Fluks Magnetic: GGL Induksi Kawat Konduktor, Rumus Dan Cara Menghitungnya.

Pengertian Fluks Magnetik. Konsep tentang fluks magnetik pertama kali dikemukaan oleh ilmuwan Fisika yang bernama Michael Faraday untuk menggambarkan medan magnet.

Medan magnet ini digambarkan dengan menggunakan garis-garis gaya. Medan magnet kuat digambarkan oleh garis gaya yang rapat sedangkan yang kurang kuat digambarkan dengan garis gaya yang kurang rapat. Sedangkan untuk daerah yang memiliki kuat medan yang homogen digambarkan garis-garis gaya yang sejajar. Garis gaya magnet  dilukiskan dari kutub utara magnet dan berakhir di kutub selatan magnet.

Kuat medan magnetik dinyatakan dengan lambang B yang disebut dengan induksi magnet. Sebenarnya Induksi magnetik ini menyatakan kerapatan garis gaya magnet.

Pengertian Fluks Magnetik dan Rumus dan Contoh Perhitungannya.

Fluks magnetik menyatakan banyaknya jumlah garis gaya yang menembus permukaan bidang secara tegak lurus, yang dapat dinyatakan dalam persamaan, sebagai berikut.

Φm = B A

Jika arah B tidak tegak lurus terhadap permukaan bidang atau membentuk sudut tertentu sebesar θ, maka persamaannya menjadi:

Φm = B A cos

dengan :

Φm  =  fluks magnetik (weber atau Wb)

B  =  induksi magnetik )(T atau Wb/m2)

A  =  luas penampang (m2)

θ  =  sudut yang dibentuk antara arah B dengan garis normal (radian atau derajat)

Cara Menhitung Fluks Magnetic
Fluks Magnetik, Cara Menghitung

Dari persamaan tersebut dapat diketahui bahwa perubahan fluks magnet sangat dipengruhi oleh tiga variable berikut. Yang pertama, terjadi karena perubahan medan magnet B. Kedua, terjadi karena perubahan luas penampang yang dilaluinya. Ketiga, terjadi karena perubahan sudut θ.

Fluks magnetik dapat diukur dengan menggunakan fluksmeter. Alat ini terdiri dari kumparan dan rangkaian yang mampu menghitung fluks magnetik berdasarkan perubahan tegangan yang disebabkan oleh perubahan medan magnet yang melalui kumparan di dalam alat ini.

1). Cotnoh Soal Menentukan Fluks Magnetik Dalam Medan Magnet

Sebuah bidang seluas 400 cm2 berada dalam medan magnet yang mempunyai kuat medan magnet sebesar 10 x 10-2 T. Tentukan fluks magnetik pada bidang tersebut apabila garis normal bidang dengan garis gaya magnet membentuk sudut 30o

Diketahui

B = 10 x 10-2 T

A = 400 cm2 = 0,04 m2

A = 4 x 10-2 m2

θ = 300

Rumus Menghitung Fluks Magnet Bidang Dalam Medan Magnet

Besar fluks magnet yang dialami oleh bidang di dalam suatu medan magnet dapat dinyatakan dengan persamaan berikut:

ΦB = B.A cos θ

ΦB = (10×10-2)(4 x10-2)cos 300

ΦB = 40 x 10-4 (0,87)

ΦB = 3,48 x 10-4 Weber

2). Contoh Soal Menentukan Gaya Gerak Listrik GGL Ujung Solenoida

Sebuah solenoida memiliki 2000 lilitan berada dalam medan magnetik sehingga solenoida dipengaruhi fluks magnetik sebesar 8×10-3 Wb. Jika fluks magnetiknya berubah menjadi 6×10-3 Wb dalam 4 detik, tentukan besar ggl induksi yang timbul pada ujung-ujung solenoida tersebut

Diketahui:

N = 2000

ΔΦB = 6×10-3 – 8×10-3

ΔΦB = −2×10-3 Wb

Δt = 4 s

Rumus Menentukan GGL Ujung Solenoida

Gaya gerak listrik, GGL induksi yang timbul pada ujung -ujung solenoida memenuhi hukum Faraday dan dapat dihitung dengan rumus sebagai berikut.

ε = -N (ΔΦB/Δt)

ε = -2000(-2×10-3)/(4)

ε = 1,0 volt

3). Contoh Soal Perhitungan GGL Induksi Kumparan

Fluks magnet sebuah kumparan yang memiliki 200 lilitan berubah sebesar 2 x 10-3 Weber dalam selang wakti 0,2 detik. Hitung GGL induksi rata rata pada kumparan tersebut:

Diketahui:

ΔΦB = 2×10-3 Weber

N = 200 lilitan

t = 0,2 detik

Cara Menentukan GGL Induksi Kumparan

GGL induksi magnet kumparan dapat dinyatakan dengan menggunakan persamaan rumus berikut:

ε = -N (ΔΦB/Δt)

ε = -200(2×10-3)/(0,2)

ε = – 2 volt

4). Contoh Soal Perhitungan GGL Kawat Konduktor Dalam Induksi Magnet

Jika kawat PQ panjangnya 50 cm digerakkan ke kanan dengan kecepatan 5 m/s. Hambatan R = 10 Ω dan induksi magnet sebesar 2 T dengan arah tembus ke dalam bidang gambar. Tentukan besarnya ggl induksi yang timbul dan kuat arus yang mengalir dalam rangkaian. Hitung gaya Lorentz yang timbul pada kawat.

Perhitungan GGL Kawat Konduktor Dalam Induksi Magnet
Perhitungan GGL Kawat Konduktor Dalam Induksi Magnet

Diketahui:

L = 50 cm = 0,5 m

B = 2 T

θ = 900

R = 10 Ω

v = 5 m/s

Menghitung GGL Induksi  Kawat Konduktor

ε = B.L.v sin θ

ε = 2 × 0,5 × 5 sin 90o

ε = 5 x 1 Volt

ε = 5 Volt

Jadi, besarnya ggl induksi yang terjadi adalah 5 Volt.

Menghitung Kuat Arus Rangkaian GGL Induksi Magnetik

I = ε/R

I = 5/5

I = 1 A

Jadi, besarnya kuat arus yang mengalir adalah 1 A.

Menghitung Gaya Lorentz  Rangkaian GGL Induksi Magnetik Kawat Konduktor

Gaya Lorentz yang timbul pada kawat dapat dinyatakan dengan menggunakan rumus berikut

F = B.I.L

F = (2)(1)(0,5)

F = 1 N

Jadi Gaya Lorentz yang timbul pada kawat adalah 1 N

5). Contoh Soal Menentukan Induksi Magnet Kawat Tegak Lurus Medan Magnetik

Sebuah kawat yang panjangnya 2 m bergerak tegak lurus pada medan magnetic dengan kecepatan 10 m/s, pada ujung-ujung kawat timbul beda potensial 4V. Tentukan besarnya induksi magnetik

Diketahui:

L = 2 m;

v = 10 m/s;

ε = 4volt

Menghitung Induksi Magnetic Kawat Yang Bergerak Dalam Medan Magnet

Induksi magnetic yang terjadi pada kawat yang bergerak tegak lurus medan magnet dapat dinyatakan dengan persamaan seperti berikut.

ε = B.L.v sin θ

Karena v ⊥ B, maka besar induksi magnetiknya adalah:

4 = B × 2 × 10 sin 900

4 = 20 B

B =  4/20

B = 0,2 T

Contoh Soal Ujian Materi Medan Magnet dan Induksi Magnet

Jika Sebuah Kawat dialiri arus sebesar 2 amper, tentukan besar medan magnet pada titik yang berjarak 5 cm dari kawat tersebut. Dan tentukan berapa besar medan magnet pada titik yang berjarak 10 cm dari kawat.

Jawaban dan Pembahasan.

Diketahui:

i = 2 amper

Menghitung Besar Magnet Kawat Berjarak

Besar medan magnet pada jarak a = 5 cm = 5 x 10-2 dapat dirumuskan dengan persamaan berikut:

B = μ0 i / 2π a      

B = (4π ×107 WbA-1m-1 x 2 A) / (2π ×5 x102 m)

B = 8 x 10-6T

Besar medan magnet pada jarak a  = 10 cm dari kawat adalah;

B = μ0 i / 2π a    

Jarak 10 cm sama dengan 2 kali dari a = 5cm. Sementara nilai medan magnet berbanding terbalik dengan jarak. Jadi Nilai B setengah kalinya.

B = μ0 i / [2π a (10cm/5cm)]

B = 8 x 10-6T / 2

B = 4 x 10-6T

Daftar Pustaka:

  1. Ganijanti Aby Sarojo, 2002, “Seri Fisika Dasar Mekanika”, Salemba Teknika,
  2. Giancoli, Douglas, 2001, “Fisika Jilid 1, Penerbit Erlangga, Jakarta.
  3. Halliday, David, Robert Resnick, Jearl Walker. 2001. Fundamentals of Physics, Sixth Edition. New York, John Wiley & Sons.
  4. Sears, F.W – Zemarnsky, MW , 1963, “Fisika untuk Universitas”, Penerbit Bina Cipta, Bandung,
  5. Giancoli, Douglas C. 2000. Physics for Scientists & Engineers with Modern Physics, Third Edition. New Jersey, Prentice Hall.
  6. Tipler, Paul, 1998, “Fisika untuk Sains dan Teknik”, Jilid 1,Pernerbit Erlangga, alih bahasa: Prasetyo dan Rahmad W. Adi, Jakarta.
  7. Tipler, Paul, 2001, “Fisika untuk Sains dan Teknik”, Jilid 2, Penerbit Erlangga, alih bahasa: Bambang Soegijono, Jakarta.
  8. Ringkasan Rangkuman: Induksi elektromagnetik yaitu peristiwa timbulnya ggl induksi pada ujung-ujung kumparan karena adanya perubahan fluks magnetik yang dilingkupi oleh kumparan tersebut.
  9. Fluks magnetik yaitu banyaknya jumlah garis gaya magnet yang menembus permukaan bidang tiap satu satuan luas secara tegak lurus.
  10. Hukum Faraday berbunyi: besarnya ggl induksi yang terjadi pada ujung-ujung kumparan berbading lurus dengan jumlah lilitan kawat pada kumparan dan kecepatan perubahan fluks magnetiknya.
  11. Kecepatan perubahan fluks magnetic dapat dipengaruhi oleh beberapa faktor antara lain : Perubahan luas penampang, Perubahan induksi magnetiknya, Perubahan sudut antara garis normal dan arah induksi magnet.
  12. Hukum Lenz berbunyi: jika ggl induksi timbul pada suatu rangkaian, maka arah arus induksi yang dihasilkan sedemikian rupa menimbulkan medan magnet induksi yang menentang perubahan medan magnet.
  13. Besarnya ggl induksi diri yang timbul pada ujung-ujung kumparan yang disebabkan adanya perubahan arus listrik di dalam kumparan
  14. Energi yang tersimpan pada sebuah induktor yang dialiri arus listrik akan berupa energi medan magnet
  15. Sebuah kumparan mempunyai induktansi diri sebesar 1 henry apabila pada kumparan tersebut timbul perubahan arus 1 ampere tiap detiknya, maka pada ujungujung kumparan timbul ggl sebesar 1 Volt.
  16. ardra.biz, 2019, “Pengertian Fluks Magnetik dan Contoh Fluks Magnet dengan  garis-garis gaya medan magnet. Lambang Simbol Kuat medan magnetic dan Lambang Induksi Magnet. Pengertian kuat medan magnet dengan kerapatan garis gaya magnet dan kuat medan magnet homogen.
  17. Ardra.Biz, 2019, “Garis gaya sejajar dan garis gaya magnet utara selatan. Pengertian garis gaya magnet dengan Pengertian Fluks Magnetik dan Contoh Rumus Perhitungannya.
  18. Ardra.Biz, 2019, “Rumus kuat medan magnet dengan contoh soal perhitungan fluks magnet serta contoh soal perhitungan kuat medan magnet. Rumus fluks magnet dan rumus fluks magnet tidak tegak lurus. Satuan  fluks magnetik (weber atau Wb) dan satuan  induksi magnetik (T atau Wb/m2).
  19. Ardra.Biz, 2019, “Pengaruh kuat medan magnet terhadap fluks magnet dan pengaruh sudut terhadap fluks magnet. Alat ukur fluks magnet dengan prinsip kerja fluksmeter dan pengaruh luas penampang terhadap fluks magnet.