Induksi Elektromagnetik

Terakhir di update 11 April 2020

Rumus-Rumus Umum

GGL Kawat Lurus

GGL Kumparan akibat fluks magnetik

GGL Kumparan akibat Arus

GGL Generator Arus Bolak-balik

Keterangan :

ԑ = GGL induksi (volt)

B = kuat medan magnet (Tesla)

l = panjang kawat (m)

v = kecepatan (m/s)

𝛳 = sudut antara B dan v

N = jumlah lilitan

𝜑 = fluks magnetik

L = induktansi diri (Henri)

I = kuat arus (Amper)

A = luas (m²)

𝜔 = kecepatan sudut (rad/s)

Contoh Soal dan Pembahasan

Soal No.1

Sebuah kawat PQ yang panjangnya 50 cm di tarik tegak lurus terhadap medan magnet 0,02 Tesla sepanjang kawat AB. Seperti tampak dibawah ini.

Tentukan :

a. GGL induksi yang ditimbulkan

b. Kuat arus yang mengalir pada kawat PQ

c. Arah kuat arus pada kawat

d. Potensial yang lebih tinggi antara titik P dan Q

e. Besar gaya lorentz pada kawat PQ

f. Arah gaya lorentz

g. Daya pada hambatan 0,02𝛺

Pembahasan

a. GGL induksi yang ditimbulkan

𝜀 = -Blv sin𝜃

𝜀 = -(0,02)(0,5)(2)sin90⁰

𝜀 = -0,02 Volt (tanda hanya melambangkan hukum lenz)

Lihat juga : Jembatan Wheatstone

b. Kuat arus yang mengalir pada kawat PQ

𝜀 = I.R

0,02 = I(0,02)

I = (0,02)/(0,02)

I = 1 A

c. Arah arus pada kawat PQ

gunakan hukum tangan kanan

-Ibu jari sebagai arah arus

-punggung tangan sebagai arah laju kawat

-Empat jari lain menuju muka(arah medan magnet)

maka arah arus dari P ke Q

d. Potensial paling tinggi

Karena arus listrik mengalir dari P ke Q maka potensial paling tinggi di titik P, arus akan keluar dari potensial tinggi ke potensial rendah.

e.Besar gaya lorentz pada kawat PQ

F = BIl sin𝜃

F = (0,02)(1)(0,5)sin90⁰

F = 0,01 N

f. Arah gaya lorentz

arah gaya lorentz akan selalu berlawanan dengan arah gerak

karena arah gerak ke kanan maka gaya lorent ke kiri

g. Daya pada hambatan 0,02𝛺

P = I²R

P = 1²(0,02)

P = 0,02 watt

Soal No.2

Sebuah kumparan memiliki jumlah lilitan 1000 dan mengalami perubahan fluks magnetik dari 3 . 10⁻⁵ Wb menjadi 5 . 10⁻⁵ Wb. dalam selang waktu 10 ms. Berapakah ggl induksi yang ditimbulkan ...

Pembahasan

N = 1000

𝜑₁ = 3×10⁻⁵ Wb

𝜑₂ = 5×10⁻⁵ Wb

𝛥t = 10 ms = ×10⁻² s

𝜀 = -N𝛥𝜑/𝛥t

𝜀 = -1000×(𝜑₂-𝜑₁)/10⁻²

𝜀 = -10³(5×10⁻⁵-3×10⁻⁵)(10²)

𝜀 = -10⁵(2×10⁻⁵)

𝜀 = 2 Volt

Soal No.3

Sebuah kumparan memiliki jumlah lilitan 10 dan mengalami perubahan fluks magnetik sesuai persamaan 𝜑 = 0,02t³+0,4t²+5. Berapakah ggl induksi dalam 1 sekon ...

Pembahasan

N = 10

𝜑 = 0,02t³+0,4t²+5

d𝜑/dt = 0,06t² + 0,08t

𝜀 = -Nd𝜑/dt

𝜀 = -10×(0,06t² + 0,08t)

𝜀 = -10×(0,06(1)² + 0,08(1))

𝜀 = -10×(0,06+0,08)

𝜀 = -10×0,14

𝜀 = -1,4 Volt

Lihat juga : Konsep Hukum Kirchoff

Soal No.4

Sebuah kumparan  dengan induktansi diri 5 mH, mengalami perubahan kuat arus yang mengalir dari 2 A menjadi 1 A dalam waktu 0,01 sekon. Berapakah tegangan yang timbul akibat peristiwa tersebut ...

Pembahasan

L = 5×10⁻³ H

I₁ = 0,2 A

I₂ = 1 A

𝛥I = 1-0,2 = 0,8 A

t = 0,01 s = 10⁻² s

𝜀 = -L𝛥I/𝛥t

𝜀 = 5×10⁻³×0,8/10⁻²

𝜀 = 0,4 Volt

Soal No.5

Sebuah solenoida yang mempunyai 500 lilitan, dialiri arus searah sehingga timbul fluks magnetik sebesar 2 . 10⁻³ Wb. Jika induktansi solenoida 0,4 H, Berapakah kuat arus yang mengalir ...

Pembahasan

N = 500

𝜑 = 2 . 10⁻³ Wb

L = 0,4 H

𝜀 = 𝜀

N𝛥𝜑/dt = L𝛥I/dt

N𝛥𝜑 = L𝛥I

500×2 . 10⁻³ = 0,4I

I = 1/0,4

I = 2,5 A

Soal No.6

Sebuah generator listik bolak-balik menghasilkan tegangan 𝜀 = 220√2 sin120𝜋t volt . Tentukan :

a. frekuensi sumber listrik

b. tegangan maksimum

c. tegangan efektif

Lihat juga : Medan Magnetik

Pembahasan

𝜀 = NBA𝜔 sin𝜔t

a. frekuensi sumber listrik

𝜔 = 2𝜋f

120𝜋 = 2𝜋f

f = 120𝜋/2𝜋

f = 60 Hz

b. tegangan maksimum

𝜀maks = NBA𝜔

𝜀maks = 220√2 volt

c. tegangan efektif

𝜀ef = 𝜀maks/√2
     = 220√2/√2
     = 220 volt