Contoh Soal GGL Induksi

Contoh Soal GGL Induksi -   Jika sepeda dikayuh, maka dinamo pada sepeda tersebut akan berputar. Putaran dinamo tersebut dapat menjadi sumber energi untuk menyalakan lampu sepeda. Peristiwa tersebut bekerja berdasarkan prinsip GGL induksi. Dinamo berisi kumparan (lilitan kawat) dan magnet. Ketika sepeda dikayuh, dinamo berputar sehingga magnet dalam dinamo juga berputar. Magnet yang berputar menyebabkan jumlah garis gaya magnet pada ujung-ujung kumparan berubah. Perubahan jumlah garis gaya magnet ini yang menyebabkan terjadinya arus listrik. Perhatikan ilustrasi berikut ini.

        Ketika magnet didekatkan dengan kumparan, maka jumlah garis gaya yang masuk kumparan akan semakin banyak dan berlaku sebaliknya. Ketika magnet dijauhkan dari kumparan, maka jumlah garis gaya yang masuk ke kumparan akan semakin sedikit. Perubahan jumlah garis gaya itulah yang menyebabkan terjadinya penyimpangan jarum galvanometer (alat pendeteksi dan pengukur arus listrik). Dengan demikian, dapat disimpulkan bahwa penyebab timbulnya GGL induksi adalah perubahan garis gaya magnet yang dilingkupi oleh kumparan.
        Menurut Faraday, besar GGL induksi pada kedua ujung kumparan sebanding dengan laju perubahan fluks magnetik yang dilingkupi kumparan. Artinya, makin cepat terjadinya perubahan fluks magnetik, makin besar GGL induksi yang timbul. Sebelum mempelajari GGL induksi lebih dalam, alangkah baiknya jika kita belajar tentang fluks magnetik terlebih dahulu.

▬ Fluks Magnetik ▬

Fluks magnetik adalah banyaknya garis gaya magnet yang menembus suatu bidang. Secara matematis, fluks magnetik dinyatakan sebagai berikut.

Keterangan:
Ф = fluks magnetik (Wb);
B = medan magnet (T);
A =luas penampang (m2); dan
α = sudut antara B dan garis normal.

▬ Induksi Elektromagnetik ▬

Induksi elektromagnetik adalah peristiwa timbulnya arus listrik karena pengaruh medan magnet (GGL induksi). Besarnya GGL induksi sebanding dengan laju perubahan fluks magnetik dan dinyatakan dalam persamaan berikut.

Keterangan:
ε = ggl induksi (V);
ΔФ = perubahan fluks magnet (Wb);
N = jumlah lilitan;
B = medan magnet (T);
A = luas penampang (m2); dan
Δt = selang waktu (s).

Berdasarkan persamaan di atas, dapat disimpulkan bahwa GGL induksi dipengaruhi 3 faktor.

1. Kecepatan gerakan magnet atau kecepatan perubahan jumlah garis-garis gaya magnet (fluks magnetik), GGL makin besar ketika gerakan magnet dipercepat 
2. Jumlah lilitan, semakin banyak jumlah lilitan maka arus yang mengalir akan besar juga 
3. Medan magnet, semakin besar ukuran magnet (medan magnet akan besar juga) maka semakin besar arus yang dihasilkan.

Arah arus induksi yang melawan arah medan magnet diberi tanda negatif. Aturan arah arus induksi ini dikenal dengan aturan Lentz. Pernyataan Lentz adalah arus induksi sedemikian rupa sehingga dapat menghasilkan medan magnet yang yang arahnya melawan perubahan yang menimbulkannya.

▬ Induksi Diri ▬

GGL induksi merupakan peristiwa timbulnya arus listrik dari medan magnet, sedangkan GGL induksi diri merupakan peristiwa munculnya medan magnet dari arus listrik, kemudian medan magnet tersebut kembali menghasilkan arus listrik. Ketika dalam kumparan mengalir arus listrik, maka akan timbul medan magnet, sehingga fluks magnetik di dalam kumparan juga berubah. Perubahan fluks magnetik ini menghasilkan GGL induksi diri, yang besarnya dapat dirumuskan sebagai berikut.

Keterangan:
Ԑi = GGL induksi diri (V);
L =induktansi induktor (H);
∆i = perubahan arus listrik (A); dan
∆t = selang waktu (s).

▬ Induktansi Induktor ▬

Dalam menghitung GGL induksi diri, diperlukan besaran induktansi induktor (L). Besar Induktansi sebuah induktor dapat dihitung dengan rumus berikut.

Keterangan:
L = Induktansi induktor (H);
μ0 = permeabilitas ruang hampa (4π x 10-7 H/m = 1,257 x 10-6 H/m);
N = Jumlah lilitan;
A = Luas penampang kumparan (m2); dan
l = Panjang kumparan (m).

▬ Energi Potensial Kumparan ▬

Energi di dalam sebuah kumparan dirumuskan sebagai berikut.

Keterangan:
W =energi (J);
L =Induktansi induktor (H); dan
I = Kuat Arus Listrik (A).

Contoh soal

Sebuah magnet dengan kuat medan 1 T bergerak maju-mundur terhadap kumparan dengan jumlah lilitan 1000. Berapa GGL induksi yang terjadi tiap detik jika luas penampang kumparan adalah 25 cm2?
Penyelesaian
Diketahui:
B = 1T
N =1000
∆t= 1 s
A= 25 cm2 = 0.0025 m2 
Ditanyakan: Ԑ ?
Jawab:

Jadi, besarnya GGL induksi yang terjadi setiap detik adalah 0,25 V.

S1

Sebuah kumparan memiliki jumlah lilitan 1000 dan memiliki luas penampang 36 cm2. Jika kumparan menerima medan magnet sebesar 2 T dan arahnya tegak lurus terhadap bidang, maka besarnya fluks magnet yang melingkupi kumparan adalah ....

S2

Sebuah kumparan memiliki jumlah lilitan 1000 dan fluks magnetik sebesar 0,6 Wb. Besar GGL induksi yang dihasilkan kumparan dalam 1 menit adalah ....

S3

Sebuah kumparan memiliki luas penampang 1 cm2 dan medan magnetik sebesar 1 Wb. Medan magnet yang harus diberikan adalah ....

S4

Agar medan magnet 1 T dapat menghasilkan fluks magnet sebesar 1 Wb, maka luas penampang kumparan yang dibutuhkan adalah ....

S5

Sebuah medan magnet 1 T diletakkan di dekat sebuah kumparan yang memiliki 1000 lilitan. Ketika medan magnet bergerak maju mundur, perubahan fluks yang terjadi sebesar 0,2 Wb per detik. Besar GGL induksi pada kumparan adalah ....

S6

Sebuah magnet memiliki kuat medan 0,1 T. Medan magnet tersebut tegak lurus bidang kumparan yang luasnya 30 cm2. Jika jumlah lilitan kumparannya 3000, maka besar GGL induksi yang terjadi tiap detik adalah ....

S7

Sebuah induktor dengan induktansi 2 H mengalami perubahan aliran arus listrik sebesar 1A per detik. Besar GGL induksi diri pada induktor tersebut adalah ....

S8

Sebuah kawat dililitkan membentuk silinder yang panjangnya 10 cm. Lilitan kawat tersebut memiliki diameter 2 cm dan jumlah lilitan 1000. Besarnya induktansi induktor pada kumparan sebesar ....

S9

Sebuah induktor memiliki induktansi 2 H. Jika induktor dialiri arus 1 A, maka energi potensial induktor adalah ....

S10

Sebuah induktor memiliki induktansi 2 H. Arus yang harus dialirkan agar induktor memiliki energi 4 J adalah ....

Share this post