Induksi Listrik: Pengertian, Rumus, dan Penerapannya

Induksi listrik adalah fenomena fisika yang terjadi ketika suatu konduktor yang berada di dalam medan magnet yang berubah atau bergerak menghasilkan arus listrik. Induksi listrik merupakan salah satu konsep dasar dalam elektromagnetisme, yang banyak dimanfaatkan dalam berbagai teknologi, seperti generator, transformator, dan dinamo.

Induksi listrik

Pengertian Induksi Listrik

Induksi listrik pertama kali ditemukan oleh ilmuwan Inggris, Michael Faraday, pada tahun 1831. Faraday melakukan percobaan dengan menggunakan kumparan kawat yang dihubungkan dengan galvanometer, yaitu alat yang dapat mendeteksi arus listrik.

Faraday menemukan bahwa ketika ia menggerakkan sebuah magnet batang masuk atau keluar dari kumparan, jarum galvanometer menyimpang, menunjukkan adanya arus listrik yang mengalir. Faraday menyimpulkan bahwa perubahan medan magnet dapat menimbulkan gaya gerak listrik (GGL) di dalam kumparan, yang disebut sebagai GGL induksi.

Induksi listrik dapat terjadi dengan dua cara, yaitu:

1.      Dengan menggerakkan konduktor melintasi medan magnet yang diam.

Contohnya, ketika kita menggerakkan sebuah kawat lurus melintasi medan magnet, maka akan timbul GGL induksi di ujung-ujung kawat, yang mengakibatkan arus listrik mengalir.

2.      Dengan mengubah medan magnet yang melintasi konduktor yang diam.

Contohnya, ketika kita menggerakkan sebuah magnet batang masuk atau keluar dari kumparan kawat yang diam, maka akan timbul GGL induksi di ujung-ujung kumparan, yang mengakibatkan arus listrik mengalir.

Rumus Induksi Listrik

Untuk menghitung besarnya GGL induksi yang timbul akibat induksi listrik, kita dapat menggunakan rumus berikut:

e=NΔtΔΦ​

Di mana:

·        e adalah GGL induksi (dalam volt)

·        N adalah jumlah lilitan kumparan

·        ΔΦ adalah perubahan fluks magnetik (dalam weber)

·        Δt adalah selang waktu perubahan fluks magnetik (dalam detik)

Fluks magnetik adalah ukuran jumlah medan magnet yang melintasi suatu bidang. Fluks magnetik dapat dihitung dengan rumus:

Φ=BAcosθ

Di mana:

·        Φ adalah fluks magnetik (dalam weber)

·        B adalah kuat medan magnet (dalam tesla)

·        A adalah luas bidang (dalam meter persegi)

·        θ adalah sudut antara arah medan magnet dan normal bidang (dalam radian)

Penerapan Induksi Listrik

Induksi listrik memiliki banyak penerapan dalam kehidupan sehari-hari, terutama dalam bidang energi listrik. Beberapa contoh penerapan induksi listrik adalah:

1. Generator listrik

Generator listrik adalah alat yang mengubah energi mekanik menjadi energi listrik dengan menggunakan prinsip induksi listrik. Generator listrik terdiri dari sebuah kumparan yang berputar di dalam medan magnet, atau sebaliknya, sebuah magnet yang berputar di dalam kumparan.

Perputaran ini menyebabkan perubahan fluks magnetik yang melintasi kumparan, yang menghasilkan GGL induksi dan arus listrik. Contoh generator listrik adalah turbin air, angin, dan uap, yang memanfaatkan energi alam untuk menggerakkan kumparan atau magnet.

2. Transformator listrik

Transformator listrik adalah alat yang mengubah tegangan listrik dari suatu sumber menjadi tegangan yang lebih tinggi atau lebih rendah dengan menggunakan prinsip induksi listrik. Transformator listrik terdiri dari dua kumparan yang saling berdekatan, yaitu kumparan primer dan kumparan sekunder.

Kumparan primer dihubungkan dengan sumber tegangan listrik, sedangkan kumparan sekunder dihubungkan dengan beban listrik. Ketika arus listrik mengalir di kumparan primer, maka akan timbul medan magnet yang berubah-ubah, yang melintasi kumparan sekunder. Hal ini menimbulkan GGL induksi dan arus listrik di kumparan sekunder.

Besarnya tegangan listrik di kumparan sekunder bergantung pada perbandingan jumlah lilitan antara kumparan primer dan kumparan sekunder. Contoh transformator listrik adalah transformator step-up dan step-down, yang digunakan untuk menaikkan atau menurunkan tegangan listrik dari pembangkit ke rumah-rumah.

3. Dinamo sepeda

Dinamo sepeda adalah alat yang menghasilkan listrik untuk menyalakan lampu sepeda dengan menggunakan prinsip induksi listrik. Dinamo sepeda terdiri dari sebuah magnet yang berputar bersama dengan roda sepeda, dan sebuah kumparan yang diam.

Ketika roda sepeda berputar, maka magnet juga berputar, yang menyebabkan perubahan medan magnet yang melintasi kumparan. Hal ini menimbulkan GGL induksi dan arus listrik di kumparan, yang kemudian dialirkan ke lampu sepeda.

Hukum Faraday-Lenz

Hukum Faraday-Lenz adalah hukum fisika yang menggambarkan hubungan antara GGL induksi dengan perubahan fluks magnetik. Hukum ini dapat ditulis dalam bentuk matematis sebagai berikut:

e=−NdtdΦ​

Di mana:

·        e adalah GGL induksi (dalam volt)

·        N adalah jumlah lilitan kumparan

·        dtdΦ​ adalah laju perubahan fluks magnetik (dalam weber per detik)

Arah Arus Induksi

Untuk menentukan arah arus induksi yang timbul akibat induksi listrik, kita dapat menggunakan aturan tangan kanan. Aturan ini berlaku untuk kumparan kawat yang berbentuk lingkaran atau solenoida. Caranya adalah sebagai berikut:

• ·        Letakkan tangan kanan Kamu di sekitar kumparan, dengan jari-jari mengikuti arah lilitan kumparan.
• ·        Gerakkan ibu jari Kamu ke arah medan magnet yang melintasi kumparan.
• ·        Arah ibu jari Kamu menunjukkan arah perubahan fluks magnetik.
• ·        Arah jari-jari Kamu menunjukkan arah arus induksi yang mengalir di kumparan.

Demikianlah artikel yang saya buat tentang induksi listrik. Semoga artikel ini bermanfaat dan menambah wawasan Kamu. Terima kasih telah membaca