Konsep fluks magnet pertama kali diperkenalkan dalam Hukum Faraday. Michael Faraday adalah seorang fisikawan Inggris yang meneliti fenomena munculnya arus listrik dari sebuah kumparan yang diberi perubahan fluks magnet pada setiap ujungnya.
Definisi Fluks Magnetik
Fluks magnet merupakan salah satu materi fisika yang digunakan untuk menggambarkan penjumlahan garis-garis gaya magnet. Sehingga kuat medan magnet didefinisikan sebagai tingkat kerapatan garis-garis gaya magnet atau tingkat kerapatan fluks magnet.
Berdasarkan hukum Faraday, disimpulkan bahwa perubahan fluks magnet pada suatu kumparan akan menimbulkan beda potensial pada setiap ujung kumparan. Ketika kedua ujung kumparan dihubungkan oleh penghantar dengan hambatan tertentu maka akan menimbulkan arus induksi mengalir.
Baca Juga:
Selain itu, timbul perbedaan potensial yang disebut ggl induksi. Besarnya ggl induksi dihitung menggunakan hukum Faraday. Sedangkan arah arus induksi dari kumparan dihitung dengan menggunakan hukum Lenz.
Berdasarkan hukum Lenz diketahui bahwa arah fluks induksi harus berlawanan dengan arah fluks magnet. Sehingga fluks total di dalam kumparan selalu konstan.
Ketika kutub utara magnet digeser mendekati rangkaian atau kumparan, maka akan terjadi perubahan fluks magnet. Fluks magnet akan meningkat ketika kutub magnet didekatkan. Sedangkan ketika magnet dijauhkan dari kumparan, maka jumlah fluks magnet di dalam kumparan akan berkurang.
Baca Juga:
Contoh Fluks Magnetik
- Perubahan Fluks Magnetik pada Generator
Contoh fenomena fluks magnet ada pada generator. Generator adalah alat yang berguna untuk mengubah energi gerak atau kinetik menjadi energi listrik. Pada generator akan terjadi perubahan fluks magnet dengan mengubah sudutnya sesuai dengan hukum Faraday.
Mengubah sudut pada generator dilakukan dengan memutar kumparan dari generator. Berikut adalah gambar skema generatornya.
Setiap ujung kumparan yang berputar diantara dua kutub magnet akan menimbulkan beda potensial.
Baca Juga:
- Perubahan Fluks Magnetik pada Induktor
Rangkaian listrik yang terdiri dari induktor dan sumber tegangan bila dialiri arus AC akan menyebabkan perubahan induksi magnet atau perubahan fluks magnet pada induktor. Perubahan fluks magnet ini menyebabkan timbulnya beda potensial di titik A dan B dari gambar di bawah.
Pada kumparan akan terjadi perubahan fluks magnet akibat perubahan aliran arus pada induktor.
- Perubahan Fluks Magnetik pada Transformers
Trafo atau trafo adalah alat yang terdiri dari dua buah kumparan yang dapat menimbulkan induksi timbal balik. Transformator atau trafo berguna untuk mengubah besaran tegangan arus bolak-balik. Saat arus bolak-balik mengalir pada kumparan primer, akan terjadi saling induksi.
Baca Juga:
Trafo step up adalah trafo step up yang memiliki lebih banyak kumparan sekunder. Sedangkan trafo step down atau trafo step down memiliki jumlah lilitan primer yang lebih banyak.
- Perubahan Fluks Magnetik pada Motor Listrik
Motor listrik bekerja berbeda dengan generator listrik. Perubahan fluks magnet pada motor listrik membuat alat ini bekerja secara optimal. Manfaat motor listrik adalah mengubah energi listrik menjadi energi kinetik atau energi gerak.
Sumber energi listrik seperti listrik PLN akan diubah menjadi fluks magnet pada perangkat motor listrik. Perubahan fluks magnet inilah yang akan membuat motor turbin bergerak. Contoh alat yang menggunakan motor listrik adalah dinamo, kipas angin listrik, rotor pada mesin mainan.
Baca Juga:
Formula Fluks Magnetik
Hubungan antara fluks magnet dan induksi magnet dapat digambarkan dengan menggunakan rumus di bawah ini.
Φ = BA cos θ
Informasi:
Baca Juga:
Φ = Fluks magnet (Wb atau weber)
θ = sudut yang terbentuk antara medan normal terhadap induksi magnet
B = induksi magnet (Wb/m²)
A = luas penampang (m²)
Perbedaan ggl induksi dapat dihitung menggunakan persamaan berikut yang diturunkan dari Hukum Faraday:
Ɛ = B lv sin θ
Baca Juga:
Informasi:
Ɛ = ggl terinduksi (Volt)
l = panjang konduktor
v = kecepatan konduktor (m/s)
θ = sudut yang terbentuk antara v dan θ
Faktor-Faktor Yang Mempengaruhi Perubahan Fluks Magnetik
Berdasarkan persamaan antara fluks magnet, induksi magnet, luas penampang dan sudut yang terbentuk di atas, dapat disimpulkan bahwa besaran fluks magnet dapat berubah karena tiga hal sebagai berikut.
Baca Juga:
- Ada perubahan medan magnet
Fluks magnet dapat berubah karena medan magnet yang berubah. Contoh penyebab perubahan induksi magnet ini adalah karena batang magnet digerakkan di sekitar kumparan. Sebuah magnet batang dengan kutub utara didekatkan terlebih dahulu ke kumparan.
Hal ini akan menyebabkan perubahan medan magnet pada ujung kumparan yang berasal dari batang magnet atau sumber medan magnet. Medan magnet akan bertambah besar karena garis-garis gaya magnet keluar dari kutub utara sehingga fluks magnet di dalam kumparan akan bertambah.
Terjadi perubahan luas penampang yang dilalui yang menyebabkan perubahan fluks magnet, misalnya kawat bergerak dalam medan magnet.
Baca Juga:
Ketika sebuah konduktor bergerak dengan kecepatan v dalam medan magnet, konduktor ini akan menyapu area yang terus berubah. Hal ini menyebabkan perubahan fluks magnet dan timbul beda potensial pada setiap ujung penghantar.
Terjadi perubahan sudut θ yaitu sudut antara medan normal dengan induksi magnet. Misalnya adalah kumparan yang berputar pada generator. Ketika kumparan diputar dalam medan magnet, akan terjadi perubahan jumlah garis gaya magnet yang dilingkupi oleh kumparan.
Ketika medan kumparan tegak lurus dengan arah medan magnet, fluks magnet akan mencapai nilai maksimumnya. Sedangkan jika medan kumparan diarahkan sejajar dengan arah medan magnet, maka akan menyebabkan nilai fluks magnet mencapai nilai terkecil atau minimum.
Baca Juga:
Contoh Masalah Fluks Magnetik
Sebuah konduktor CD dengan panjang 50 cm bergerak dengan kecepatan 10 m/s dalam medan magnet homogen 30 mT. Jika konduktor dihubungkan dengan resistansi 50 Ω, tentukan nilai ggl induksi di ujung CD dan jumlah arus yang melewati resistansi R.
Diskusi
Dikenal:
Baca Juga:
B = 30 mT = 0,03 T
R = 50Ω
l = 50 cm = 0,5 m
v = 10m/s
Menjawab:
Ggl induksi pada ujung CD memenuhi persamaan berikut:
Baca Juga:
Ɛ = B lv
Ɛ = 0,03 T x 0,5 mx 10 m/s
Ɛ = 0,15 volt
Untuk menghitung kuat arus melalui resistansi R, gunakan rumus berikut:
I = Ɛ/R
I = 0,15 V/50 Ω
I = 0,003 A atau 3 mA
Baca Juga:
Besarnya fluks magnet di dalam kumparan dipengaruhi oleh tiga faktor, yaitu perubahan luas penampang, besarnya medan magnet, dan sudut θ antara induksi magnet dengan medan normal. Sehingga jika posisi magnet dan kumparan stasioner maka tidak terjadi perubahan fluks magnet pada kumparan tersebut.
mejakelas.com
Baca Juga:
