Hukum Induksi Faraday
Ketika medan magnet yang melewati sebuah lilitan kawat berubah, itu menciptakan tegangan pada lilitan tersebut — bahkan tanpa baterai terpasang. Ubah medan itu lebih cepat, dan Anda mendapatkan tegangan yang lebih besar; inilah persis cara generator mengubah gerak menjadi listrik.
Rumus
ε = −ΔΦ / Δt
- ε — ggl induksi (V): tegangan yang tercipta pada lilitan itu
- Φ — fluks magnet (Wb): besarnya medan magnet yang melewati lilitan itu
- t — waktu (s): berapa lama perubahan fluks itu berlangsung
Contoh yang diselesaikan
Fluks magnet melalui sebuah lilitan turun sebesar 6 weber selama 3 detik. Berapa tegangan yang diinduksikan ini?
- ΔΦ = 6 Wb
- Δt = 3 s
- ε = −ΔΦ / Δt
- ε = −(6 Wb) / (3 s)
ε = −2 V
Uji diri Anda
Fluks itu masih berubah sebesar 6 weber, tetapi kini terjadi hanya dalam 2 detik alih-alih 3. Berapa besar tegangan induksi sekarang?
- 2 V
- Jawaban benar: 3 V
- 12 V
Benar! Perubahan yang lebih cepat berarti tegangan lebih besar: 6 Wb ÷ 2 s = 3 V.
Menurut hukum Lenz, arus yang diinduksikan oleh fluks yang berubah akan menciptakan medan magnetnya sendiri yang…
- Jawaban benar: melawan perubahan fluks itu
- sesuai dengan perubahan fluks itu
- tidak berpengaruh pada fluks itu
Tepat sekali — arus induksi selalu melawan balik perubahan yang menciptakannya, itulah sebabnya rumus itu memiliki tanda minus.
Di mana Anda melihatnya
Setiap pembangkit listrik di Bumi adalah hukum ini dalam skala industri: magnet-magnet yang berputar menyapukan fluks yang berubah melalui kumparan-kumparan, dan keluarlah tegangan yang sampai ke colokan dinding Anda. Dinamo sepeda adalah edisi saku — ayuhan Anda memutar sebuah magnet, dan lampu depan menyala tanpa baterai di dalam rangkaian.
Kesalahan umum
Inti utamanya adalah perubahan: medan magnet yang sangat besar dan sepenuhnya tetap melalui sebuah lilitan tidak menginduksikan apa pun — hanya fluks yang berubah yang menghasilkan tegangan, ε = −ΔΦ / Δt. Lalu, ini soal laju, bukan jumlah: perubahan 6 Wb yang sama yang terjadi dalam 2 s alih-alih 3 s menaikkan tegangan dari 2 V menjadi 3 V. Dan tanda minus itu adalah hukum Lenz — arus induksi selalu melawan perubahan yang menciptakannya, menolak keuntungan tanpa usaha.
Bagaimana ini terhubung
Ini melengkapi pasangan yang dimulai oleh gaya Lorentz: medan mendorong muatan, dan kini medan yang berubah menciptakan tegangan-tegangan yang membuat muatan bergerak — tanpa perlu baterai. Dorongan melawan dari hukum Lenz adalah kekekalan energi yang berbicara, dan resonansi AC, berikutnya, adalah apa yang terjadi ketika tegangan induksi ini bertemu sebuah kapasitor dalam rangkaian yang didorong bolak-balik.