CATATAN FISIKA KELAS 12 : GGL INDUKSI

 

sumber : www.canva.com

I. FLUKS MAGNETIK

• Fluks magnet adalah jumlah garis gaya magnet yang menembus suatu bidang secara tegak lurus

               

•  Besar fluks magnet dirumuskan : 

                

              𝞍 = fluks magnetik (weber)

              B = medan magnet ( Wb / m² )

              A = luas bidang ( m² )

contoh soal :

Solenoida dengan panjang 50 cm dan jari-jari 2 cm terdiri dari 1000 lilitan dan dialiri arus 10 A. Besar fluks magnetik yang menembus permukaan penampang dibagian tengah solenoida adalah….

Jawab :

N (normal bidang)  garis normal yang tegak lurus dengan permukaan penampang solenioda, Jika solenioda dialiri arus seperti ditunjuk oleh gambar, maka medan magnet (B) sejajar dengan garis normal sehingga sudut antara normal (N) dengan medan magnet (B) = 0 derajat

 Besar medan magnet dapat dihitung dengan rumus :

II. HUKUM FARADAY

Hasil percobaan Faraday :

• Bila jumlah fluks magnetik yang memasuki kumparan berubah, makapada ujung-ujung kumparan timbul ggl induksi
• Besar ggl induksi bergantung dari laju perubahan fluks dan banyaknya lilitan

Secara matematis dapat dituliskan sebagai berikut :

Perubahan fluks magnet dapat dilakukan dengan beberapa cara antara lain :   

• Memperbesar perubahan induksi magnetik B
• Memperkecil luas bidang A yang ditembus oleh medan magnet  
• Memperkecil sudut θ

contoh soal 1

Sebuah kawat melingkar dengan hambatan 9 ohm diletakkan dalam fluks magnetik yang berubah terhadap waktu, dinyatakan dalam persamaan :

Arus yang mengalir dalam kawat pada t = 4 sekon adalah ...

jawab :

contoh soal 2

Loop persegi panjang terbuat dari kawat alumunium dengan luas 0,2 m². Pada awalnya loop tegak lurus garis-garis medan magnet sebesar 0,5 T. Loop kemudian diputar 90⁰ sehingga bidang loop paralel dengan garis-garis medan. Perputaran loop terjadi selama 0,1 s. GGL induksi yang terjadi di dalam loop sebesar …

jawab :

III. PENERAPAN HUKUM FARADAY

(a)  pada solenoida ( kumparan , induktor )

Jika sebuah kumparan yang luas penampangnya A, terdiri dari N lilitan berada dalam medan magnet, besar fluks magnetik yang timbul jika sumbu kumparan sejajar dengan dengan medan magnet (θ= 0⁰) adalah : 

PASSWORD : 3435

contoh soal 

Sebuah koil 100 lilitan dan luas penampang 5 x 10⁻³ m² ditempatkan dalam medan magnet homogen 0,1 T. Sumbu koil sejajar dengan medan magnet. Jika besar medan magnet berkurang dengan laju tetap menjadi 0,05 T selama 50 ms, beda potensial induksi yang timbul pada koil adalah …

Jawab :

(b) Penerapan hukum Faraday pada generator

• Sebuah kumparan dengan luas penampang A dan N lilitan kawat berada dalam medan magnet B seperti ditunjukkan oleh gambar berikut :

• Jika kumparan berputar dengan kecepatan sudut ω dan sumbu putar tegak lurus medan magnet (B) maka pada kumparan timbul GGL induksi sebesar : 

contoh soal 

Sebuah kumparan terdiri dari 200 lilitan berbentuk persegi panjang dengan luas 30 cm². Kumparan ini bersumbu putar tegak lurus medan magnet sebesar 2 Tesla dan diputar dengan kecepatan sudut 40 rad/s. Pada ujung kumparan akan timbul GGL induksi maksimum sebesar …

jawab :

(c) Penerapan pada batang konduktor

Sebuah batang konduktor yang panjangnya L diletakkan pada rel paralel. pada ujung rel terdapat hambatan R. Sistem ini berada dalam medan magnet homogen (B) yang arahnya tegak lurus bidang.

Jika batang PQ digeser ke kanan dengan laju sebesar v,  maka selama ∆t sekon sistem mengalami perubahan luas. Sehingga dapat dikatakan fluks magnetik yang terjadi disebabkan karena perubahan luas

GGL Induksi pada batang PQ dapat dihitung dengan rumus :

tanda (-) dapat diabaikan. N = 1 karena terdiri dari rangkaian 1 loop saja

Untuk menentukan ujung PQ yang potensialnya lebih tinggi, gunakan kaidah tangan kanan :

keempat jari : arah v

telapak tangan : arah medan magnet

ibu jari : 

• arah arus induksi batang PQ
• ujung PQ yang potensialnya lebih tinggi

Notes : arah arus pada hambatan R kebalikan dari arah arus induksi pada batang PQ

contoh soal :

Perhatikan gambar !

Batang konduktor PQ yang panjangnya 2 m  diletakkan pada rel paralel. Pada ujung rel terdapat hambatan besarnya 6 ohm . Sistem ini berada dalam medan magnet homogen yang besarnya 2,5 T. Besar kelajuan v dari batang PQ agar arus induksi yang mengalir pada hambatan R besarnya 0,25 A

jawab :

(d) Hukum Faraday pada Batang Konduktor yang diputar

Sebuah batang konduktor panjangnya L diletakkan pada bidang datar, dikenai medan magnet homogen yang arahnya tegak lurus bidang. Batang konduktor diputar dengan kecepatan sudut ω maka dalam selang waktu 1 putaran penuh / 1 periode luas cakupan batang berubah dari nol menjadi luas lingkaran ∆A = πL² . Besar GGL induksi pada batang konduktor  :

IV. GGL INDUKSI DIRI

Apabila kumparan atau solenoida dialiri arus listrik I maka didalam kumparan timbul medan magnet. Besar medan magnet di tengah solenoida :

                          

medan magnet B sejajar dengan garis normal bidang sehingga θ = 0, besar fluks magnetik ditengah solenoida :

jika kedua persamaan digabung maka diperoleh :

Apabila kuat arus I berubah, maka fluks magnetik juga berubah. Perubahan fluks magnetik itu menghasilkan GGL induksi diri.

contoh soal :

Sebuah kumparan mempunyai induktansi diri 500 mH. Besar GGL induksi yang dibangkitkan dalam kumparan ini jika ada perubahan arus listrik dari 100 mA menjadi 40 mA dalam waktu 0,01 detik secara beraturan sama dengan …

jawab :

Hello good learner.. 😊😊 biarpun weekeend harus tetap produktif dong. apalagi sebentar lagi udah mau PAS. Saatnya luangkan waktu kalian untuk mengulang pelajaran. Kali ini studygramfisika masih melanjutkan materi kelas 12 buat bahan referensi belajar kamu. Semoga catatan ini bermanfaat dan menambah pemahaman kamu mengenai materi magnet. Selamat belajar guyss😊😊