Hukum Faraday Pada Tegangan Gerak Listrik (TGL)

Michael Faraday (1791-1867) (dan juga Joseph Henry secara terpisah) memperlihatkan bahwa tegangan gerak listrik (tgl) dapat diinduksi dalam rangkaian oleh medan magnetik yang berubah.

Hukum Faraday menyatakan: Tegangan gerak listrik (demikian juga arus listrik) dapat dibangkitkan dengan berbagai cara yang melibatkan perubahan fluks medan magnetik.

Sedangkan Hukum induksi Faraday adalah hukum dasar elektromagnetisme yang memprediksi bagaimana medan magnet berinteraksi dengan rangkaian listrik untuk menghasilkan gaya gerak listrik-fenomena yang disebut sebagai induksi elektromagnetik. Hukum ini adalah prinsip dasar operasi transformator, induktor, dan banyak tipe motor listrik, generator listrik, dan solenoid.

Sebuah koil dihubungkan dengan ammeter yang sensitif.

• Magnet digerakkan mende-kati koil, jarum ammeter menyimpang (ke kanan).
• Magnet diam, jarum ammeter tidak menyimpang.
• Magnet dijauhkan dari koil, jarum ammeter menyimpang (ke kiri).Arah arus-arus induksi antara (a) dan(c) saling berlawanan.

Eksperimen Faraday:

Saat saklar (switch) dalam rangkaian primer ditutup, jarum ammeter dalam rangkaian sekunder menyimpang sesaat. Tegangan gerak listrik yang terinduksi dalam rangkaian sekunder disebabkan oleh per-ubahan fluks medan magnetik yang me-masuki koil sekunder. Maka;

• Arus listrik dapat diinduksi di dalam rangkaian sekunder dengan cara mengubah fluks medan magnetik.
• Tegangan gerak listrik induksi dapat dihasilkan dalam rangkaian sekunder oleh perubahan fluks medan magnetik.

Hukum Induksi Faraday:

Tegangan geral listrik (ε) yang terinduksi dalam rangkaian sebanding dengan laju perubahan fluks magnetik (ΦB) yang memasuki / menembus rangkaian tersebut. Dirumuskan sebagai berikut:

Jika rangkaian sekunder merupakan koil (kumparan) dengan Nbuah lilitan, maka

Untuk koil (loop) dalam medan Bhomogen seperti pada gambar di bawah, maka fluks magnetik yang menembus luasan adalah:

BA cos θ

sehingga tegangan gerak listrik (tgl) induksi:

Dari persamaan diatas :

tampak bahwa tegangan gerak listrik dapat diinduksi dalam rangkaian dengan cara:

1.mengubah besar medan B, terhadap waktu; atau

2.mengubah luas daerah yang dilingkupi koil, terhadap waktu; atau

3.mengubah besar sudut θ antara medan B dan normal luasan koil, terhadap waktu; atau

4.kombinasi ketiga hal tersebut di atas.

Contoh Aplikasi: Gitar Elektrik

TGL gerak (motional emf)

Tgl gerak (motional emf): tgl yang terinduksi dala suatu konduktor yang bergerak dalam medan magnetik konstan.

Batang konduktor bergerak ke kanan dengan kecepatan v di dalam medan Bin homogen, sehingga ujung-ujung konduktor menjadi bermuatan yang berlawanan.

Dalam kondisi setimbang:

qE= qvB atau E= vB

dan beda potensial antara ujung-ujung konduktor adalah ∆V= El= Blv

Batang konduktor (biru) merupakan bagian dari rangkaian di dalam medan Binhomogen.

Batang konduktor (biru) merupakan bagian 

dari rangkaian di dalam medan Bin homogen.

Fluks magnetik yang dilingkupi rangkaian :

GGL gerak yang terinduksi dalam konduk-tor:

Arus yang mengalir dalam rangkaian:

Daya:

Contoh: Batang konduktor yang berotasi;

dε = Bv dr

ε = ഽ Bv dr

Karena B konstan maka

ε = Bഽ v dr

Karena v= ωr dan ω konstan, maka