Induksi Elektromagnetik

Induksi Elektromagnetik Agus Suroso ([email protected]) Fisika Teoretik Energi Tinggi dan Instrumentasi, Institut Teknologi Bandung

Agus Suroso (FTETI-ITB)

Induksi Elektromagnetik

1 / 21

Materi

1

Hukum Faraday-Lenz

2

Medan listrik induksi

3

Induktansi

4

Induktansi Bersama



2 / 21

Percobaan

gambar: Serway & Jewett Agus Suroso (FTETI-ITB)


3 / 21

Hukum Faraday-Lenz

Hukum Faraday: Jika fluks medan magnet yang masuk pada suatu simpal berubah, maka akan timbul gaya gerak listrik (ggl=electromotive force/emf) pada simpal tsb. Hukum Lenz: Arah arus induksi pada simpal adalah sedemikian sehingga menyebabkan medan magnet yang melawan perubahan fluks yang terjadi pada simpal. E =−


dΦ . dt


(1)

4 / 21

Arah Arus Induksi Baca per kolom, dari atas ke bawah.

gambar: Halliday & Resnick Agus Suroso (FTETI-ITB)


5 / 21

Pertanyaan 1 Urutkan dari yang arus induksinya paling besar.

(Inc: increase, Dec: decrease.) gambar: Halliday & Resnick



6 / 21

Pertanyaan 2 Sebuah cincin bergerak mendekati kawat lurus berarus listrik. Ke manakah arah arus induksi pada cincin?



7 / 21

Aplikasi: batang konduktor bergerak pada rel



8 / 21

Contoh 1: batang konduktor bergerak pada rel Karena Iind ⊥B, timbul gaya ~ B ke kiri. Sehingga magnet F ~ app ) ke diperlukan gaya luar (F kanan. Daya yang diberikan oleh gaya luar adalah ~ app · ~v = P=F

E2 . R

(2)

Daya oleh gaya luar = daya listrik yang dihasilkan ⇒ perubahan energi mekanik menjadi listrik.



9 / 21

Soal Gaya luar dihilangkan, kecepatan awal batang ~vi . Kapan dan di mana batang berhenti? Gunakan konsep gaya atau energi.



10 / 21

Contoh 2: Batang berputar pada daerah bermedan magnet Berapa beda potensial kedua ujung batang? Batang konduktor diputar terhadap salah satu ujungnya, dalam daerah bermedan magnet.



11 / 21

Contoh 3: Simpal melewati daerah bermedan magnet Sebuah simpal berbentuk kotak melewati daerah bermedan magnet dngan kecepatan konstan. Grafik fluks, ggl, dan gaya yang diperlukan untuk menarik simpal diberikan pada gambar.



12 / 21

Contoh 4: Generator dan motor

Generator: gerak → listrik. Simpal berputar terhadap sumbu, lalu timbul ggl induksi.



13 / 21

Contoh 4: Generator dan motor Motor: listrik → gerak. Simpal dialiri arus, timbul torsi shg simpal berputar.

gambar: Cutnell, h.651 Agus Suroso (FTETI-ITB)


14 / 21

Medan listrik induksi Hukum Faraday: dΦ dt → E → Iinduksi . ~ ~ → I. Listrik statik: E → F dΦ ~ . Ingat pula bahwa medan E tidak bergantung pada ada Jadi, dt → E atau tidaknya muatan uji.



15 / 21

Medan listrik induksi Usaha oleh gaya listrik qE (2πr ) = qE ⇒ E =

E 2πr

(3)

Dengan mengingat hukum Faraday, diperoleh E =−

r dB . 2 dt

(4)

Hukum Faraday dapat pula dituliskan dalam bentuk I ~ · d~s = − dΦB . (5) E dt ~ pada kasus ini tidak konservatif. E Agus Suroso (FTETI-ITB)


16 / 21

Induktor dan Induktansi Diri

Induktor: lilitan. Adanya

di dt

menghasilkan −EL .

Besarnya EL sebanding dengan di dt , konstanta pembandingnya disebut induktansi diri, L. EL = −L

di . dt

(6)

Mengingat hukum Faraday, didapat pula gambar: Halliday & Resnick


L=


NΦB . i

(7)

17 / 21

Contoh: induktansi solenoida

Berapa induktansi diri dari solenoida?



18 / 21

Contoh: induktansi solenoida

Berapa induktansi diri dari solenoida? Mengingat bahwa medan magnet dalam solenoida (panjang) adalah B = µ0 ni (dengan n = N/`), maka induktansi solenoida adalah L=


µ0 N 2 Nµ0 ni = . i `


(8)

18 / 21

Induktansi Bersama Adanya

di dt

pada salah satu lilitan menyebabkan EL pada lilitan yang lain.

gambar: Halliday & Resnick Agus Suroso (FTETI-ITB)


19 / 21

Induktansi Bersama Induktansi bersama (definisi): M21 =

N2 Φ21 . i1

(9)

Dapat dituliskan Φ21 di1 = N2 = −E2 . dt dt Jika ditinjau sebaliknya (gambar b), diperoleh M21

E1 = −M12

di2 , dt

(10)

(11)

sehingga M12 = M21 = M.



(12)

20 / 21

Ada pertanyaan? Kontak: [email protected]



21 / 21

Induksi Elektromagnetik

Recommend Documents