Faktor Penyebab Timbulnya Gaya Gerak Listrik Induksi

Penyebab utama timbulnya ggl induksi adalah terjadinya perubahan fluks magnetik yang dilingkupi oleh suatu loop kawat. Besarnya fluks magnetik telah dinyatakan pada persamaan (1). Dengan demikian, ada tiga faktor penyebab timbulnya ggl pada suatu kumparan, yaitu:

a. perubahan luas bidang kumparan (A),

b. perubahan orientasi sudut kumparan θ terhadap medan,

c. perubahan induksi magnetik.

1.3.1. Gaya Gerak Listrik Akibat Perluasan Kumparan dalam Medan Elektromagnetik

Gambar 3. Perubahan luas kumparan karena pergerakan batang penghantar pada konduktor U.

Gambar 3 memperlihatkan induksi ggl elektromagnetik. Kita asumsikan medan B tegak lurus terhadap permukaan yang dibatasi sebuah konduktor berbentuk U. Sebuah konduktor lain yang dapat bergerak dengan kecepatan v dipasang pada konduktor U. Dalam waktu Δt konduktor yang bergerak tersebut menempuh jarak:

Δx = v.Δt ................................................................. (5)

Sehingga, luas bidang kumparan bertambah sebesar:

ΔA = l . Δx = l .v .Δt .............................................. (6)

Berdasarkan Hukum Faraday, akan timbul ggl induksi yang besarnya dinyatakan dalam persamaan berikut ini.

Dengan substitusi persamaan (6), maka akan diperoleh:

Persamaan (9) hanya berlaku pada keadaan B, l, dan v saling tegak lurus.

Contoh Soal 2 :

Sebuah kawat yang panjangnya 2 m bergerak tegak lurus pada medan magnetik dengan kecepatan 12 m/s, pada ujung-ujung kawat timbul beda potensial 1,8 V. Tentukan besarnya induksi magnetik!

Penyelesaian:

Diketahui: l = 2 m; v = 12 m/s; ε = 1,8 volt

Ditanya: B = ... ?

Pembahasan :

Karena V ⊥ B, maka besar induksi magnetiknya adalah:

ε = B.l.v

1,8 = B × 2 × 12

1,8 = 24 B

B = 1,8/24 = 0,075 T

1.3.2. Gaya Gerak Listrik Induksi Akibat Perubahan Orientasi Sudut Kumparan θ Terhadap Medan Elektromagnetik

Perubahan sudut antara induksi magnetik B dan arah bidang normal dapat menyebabkan timbulnya ggl induksi, yang besarnya dapat ditentukan melalui persamaan (4).

Karena nilai B dan A konstan, maka akan diperoleh:

Jika laju perubahan cos θ tetap, persamaan (10) menjadi:

Dengan θ₁ dan θ₂ masing-masing menyatakan sudut awal dan sudut akhir antara arah normal bidang dengan arah induksi.

1.3.3.  Gaya Gerak Listrik Induksi Akibat Perubahan Induksi Magnetik

Perubahan induksi magnetik juga dapat menimbulkan ggl induksi pada luasan bidang kumparan yang konstan, yang dinyatakan sebagai berikut:

Untuk laju perubahan induksi magnetik tetap, persamaan (12) menjadi:

Contoh Soal 3 :

Medan magnet B = ( ) tesla menembus tegak lurus kumparan seluas 100 cm² yang terdiri atas 50 lilitan dan hambatan kumparan 5 ohm. Berapakah kuat arus induksi maksimum yang timbul pada kumparan?

Penyelesaian:

Diketahui: 

B = 

A = 100 cm² = 10^-2 m²

N= 50

R = 5Ω

Ditanya: I_maksimum = ... ?

Pembahasan :