos 0,04t) / dt
ε induksi = N . 0,8 sin 0,04 t
Untuk GGL Maksimum, nilai sin 0,04 t = 0
εinduksi = N × 0,8
εinduksi = 200 × 0,8
εinduksi = 160 volt
Jadi, GGL maksimum yang dihasilkan oleh kumparan tersebut adalah 160 volt.
Contoh Soal 2
Sebuah magnet digerakkan menjauhi kumparan yang mempunyai 100 lilitan. Fluks magnetik yang dilingkupi kumparan berkurang dari 16 × 10-⁵ Wb menjadi 8 × 10-⁵ Wb dalam waktu 0.10 s. Ggl induksi yang terjadi di ujung kumparan adalah....
Penyelesaian:
Diketahui:
Banyak lilitan kumparan = 100 lilitan = 10² lilitan
Fluks magnetik awal Wb
Fluks magnetik akhir Wb
Waktu = 0,5 s
GGL induksi yang dihasilkan adalah:
ε = - N ∆Φ/∆t
= - N . (Φ1 - Φ2) / (t2 - t1)
= - 10². - /0,5 - 0
= - 10² . /0,5
= V
Jadi, GGL induksi yang dihasilkan oleh ujung kumparan di atas adalah 16 × 10-³ V.
Cek di sini untuk mempelajari tentang gerakan parabola
Penerapan GGL Induksi dalam kehidupan sehari-hari
Jika pertanyaannya apa penerapan GGL Induksi dalam kehidupan sehari-hari, maka dengan mudah Anda dapat menyebutkan alat-alat yang menggunakan prinsip kerja GGL Induksi. Ya, materi Gaya Gerak Listrik Induksi ini tidak hanya teori tapi Anda dapat menggunakannya dalam kehidupan sehari-hari.
Karena prinsip kerjanya GGL induksi ini mengubah energi kinetik menjadi listrik, maka dari itu fungsi sehari-harinya banyak digunakan pada alat yang menghasilkan listrik. Contohnya seperti genset (generator set), trafo listrik, dan dinamo.
Prinsip kerja ketiga alat tersebut sama. Yaitu rotor atau magnet yang ada di dalam mesin alat-alat tersebut akan bergerak dan pada akhirnya akan menghasilkan energi listrik.
Untuk memahami materi fisika dengan lebih mudah dan menyenangkan, jangan ragu bergabung pada kursus privat Superprof.
Periksa di sini untuk mempelajari hukum newton
Apa Anda menyukai artikel ini? Berikan penilaian Anda
Loading...
