Listrik merupakan salah satu faktor penting yang akan Anda butuhkan untuk kegiatan sehari-hari. Pada penggunaanya, ada banyak cara yang bisa digunakan untuk bisa membangkitkan arus listrik, salah satunya adalah dengan induksi elektromagnetik.
Konsep ini pertama kali ditemukan oleh Michael Faraday dan juga Joseph Henry pada 1831. Konsep ini sendiri lahir dengan memanfaatkan perubahan medan magnet di sekitar konduktor.
Daftar ISI
Pengertian
Induksi elektromagnetik adalah munculnya arus listrik akibat dari medan magnet yang berubah. Dalam hal ini, ketika jumlah garis gaya magnet atau fluks magnetik berubah hingga mampu menembus suatu bidang, maka di sinilah akan muncul gaya listrik atau arus listrik yang mengalir ke konduktor lewat medan magnet.
Singkatnya, bisa dijelaskan jika induksi elektromagnetik merupakan proses arus listrik yang muncul pada konduktor yang diletakkan pada medan magnet yang bergerak, atau konduktor tersebut digerakkan melewati medan magnet yang diam.
Gerakan ini akan memunculkan beda potensial di sepanjang konduktor. Beda potensial inilah yang nantinya akan memunculkan dan menghasilkan arus listrik. Kemunculan beda potensial ini dikenal dengan nama Gaya Gerak Listrik Induksi.
Faktor yang Mempengaruhinya
Dalam pemanfaatannya, ada beberapa faktor yang mempengaruhi besar kecilnya gerak gaya listrik elektromagnetik yang akan berpengaruh dengan induksi elektromagnetik, yaitu:
1. Kecepatan Perubahan Medan Magnet
Hal pertama yang akan mempengaruhi besar kecilnya induksi elektromagnet adalah kecepatan perubahan yang terjadi pada medan magnet. Semakin cepat perubahan medan magnet yang terjadi, maka semakin besar juga induksi elektromagnet yang akan dihasilkan.
2. Banyak Lilitan
Hal selanjutnya yang juga akan mempengaruhi induksi elektromagnet adalah jumlah lilitan. Semakin banyak jumlah lilitan yang ada maka gerak gaya listrik yang dihasilkan juga akan semakin besar. Begitu juga sebaliknya, semakin sedikit jumlah lilitan maka induksi yang dihasilkan juga semakin kecil.
3. Kekuatan Magnet
Kekuatan atau daya magnet juga akan berpengaruh pada munculnya gaya gerak listrik. Semakin besar daya magnet pada benda tersebut maka semakin besar juga induksi elektromagnetik yang akan dihasilkan.
Konsep
Secara konsep, bisa dijelaskan jika induksi elektromagnetik merupakan munculnya gaya gerak listrik pada suatu kumparan atau konduktor ketika terjadi perubahan fluks magnetik pada kumparan atau konduktor tersebut, atau jika induktor atau kumparan tersebut bergerak melintasi medan magnet.
Konsep dari munculnya gaya gerak listrik tersebut bisa dijelaskan dengan menggunakan bantuan galvanometer, ini merupakan alat yang bisa mengukur ada atau tidaknya arus listrik dalam satu rangkaian. Cara pembuktiannya adalah seperti ini:
- Saat kutub utara magnet masuk ke dalam kumparan, maka jarum galvanometer akan bergerak ke salah satu arah, bisa ke kanan atau kiri.
- Saat magnet tersebut didiamkan sejenak dalam kumparan, maka jarum galvanometer akan kembali menunjukkan ke angka nol.
- Ketika magnet tersebut bergerak keluar dari kumparan, maka jarum galvanometer akan kembali bergerak ke arah yang berlawanan dengan sebelumnya.
Gerakan dari jarum galvanometer tersebut menunjukkan jika ada arus yang mengalir dalam kumparan. Arus listrik itu sendiri timbul karena adanya beda potensial pada ujung kumparan ketika magnet masuk dan keluar. Prosesnya sendiri bisa dijelaskan seperti ini:
- Saat magnet batang bergerak masuk, maka akan terjadi penambahan jumlah garis gaya magnet yang memotong kumparan.
- Ketika magnet diam, maka arus yang ada tidak mengalir sehingga galvanometer menunjuk angka nol.
- Ketika magnet bergerak keluar, maka akan terjadi pengurangan jumlah garis gaya magnet yang memotong kumparan.
Jika semua proses tersebut berlangsung secara terus menerus, disitulah arus listrik akan muncul dan terjadi induksi elektromagnetik.
Hukum Induksi Elektromagnetik
Ada dua hukum yang menjelaskan tentang proses induksi magnetik ini. Pertama adalah Hukum Faraday dan kedua adalah Hukum Lenz.
1. Hukum Faraday
Menurut Faraday, setiap rangkaian listrik akan memiliki gaya gerak listrik induksi yang nilainya berbanding lurus dengan kecepatan perubahan fluks magnetik. Hukum ini juga menjelaskan jika fluks magnet adalah garis gaya magnet yang dilingkupi oleh luas daerah tertentu dalam arah tegak lurus.
Hukum ini juga menjelaskan jika induksi magnetik akan sangat tergantung pada waktu. Semakin cepat terjadinya perubahan medan magnet, maka semakin besar juga induksi yang akan dihasilkan.
Di lain sisi, induksi yang dihasilkan juga tidak sebanding dengan laju perubahan medan magnetik B namun sebanding dengan laju perubahan medan magnet ΦB yang melintasi loop seluas A.
2. Hukum Lenz
Hukum ini menjelaskan tentang hubungan induksi elektromagnetik pada rangkaian tertutup dan juga hambatan tertentu. Arus yang mengalir pada rangkaian ini dinamakan arus induksi. Arus induksi dan gaya gerak listrik hanya akan muncul selama perubahan fluks magnetik terjadi.
Dalam hukum ini dijelaskan jika gaya gerak listrik induksi selalu membangkitkan arus yang medan magnetnya berlawanan dengan asal perubahan fluks. Hukum ini sendiri hanya berlaku pada rangkaian tertutup.
Contoh Penerapan Induksi Elektromagnetik
Saat ini, induksi elektromagnetik juga sudah banyak dimanfaatkan untuk berbagai macam hal. Berikut adalah contoh penerapannya yang akan sering Anda temukan dalam kehidupan sehari-hari.
1. Generator Listrik
Salah satu alat yang bekerja dengan menggunakan konsep induksi elektromagnet adalah generator listrik. Secara prinsip ini merupakan mesin yang bekerja dengan mengubah energi kinetik menjadi energi listrik.
Alat ini bekerja dengan menggunakan hukum induksi Faraday. Nantinya alat ini bisa menjelaskan dua jenis arus listrik yaitu arus searah dan juga bolak balik.
Di dalam generator ini terdapat cincin luncur. Jumlah cincin luncur inilah yang akan menentukan jenis arus listrik yang akan dihasilkan dari generator tersebut. Jika hanya ada satu cincin luncur maka generator tersebut akan menghasilkan arus searah, sementara generator arus bolak balik memiliki dua cincin luncur.
2. Motor Listrik
Contoh lainnya dari penerapan induksi elektromagnetik adalah pada motor listrik. Alat ini bekerja dengan mengubah energi listrik menjadi energi mekanis. Prinsip kerjanya menerapkan elektromagnetisme dan listrik dinamis.
Energi mekanis dihasilkan dari elektromagnetik yang mengubah energi listrik menjadi magnet. Munculnya magnet ini yang nantinya akan menghasilkan energi gerak, melalui gaya tolak menolak dan juga tarik menarik antar kutub magnet yang sejenis dan tidak sejenis.
Perubahan energi ini hanya akan terjadi saat magnet diletakkan pada poros yang bisa berputar. Penggunaan motor listrik ini juga umum digunakan pada beberapa alat industri dan juga rumah tangga seperti kipas angin, kompresor, pompa, bor, dan beberapa alat lainnya.
3. Transformator
Alat lainnya yang juga bekerja dengan menggunakan prinsip induksi elektromagnet adalah transformator atau trafo. Ini merupakan alat yang berguna untuk menaikkan ataupun menurunkan tegangan AC.
Prinsip kerja alat ini adalah memindahkan energi listrik dari kumparan primer ke kumparan sekunder dengan cara induksi. Nantinya, trafo akan menimbulkan gaya gerak listrik pada kumparan sekunder karena medan magnet yang berubah-ubah akibat aliran arus listrik bolak balik pada kumparan primer yang diinduksikan melalui besi lunak ke kumparan sekunder.
Ada dua jenis trafo yang bisa Anda gunakan. Pertama adalah trafo step up yang berfungsi untuk menaikkan tegangan AC. Pada trafo step up jumlah lilitan kumparan sekunder lebih banyak daripada jumlah lilitan kumparan primer.
Jenis trafo selanjutnya adalah trafo step down. Fungsi trafo jenis ini adalah menurunkan tegangan AC. Pada jenis ini, jumlah lilitan kumparan sekunder lebih sedikit daripada jumlah lilitan pada kumparan primer.
Rumus Induksi Elektromagnetik
Secara umum, rumus ataupun persamaannya bisa ditulis sebagai berikut:
ε = B A ω N sin θ
Penjelasan dari rumus tersebut adalah:
- ε adalah gaya gerak listrik induksi atau induksi elektromagnetik dalam satuan volt.
- B adalah Induksi magnet dalam satuan T.
- A adalah luas penampang dalam satuan m2 .
- ω adalah kecepatan sudut dalam satuan rad/s.
- N adalah jumlah lilitan.
- θ adalah sudut dalam satuan derajat.
Sudah Lebih Paham Sekarang?
Secara mudah, bisa dijelaskan jika suatu alat mengalami induksi elektromagnetik ketika alat tersebut mengalami perubahan medan magnet secara terus menerus. Pada penggunaanya, proses ini sendiri erat kaitannya dengan pembangkitan arus listrik. Beberapa contoh alat yang menggunakan konsep induksi ini adalah motor listrik sampai dengan generator.
