Slide 1

FI-1201Fisika Dasar IIAKuliah-11Induksi MagnetikPHYSI SCakupan MateriFluks magnetikHukum FaradayGaya Gerak ListrikHukum Lenz

PHYSI SFluks MagnetikSeperti halnya dalam medan listrik, kita dapat medefinisikan fluks magnetik dengan cara serupa dengan fluks listrikTotal fluks magnetik, , yang melewati suatu permukaan A adalah

Jika medan magnetiknya serba sama dan sudut yang dibentuk oleh medan B dan dA adalah , maka

PHYSI SFluks MagnetikSatuan fluks magnetik adalah Tesla meter2 (T.m2) dan didefinisikan sebagai Weber (Wb)

1 Weber = 1 T.m2PHYSI SContoh soalSebuah loop segi empat dengan lebar a dan panjang b diletakkan di dekat suatu kawat panjang berarus. Jarak antara kawat dan sisi terdekat dari loop adalah c. Kawat terletak sejajar dengan sisi panjang dari loop. Tentukan besarnya fluks magnetik total yang melewati loop karena pengaruh arus dalam kawat

PHYSI SMedan B karena pengaruh kawat berarus adalah

Karena B selalu sejajar dengan dA pada setiap titik dalam loop, maka

dimana Sehingga

PHYSI SHukum Faraday

Pengamatan di laboratorium menunjukkan bahwa jika suatu loop yang dialiri listrik dari luar diletakkan dalam medan magnet seperti pada gambar kiri, maka loop mengalami momen gaya imbas (induced). [gambar kiri]Sebaliknya jika loop tanpa aliran listrik diletakkan dalam medan magnet, kemudian diputar, maka akan timbul arus listrik imbas (Iinduced)PHYSI SPercobaan FaradayRangkaian 1 di ON, maka arus muncul dalam suatu arahRangkaian 1 di OFF, maka arus muncul dalam arah yang berlawananRangkaian tidak diubah (tetap ON atau OFF) tidak ada arus

Never Ready+RAPercobaanFaradayPHYSI SHukum FaradayGaya gerak listrik (GGL) induksi sebanding dengan laju perubahan fluks magnetik yang melalui rangkaian

Seperti kecepatan adalah laju perubahan jarak

Karena fluks sebanding dengan jumlah garis medan, maka

PHYSI SHukum Faraday (lanjutan):Faraday yang menunjukkan bahwa ini adalah fenomena alam yang selalu terjadi akibat perubahan fluks magnetik yang menembus suatu luas loop tertentu. Fenomena ini disebut induksi elektromagnetik. Faraday mengatakan bahwa Gaya Gerak Listrik, , yang terjadi:

PHYSI SMengubah jumlah garis medanMengubah BMemperbesar arus dalam lilitanmenggerakkan magnetMenambah magnetMengubah luasMengubah ukuran rangkaianMengubah sudut antara rankaian dan medan magnetikPHYSI SReviewgglInduksi magnetikMagnet bergerakSwitching coil (Percobaan Faraday)Hukum Faraday- ggl induksi disebabkan oleh perubahan garis gaya- konduktor bergerak dalam B menyebabkan perubahan garis gaya => motional emf

PHYSI SGAYA GERAK LISTRIK(Motional e.m.f.)PHYSI SGGLGaya Lorentz untuk menjelaskan induksiMedan listrik melawan perubahan yang menghasilkannyaSebuah batang bergerak dalam medan BPembawa muatan bergerak dibawah pengaruh gaya LorentzPenumpukan muatan menghasilkan medan E

+

-

+

-E

PHYSI SGGLGaya Lorentz untuk menjelaskan induksiFluks magnetik yg berlawanan dari loop arus melawan penambahan fluks karena pertambahan luasBatang bergerak pada kawat sejajar yg tetap posisinyaPembawa muatan begerak seperti sebelumnyaMuatan mengalir sehingga tidak ada penumpukan. B dalam arah berlawanan

+

-

+

-

AAAMengubah luasIPHYSI SHukum Lenz:Besarnya GGL (Gaya Gerak Listrik) bergantung besarnya kecepatan perubahan fluks magnetik. Untuk memenuhi hukum kekekalan energi, maka arah arus listrik yang terjadi menyebabkan fluks magnetik imbas yang melawan perubahan fluks magnetik asal. Ini dinyatakan oleh Lenz sebagai berikut:PHYSI SHukum LenzPolaritas (arah) ggl induksi dalam loop tertutup adalah sedemikian sehingga cenderung menghasilkan arus yang membentuk fluks magnetik untuk melawan fluks magnetik yang melalui loop ituILenzs LawPHYSI SHukum Lenz (lanjutan):ARAH EFEK APAPUN DARI INDUKSI MAGNETIK YANG TERJADI HARUS MELAWAN PENYEBAB EFEK TSB.

Perhatikan bahwa arus Iinduced selalu menghasilkan Binduced yang melawan fluks magnetik penyebab (warna hijau) dan arah v.PHYSI SQuizIn which direction will the induced current flow in these situations?1: changing areaor2: changing BBBBPHYSI SContoh Soal-1Sebuah batang konduktor dengan panjang l berotasi dengan kecepatan sudut yang konstan terhadap suatu sumbu yang terletak pada salah satu ujung batang. Suatu medan magnetik homogen B diarahkan tegak lurus bidang rotasi, seperti ditunjukkan dalam gambar. Tentukan GGL induksi antara ke dua ujung batang.

PHYSI SContoh Soal-2

PHYSI SGGL untuk suatu lintasan tertutupGGL untuk untuk suatu lintasan tertutup dapat dinyatakan sebagai integral garis yang dari E.ds sepanjang lintasan tersebut.

PHYSI SContoh Soal-3Sebuah solenoida panjang dengan jari-jari R mempunyai n lilitan per satuan panjang dan membawa arus yang berubah dengan waktu secara sinusoidal , dimana Imaks adalah arus maksimum dan adalah frekuensi sudut dari sumber arus AC. a). Hitunglah besar medan listrik induksi di luar solenoida pada jarak r > R dari pusat solenoida, b). Hitunglah besar medan listrik induksi di dalam solenoida pada jarak r dari sumbunya.

PHYSI SInduktansi Diri (Self Inductance)PHYSI SInduktansi DiriAC SourceArus yang berosilasi dalam rangkaian menghasilkan suatu medan magnet yang berosilasiMedan magnet yang berosilasi berarti fluks yang melewati selenoid berubahSuatu arus AC dilewatkan pada selenoid (atau coil etc.)Ini menghasilkan suatu ggl baru

PHYSI SInduktansi DiriAC SourceKonstanta L hanya bergantung pada sifat dari bahan dimensinya & jumlah lilitan, dll.L dikenal sebagai induktansi diri atau induktansi Satuan S.I. Untuk induktansi adalah HenryContoh: untuk selenoid

PHYSI SGgl induksiGgl induksi diri timbul karena perubahan arus.

Induktansi, L

Satuan, henry (H) = 1Voltsecond /Ampere

PHYSI SSolenoidaDari hukum Ampere

Jika luas penampang lintang selenoid A, maka

Induktansi adalahdsl

PHYSI SContoh soal: SolenoidaBerapa induktansi dari suatu selenoid dengan 500 lilitan dimana panjangnya adalah 0.05 m dan diameter dari coil adalah 0.04 m?

PHYSI SInduktansi DiriAC SourceArus yang berosilasi dalam rangkaian menghasilkan suatu medan magnet yang berosilasimedan magnet yang berosilasi berarti fluks yang melewati selenoid berubahSuatu arus AC dilewatkan pada selenoid (atau coil etc.)

Ini menghasilkan suatu ggl baru

PHYSI SInduktor dalam RangkaianJika saklar dinyalakan, maka arus bertambahInduktor menghasilkan ggl baru yang melawan perubahan.Arus timbul secara bertahapAda beda potensial dalam induktorNever Ready+

Many uses in circuits e.g. radio tunerPHYSI SInduktansi Bersama (Mutual Inductance)PHYSI SInduktansi BersamaRAFaradays ExperimentAC SourceArus yang berosilasi dalam rangkaian menghasilkan suatu medan magnet yang berosilasiMedan magnet yang berosilasi berarti yang melalui solenoid ke-2 berubahSuatu arus berosilasi dilewatkan pada selenoid (atau coil etc.)Ini menghasilkan suatu ggl induksi

PHYSI SInduktansi BersamaAC SourceKonstanta M hanya bergantung pada sifat dari bahan dimensinya & jumlah lilitan, dll.M dikenal sebagai induktansi bersama (mutual inductance)Satuan S.I. Untuk induktansi bersama adalah HenryContoh untuk 2 solenoid

RAPHYSI SInduktansi BersamaRAFaradays ExperimentAC SourceArus yang berosilasi dalam rangkaian menghasilkan suatu medan magnet yang berosilasi

Medan magnet yang berosilasi berarti yang melalui solenoid ke-2 berubahSuatu arus berosilasi dilewatkan pada selenoidIni menghasilkan suatu ggl induksi

PHYSI STransformator, Trafo (Transformer)PHYSI STransformatorAC SourceRA

Tegangan pada lilitan sekunder adalah tegangan primer dikalikan dengan perbandingan jumlah lilitanSebuah trafo membawa arus yang berosilasi dari suatu lilitan primer danmentransformasikan ini kedalam suatu arus yang berosilasi pada lilitan sekunderPrimarySecondaryVpVsPHYSI STransformatorAC SourceRA

Trafo berfungsi seperti toroidal solenoid dengan medan B serba sama

flux

Divide one by otherPHYSI STransformator

Tegangan pada lilitan sekunder adalah tegangan primer dikalikan dengan perbandingan jumlah lilitan

Suatu transformator ideal tidak akan kehilangan daya:

Arus pada lilitan primer adalah arus sekunder dikalikan dengan perbandingan jumlah lilitan

sehinggaPHYSI S