Hukum Faraday Mengenai Induksi Elektromagnetik
Hukum Faraday Mengenai Induksi Elektromagnetik – Hukum Faraday tentang induksi elektromagnetik, juga dikenal sebagai hukum Faraday adalah hukum dasar elektromagnetisme yang membantu memprediksi bagaimana medan magnet akan berinteraksi dengan sirkuit listrik untuk menghasilkan gaya gerak listrik (EMF). Fenomena ini dikenal sebagai induksi elektromagnetik.
Jika kawat kemudian digulung menjadi koil, medan magnet sangat diintensifkan menghasilkan medan magnet statis di sekitarnya membentuk magnet batang yang memberikan kutub Utara dan Selatan yang berbeda. ceme online
Fluks magnet yang dikembangkan di sekitar kumparan sebanding dengan jumlah arus yang mengalir dalam gulungan gulungan seperti yang ditunjukkan. Jika lapisan-lapisan kawat tambahan dililit pada koil yang sama dengan arus yang sama yang melewatinya, kekuatan medan magnet statis akan meningkat. https://www.mustangcontracting.com/
Oleh karena itu, kekuatan medan magnet koil ditentukan oleh belitan ampere koil. Dengan lebih banyak putaran kawat di dalam koil, semakin besar kekuatan medan magnet statis di sekitarnya.
Tetapi bagaimana jika kita membalikkan gagasan ini dengan memutus arus listrik dari koil dan bukannya inti berlubang, kita menempatkan magnet batang di dalam inti koil kawat. Dengan menggerakkan magnet batang ini “masuk” dan “keluar” dari kumparan, arus akan diinduksi ke dalam kumparan dengan gerakan fisik dari fluks magnet di dalamnya.
Demikian juga, jika kita menjaga magnet batang stasioner dan menggerakkan kumparan bolak-balik dalam medan magnet, arus listrik akan diinduksi dalam kumparan. Kemudian dengan menggerakkan kawat atau mengubah medan magnet kita dapat menginduksi tegangan dan arus di dalam koil dan proses ini dikenal sebagai Induksi Elektromagnetik dan merupakan prinsip dasar pengoperasian transformator, motor dan generator.
Induksi Elektromagnetik pertama kali ditemukan pada tahun 1830 oleh Michael Faraday. Faraday memperhatikan bahwa ketika ia memindahkan magnet permanen masuk dan keluar dari kumparan atau satu loop kawat itu diinduksi Gaya ElectroMotive atau ggl, dengan kata lain Tegangan, dan karena itu arus dihasilkan.
Jadi apa yang ditemukan Michael Faraday adalah cara menghasilkan arus listrik dalam suatu rangkaian dengan hanya menggunakan gaya medan magnet dan bukan baterai. Ini kemudian mengarah pada hukum yang sangat penting yang menghubungkan listrik dengan magnet, Hukum Faraday tentang Induksi Elektromagnetik. Jadi bagaimana cara kerjanya?
Ketika magnet yang ditunjukkan di bawah ini digerakkan “ke arah” koil, penunjuk atau jarum Galvanometer, yang pada dasarnya merupakan pusat ammeter kumparan bergerak nol yang sangat sensitif, akan membelokkan menjauh dari posisi tengahnya dalam satu arah saja. Ketika magnet berhenti bergerak dan ditahan diam-diam sehubungan dengan koil, jarum galvanometer kembali ke nol karena tidak ada gerakan fisik medan magnet.
Demikian juga, ketika magnet dipindahkan “menjauh” dari koil ke arah lain, jarum galvanometer membelok ke arah yang berlawanan sehubungan dengan yang pertama menunjukkan perubahan polaritas. Kemudian dengan menggerakkan magnet bolak-balik ke arah kumparan, jarum galvanometer akan membelok ke kiri atau kanan, positif atau negatif, relatif terhadap gerakan arah magnet.
Undang-undang tersebut diusulkan pada tahun 1831 oleh seorang ahli fisika dan kimia eksperimental bernama Michael Faraday. Jadi Anda bisa melihat dari mana nama hukum itu berasal. Yang sedang berkata, hukum Faraday atau hukum induksi elektromagnetik pada dasarnya adalah hasil atau pengamatan dari eksperimen yang dilakukan Faraday. Dia melakukan tiga percobaan utama untuk menemukan fenomena induksi elektromagnetik.
Hukum Faraday tentang Induksi Elektromagnetik
Hukum Faraday tentang Induksi Elektromagnetik terdiri dari dua hukum. Hukum pertama menjelaskan induksi gf dalam konduktor dan hukum kedua menghitung gf yang diproduksi dalam konduktor. Di beberapa bagian berikutnya, mari kita pelajari undang-undang ini secara rinci.
Hukum Pertama Faraday tentang Induksi Elektromagnetik
Penemuan dan pemahaman induksi elektromagnetik didasarkan pada serangkaian percobaan panjang yang dilakukan oleh Faraday dan Henry. Dari pengamatan eksperimental, Faraday sampai pada kesimpulan bahwa ggl diinduksi dalam koil ketika fluks magnet di koil berubah seiring waktu. Dengan pemikiran ini, Faraday merumuskan hukum pertamanya tentang induksi elektromagnetik sebagai,
Setiap kali konduktor ditempatkan dalam medan magnet yang bervariasi, gaya gerak listrik diinduksi. Jika rangkaian konduktor ditutup, arus diinduksi yang disebut arus terinduksi.
Mengubah Intensitas Medan Magnet dalam Loop Tertutup
Hukum Faraday
Disebutkan di sini adalah beberapa cara untuk mengubah intensitas medan magnet dalam loop tertutup:
- Dengan memutar koil relatif terhadap magnet.
- Dengan menggerakkan koil masuk atau keluar dari medan magnet.
- Dengan mengubah area kumparan ditempatkan di medan magnet.
- Dengan menggerakkan magnet ke arah atau menjauh dari koil.
- Hukum Kedua Faraday tentang Induksi Elektromagnetik
- Hukum kedua Faraday tentang induksi elektromagnetik menyatakan itu
Emf yang diinduksi dalam sebuah kumparan sama dengan laju perubahan hubungan fluks.
Fluks adalah produk dari jumlah belitan dalam koil dan fluks yang terkait dengan koil. Formula hukum Faraday diberikan di bawah ini:
Dimana,
ε adalah gaya gerak listrik
Φ adalah fluks magnet
N adalah jumlah belokan
Tanda negatif menunjukkan bahwa arah ggl yang diinduksi dan perubahan arah medan magnet memiliki tanda yang berlawanan.
Selain itu, ada hukum utama lain yang dikenal sebagai hukum Lenz yang menjelaskan induksi elektromagnetik juga.
Formula Hukum Faraday
Pertimbangkan magnet yang mendekati gelung. Pertimbangkan dua contoh waktu T1 danT2.
Hubungan fluks dengan koil pada saat T1 diberikan oleh
T1= NΦ1
Hubungan fluks dengan koil pada saat T2 diberikan oleh
T1= N Φ2
Perubahan dalam tautan fluks diberikan oleh
N (Φ2 Φ1)
Mari kita anggap perubahan dalam hubungan fluks ini sebagai
Φ = Φ2 Φ1
Oleh karena itu, perubahan dalam hubungan fluks diberikan oleh
NΦ
Tingkat perubahan hubungan fluks diberikan oleh
NΦ / t
Mengambil turunan dari persamaan di atas, kita dapatkan
N dΦ / dt
Menurut hukum kedua Faraday tentang induksi elektromagnetik, kita tahu bahwa ggl yang diinduksi dalam sebuah kumparan sama dengan laju perubahan hubungan fluks. Karena itu,
E = Ndϕdt
Mempertimbangkan hukum Lenz,
E = −Ndϕdt
Dari persamaan di atas, kita dapat menyimpulkan sebagai berikut
Peningkatan jumlah belokan dalam koil meningkatkan ggl yang diinduksi
Meningkatkan kekuatan medan magnet meningkatkan ggl yang diinduksi
Meningkatkan kecepatan gerakan relatif antara koil dan magnet, menghasilkan peningkatan ggl
Eksperimen Faraday: Hubungan Antara EMF dan Fluks Terinduksi
Dalam percobaan pertama, ia membuktikan bahwa ketika kekuatan medan magnet bervariasi, hanya saat ini diinduksi. Ammeter terhubung ke loop kawat; Ammeter dibelokkan ketika magnet dipindahkan ke arah kawat.
Dalam percobaan kedua, ia membuktikan bahwa melewatkan arus melalui batang besi akan membuatnya menjadi elektromagnetik. Dia mengamati bahwa ketika ada gerakan relatif antara magnet dan koil, gaya gerak listrik akan diinduksi. Ketika magnet diputar pada sumbunya, tidak ada gaya gerak listrik yang diamati tetapi ketika magnet diputar pada sumbunya sendiri maka gaya gerak listrik yang diinduksi dihasilkan. Dengan demikian, tidak ada defleksi pada ammeter ketika magnet dipegang diam.
Saat melakukan percobaan ketiga, ia mencatat bahwa galvanometer tidak menunjukkan defleksi dan tidak ada arus induksi yang diproduksi di koil ketika koil dipindahkan dalam medan magnet stasioner. Ammeter dibelokkan ke arah yang berlawanan ketika magnet dipindahkan dari loop.
Kesimpulan:
Setelah melakukan semua percobaan, Faraday akhirnya menyimpulkan bahwa jika gerakan relatif ada antara konduktor dan medan magnet, hubungan fluks dengan kumparan berubah dan perubahan fluks ini menghasilkan tegangan melintasi kumparan.
Hukum Faraday pada dasarnya menyatakan, “ketika fluks magnet atau medan magnet berubah seiring waktu, gaya gerak listrik dihasilkan”. Selain itu, Michael Faraday juga merumuskan dua undang-undang berdasarkan percobaan di atas.
Aplikasi Hukum Faraday
Berikut ini adalah bidang tempat hukum Faraday menemukan aplikasi:
- Peralatan listrik seperti transformer bekerja berdasarkan hukum Faraday.
- Kompor induksi bekerja atas dasar induksi timbal balik yang merupakan prinsip hukum Faraday.
- Dengan menginduksi gaya gerak listrik ke dalam flowmeter elektromagnetik, kecepatan fluida dicatat.