2. M
A
T
E
R
I
Fluks Magnet
GGL Induksi
Hukum
Faraday
Induktansi
Diri
Generator
Transformator
3. FLUKS MAGNET
• Fluks magnet didefinisikan sebagai hasil kali
antara komponen induksi magnet dengan luas
bidang.
• Secara matematis, fluks magnet dirumuskan:
Ф = BA cosθ
Dengan:
Ф = fluks magnet (weber)
B = induksi magnet (tesla)
A = luas bidang (m2)
θ = sudut apit terkecil antara B dan garis normal
4. Luas bidang, A
B
N
θ
Ф = BA cosθ
• Fluks magnet mencapai nilai maksimum jika
medan magnet memotong tegak lurus bidang
(θ = 0o), dan mencapai nilai minimum jika
medan magnet sejajar bidang.
5. Latihan 1
1. Suatu bidang dengan luas 20 cm2 ditempatkan
dalam medan magnetik sehingga induksi
magnet sebesar 0,04 wb/m2 menembus tegak
lurus bidang. Hitung besar fluks magnetnya!
6. GGL INDUKSI
• Jika suatu kawat lurus digerakkan dengan
kecepatan sebesar v memotong tegak lurus
suatu medan magnet B, maka pada ujung-ujung
kawat tersebut timbul beda potensial ε, disebut
gaya gerak listrik (ggl) induksi.
• Secara matematis dirumuskan:
ε = - Blv
Dengan ε = ggl induksi (volt), l = panjang kawat
(m), B = induksi magnet (T), dan v = kecepatan
(m/s)
7. B
l
X X
X
X
X
• Jika kecepatan kawat v tidak tegak lurus
terhadap medan magnet B, maka ggl induksi
yang timbul adalah:
ε = - Blv sinθ
Dengan θ = sudut antara v dan B
v
ε = - Blv X
X
X X
X
X X
8. Latihan 2
1. Kawat sepanjang 0,1 m digeser ke kanan
dengan laju tetap dalam waktu 0,25 sekon
menempuh jarak 1 m. Jika kuat medan magnet
0,15 T dengan arah tegak lurus masuk bidang,
tentukan ggl induksi yang timbul pada kawat
tersebut!
9. HUKUM FARADAY
• Hukum Faraday berbunyi:
“GGL induksi yang timbul pada
ujung-ujung suatu penghantar
atau kumparan adalah
sebanding dengan laju
perubahan fluks magnet yang
dilingkupi oleh penghantar
atau kumparan tersebut.”
10. Michael Faraday
Lahir 22 September 1791 di Newington
Butt London dan meninggal 22 Agustus
1867, terkenal sebagai ilmuwan Inggris
yang mendapat julukan “Bapak Listrik”.
Pada usia 14 th menjadi penjual dan
penjilid buku yang menyebabkan
berkembangnya rasa ingin tahu pada
sains.
Faraday memulai karirnya pada bidang Kimia sebagai
asisten Humphry Davy.
Faraday terkenal berkat karyanya dalam bidang listrik dan
magnet. “Perubahan pada medan magnet dapat
menghasilkan medan listrik” merupakan salah satu hasil
eksperimennya pada tahun 1821. Di antara kutipannya:
“Tiada yang terlalu indah untuk menjadi kenyataan”.
11. • Secara matematis, dirumuskan:
ε = - N
ΔФ
Δ푡
= - N
(Ф2−Ф1)
(푡2−푡1)
Dimana
ΔФ = perubahan fluks magnet
Δt = selang waktu perubahan fluks magnet
• Jika Δt = mendekati nol maka:
ε = - N
푑Ф
푑푡
Dimana dФ/dt adalah turunan pertama
fungsi Ф terhadap t
12. Latihan 3
1. Sebuah kumparan kawat terdiri atas 10 lilitan
diletakkan dalam medan magnet. Apabila fluks
magnet yang dilingkupi berubah dari 2 x 10-4 wb
menjadi 10-4 wb dalam waktu 10 milisekon, maka
tentukan gaya gerak listrik yang timbul!
2. Fluks magnet di dalam suatu kumparan yang
memiliki 20 lilitan berubah sesuai persamaan:
Ф = 4t2 + 2t + 5
Tentukan besarnya ggl yang timbul pada kumparan
pada saat t = 2 sekon!
13. PENYEBAB GGL INDUKSI
Penyebab utama timbulnya ggl induksi adalah
terjadinya perubahan fluks magnet yang dilingkupi
oleh suatu loop kawat.
• Perubahan induksi magnet (ΔB)
• Perubahan luas bidang kumparan (ΔA)
• Perubahan orientasi bidang kumparan terhadap
arah medan magnet (Δθ)
14. GGL Induksi akibat perubahan
induksi magnet
(퐵2−퐵1)
(푡2−푡1)
ε = - NA cosθ
Dimana
B1 = induksi magnet awal,
B2 = induksi magnet akhir
15. GGL induksi akibat perubahan luas
bidang
(퐴2−퐴1)
(푡2−푡1)
ε = - NB cosθ
Dimana
B1 = induksi magnet awal,
B2 = induksi magnet akhir
16. GGL induksi akibat perubahan
orientasi bidang kumparan
ε = - NBA
(cosθ2−cosθ1)
(푡2−푡1)
17. INDUKTANSI
• Jika arus listrik I yang melalui suatu kumparan
berubah terhadap waktu t, maka pada
ujungujung kumparan timbul ggl induksi, yang
disebut induksi diri (induktansi).
• Besar induktansi dinyatakan dengan persamaan:
ε = - L
Δ퐼
Δ푡
= - L
(퐼2−퐼1)
(푡2−푡1)
Dimana
L = induktansi (henry, H)
ΔI = perubahan arus listrik
Δt = selang waktu
18. • Induktansi diri pada kumparan (solenoida atau
toroida) dirumuskan:
L =
휇0푁2퐴
푙
Dimana
L = induktansi (H)
N = jumlah lilitan
A = luas penampang solenoida atau toroida (m2)
l = panjang solenoida atau toroida (m)
19. INDUKTOR
• Induktor menyimpan energi dalam bentuk
medan magnet (energi magnet).
• Energi magnet dinyatakan dalam persamaan:
W =
1
2
LI2
Dimana
W= energi dalam induktor (J)
L = induktansi (H)
I = arus listrik (A)
20. Latihan
1. Arus listrik pada suatu induktor berubah dari 2 A
menjadi 4 A dalam selang waktu 0,05 sekon,
menimbulkan ggl induksi sebesar 8 V. Induktansi
dari induktor tersebut adalah .....
2. Suatu solenoida panjang 30 cm dengan 2000
lilitan memiliki luas penampang 1,5 cm2 serta
permeabilitas relatif inti besinya 600.
induktansinya .....
21. 3. Sebuah toroida berdiameter 5 cm dengan
1000 lilitan. Intinya berupa besi yang luas
penampangnya 1 cm2 dan mempunyai
permeabilitas relatif 400 besar induktansinya
.....
4. Suatu kumparan menyimpan energi magnet
0,05 J ketika dialiri arus listrik 1 A. Induktansi
diri kumparan tersebut adalah .....
22. GENERATOR
• Generator terdiri atas dua bagian utama, yaitu:
1. Stator (bagian yang diam), terdiri atas
kumparan-kumparan tembaga yang ditanam
dalam cela inti besi.
2. Rotor, terdiri atas magnet yang menghasilkan
fluks magnet
23. TRANSFORMATOR
• Transformator (trafo) adalah suatu alat yang
digunakan untuk mengubah tegangan AC
tertentu ke tegangan AC lain yang diperlukan
oleh beban listrik.
• Transformator dapat meningkatkan tegangan
(transformator step up), atau
• Menurunkan tegangan (transformator step
down).
