Orang yang berkecimpung di dunia kelistrikan biasanya akan paham tentang induksi elektromagnetik. Namun bila Anda mau menambah wawasan, supaya bisa memahami berbagai hal yang berhubungan dengan listrik dan magnet maka butuh informasi tentang induksi tersebut.
Sebagai ilustrasi, Anda pasti pernah melihat trafo yang dipakai untuk membuat tegangan listrik bertambah atau berkurang bukan? Dalam implementasinya, trafo memakai prinsip induksi tersebut sehingga bisa berfungsi dengan baik.
Induksi elektromagnetik adalah gejala dari munculnya arus listrik yang mengalir pada sebuah penghantar, karena sudah terjadi perubahan di area medan magnet penghantar.
Kenapa bisa terjadi perubahan di area magnet tersebut? penyebabnya adalah gerakan dari penghantar yang terdapat di area dalam medan magnet tersebut. Alhasil, inilah yang menjadi alasan terjadinya tegangan rendah maupun tegangan tinggi pada sebuah arus listrik.
Hukum Induksi Elektromagnetik
Ada dua konsep yang diterapkan pada penggunaan induksi ini, masing-masing menjadi acuan penting sehingga tidak bisa diabaikan.
Hukum Faraday
Bunyi hukum Faraday adalah sebuah rangkaian listrik akan mempunyai gerakan listrik induksi dengan nilai tegak lurus dengan kecepatan perubahan medan magnet yang ada di sekitarnya.
Sedangkan garis gaya magnet yang terdapat di area tertentu pada arah yang tegak lurus tersebut, disebut fluks magnet.
Penggunaan hukum ini, berdasarkan beberapa faktor yang sangat mempengaruhi. Salah satu yang utama adalah waktu, dimana jika waktu perubahan medan magnet makin cepat maka gaya gerak listrik atau GGL yang diinduksi menjadi semakin besar.
Pada penerapannya, digunakan rumus ggl induksi pada hukum Faraday dinyatakan dengan: Φ = B.A cos θ
Penjelasan:
B= rapat fluks magnetik (jumlah fluks garis gaya magnetik/luas penampang yang berhasil ditembus oleh ggl secara tegak lurus)
Θ= sudut yang ada diantara B dan garis tegak lurus yang terdapat pada permukaan kumparan
Hukum Lenz
Pada hukum Lenz disebutkan bahwa ggl induksi berhubungan dengan sebuah rangkaian jenis tertutup, dengan jumlah hambatan dengan nilai tertentu sehingga arus listrik bisa mengalir. Arus yang mengalir tersebut disebut dengan istilah arus induksi.
Arus dan ggl akan tersedia selama adanya perubahan dari fluks magnetik, karena akan menjelaskan tentang arus induksi. Jika perubahan fluks induksi tidak terjadi maka arus dan ggl akan diam.
Secara lugas, hukum Lenz menyebutkan bahwa ggl induksi akan selalu menjadi pembangkit arus dengan medan magnet yang berlawanan dengan arah perubahan dari fluks magnetik.
Rumus yang Digunakan dalam Penghitungan Induksi Elektromagnetik
Sesuai dengan dua hukum yang dipakai dalam penerapan induksi elektromagnetik, ada sejumlah rumus yang akan sangat berhubungan dan sering dipakai yaitu:
Rumus GGL Induksi
ɛ = -N (Δ Φ/ Δt)
ɛ adalah ggl induksi dengan satuan V
N adalah jumlah lilitan pada kumparan
(Δ Φ/ Δt) adalah laju dari perubahan fluks magnetik dengan satuan Wb/s
Rumus Induktansi Diri
ɛ = -L (Δ l/ Δt)
ɛ adalah ggl induksi dengan satuan V
L adalah induktansi diri dengan satuan H
Δ l/ Δt adalah laju dari perubahan kuat arus listrik pada waktu tertentu dengan satuan A/s
Rumus Energi Induktor
W = ½ Li2
W adalah energi Induktor dengan satuan J
L adalah induktansi diri dengan satuan H
I adalah kuat dari arus listrik dengan satuan A
Rumus Tegangan Listrik
Vp/Vs = Np/Ns = Is/Ip
Vp adalah tegangan listrik primer dengan satuan P
Vs adalah tegangan listrik sekunder dengan satuan V
Np adalah jumlah lilitan primer
Ns adalah jumlah lilitan sekunder
Ip adalah kuat arus primer dengan satuan A
Is adalah kuat arus sekunder dengan satuan A
Contoh Soal Induksi Elektromagnetik
Untuk mempermudah Anda memahami berbagai rumus induksi elektromagnetik, berikut ini beberapa contoh soal bisa dijadikan referensi.
- Sebuah kumparan memiliki induktansi diri sebesar 0,4 H. kemudian di dalam kumparan tersebut sudah terjadi sebuah perubahan arus listrik yang awalnya bernilai 300 mA sekarang menjadi 200 mA. Sedangkan durasi perubahan terjadi dalam waktu 0,1 detik. Berapa ggl induksinya?
Diketahui:
L = 0,4 H
T = 0,1 s
Δ l = 200 mA – 300 mA = -100 mA, jika dijadikan A akan menjadi -0,1 A
Ditanya: ɛ?
Jawab: ɛ = -L (Δ l/ Δt)
= -0,4 (-0,1/0,1)
= 0,4 V
- Lilitan dari sebuah kumparan memiliki jumlah 500 lilitan. Berapa ggl induksinya jika perubahan fluks magnetik yang terjadi mencapai 0,8 Wb setiap detiknya
Diketahui:
N = 500
Δt = 1
Δ Φ = 0,8 Wb
Ditanya: ɛ?
Jawab: ɛ = -N (Δ Φ/ Δt)
= -500(0,8/1)
= -400 V
Penerapan Penggunaan Induksi Elektromagnetik
Penerapan dari pemakaian induksi elektromagnetik ini sangat banyak, baik di dalam sebuah rangkaian listrik maupun dalam kehidupan sehari-hari yang berhubungan dengan arus listrik. Berikut ini beberapa diantaranya.
Pada Rangkaian
Tiga penerapan yang dilakukan adalah medan magnet, arus bolak balik, dan elektromagnetisme.
Medan Magnet
Pembuatan sebuah medan magnet juga melibatkan induksi jenis elektromagnetik. Implementasinya memanfaatkan hukum Ampere, Biot Savart dan berhubungan dengan gaya Lorentz.
Arus Bolak Balik
Merupakan sebuah jenis arus listrik yang arah alirannya berubah pada waktu tertentu, sesuai dengan pengaturan yang sudah dilakukan. pada rangkaian arus bolak balik, terbentuknya arus inilah yang menggunakan prinsip induksi tersebut.
Beberapa contoh penerapannya adalah pada pembangkit listrik berbagai jenis tenaga. Mulai dari tenaga air, tenaga angin, tenaga nuklir hingga tenaga uap dari batubara.
Elektromagnetisme
Merupakan sebuah cabang ilmu di dunia kelistrikan yang berhubungan dengan medan magnet dan medan listrik yang tersedia di sebuah rangkaian. Sehingga nantinya akan dihasilkan medan jenis elektromagnetik dan GGL.
Dalam penerapan ini, sangat mengacu kepada Hukum Faraday dimana beberapa rangkaian yang menggunakannya diantaranya adalah induktor, generator listrik, dan solenoid.
Pada Kehidupan Sehari Hari
Jika pada berbagai rangkaian, penerapan dari penggunaan konsep induksi elektromagnetik tergolong kompleks. Berbeda dengan kehidupan sehari-hari yang penerapannya lebih praktis, diantaranya adalah:
Transformator Listrik
Biasa juga disebut dengan trafo yang akan mengubah sebuah tegangan jenis AC menggunakan prinsip induksi tersebut. Energi listrik akan dipindahkan dengan konsep induksi.
Motor Listrik
Yaitu mesin yang akan mengubah energi listrik yang dihasilkan komponen menjadi energi mekanis. Penggunaan induksi akan dibutuhkan setelah terjadi gaya tarik menarik dan tolak menolak pada kutub magnet di rangkaian tersebut.
Manfaat Induksi Elektromagnetik
Berbagai manfaat didapatkan jika menggunakan prinsip materi induksi magnet. Seperti memudahkan berbagai pekerjaan jarak jauh, karena adanya alat-alat yang prinsip penggunaannya berlandaskan induksi tersebut.
Selain itu, memberikan efisiensi waktu dan tenaga dalam melakukan berbagai kegiatan karena sudah dibantu oleh berbagai perangkat yang penggunaannya menerapkan konsep induksi.
Pemahaman tentang induksi elektromagnetik sangat penting, meskipun kegiatan Anda tidak berkecimpung di dunia kelistrikan dan sejenisnya. Paling tidak, wawasan bertambah dan pemanfaatan produk listrik menjadi lebih tepat.