Listrik dalam era industri merupakan keperluan yang  sangat  vital.

Dengan  adanya transformator, keperluan  listrik  pada  tegangan  yang  sesuai  dapat terpenuhi. Dahulu untuk membawa  listrik diperlukan kuda.  Kuda   (pada   gambar)   sedang  membawa pembangkit  listrik  untuk  penerangan  lapangan  ski. Seandainya  transformator  belum  ditemukan,  berapa ekor  kuda  yang diperlukan untuk penerangan  sebuah kota? Fenomena pemindahan listrik akan kamu pelajari pada  bab  ini.  Pada  bab  ini  kamu  akan  mempelajari pemanfaatan kemagnetan dalam produk  teknologi.

Kata-Kata Kunci

Adakah  pusat  pembangkit  listrik  di  dekat  rumahmu?  Pembangkit  listrik  biasanya  terletak  jauh  dari  permukiman  penduduk. Untuk  membawa  energi  listrik,  atau  lebih  dikenal  transmisi  daya listrik, diperlukan kabel yang sangat panjang. Kabel yang demikian dapat menurunkan tegangan. Karena itu diperlukan alat yang dapat menaikkan  kembali  tegangan  sesuai  keperluan.  Pernahkah   kamu melihat tabung berwarna biru yang dipasang pada tiang listrik? Alat tersebut adalah transformator yang berfungsi untuk menaikkan dan menurunkan  tegangan. Bagaimanakah  cara menaikkan  dan menurunkan  tegangan  listrik?  Untuk  memahami  hal  ini  pelajari  uraian berikut.

Percobaan Faraday

Pada bab sebelumnya, kamu sudah mengetahui bahwa kelistrikan dapat menghasilkan kemagnetan. Menurutmu, dapatkah kemagnetan menimbulkan kelistrikan? Kemagnetan dan kelistrikan merupakan dua gejala alam yang prosesnya dapat dibolak-balik. Ketika H.C. Oersted membuktikan bahwa  di  sekitar  kawat  berarus  listrik  terdapat  medan  magnet (artinya listrik menimbulkan magnet), para ilmuwan mulai berpikir keterkaitan antara kelistrikan dan kemagnetan. Melalui berbagai percobaan, Michael Faraday (1791-1867), seorang ilmuwan jenius dari inggris akhirnya berhasil membuktikan bahwa arus listrik memang dapat dihasilkan dari perubahan medan magnetik. Peristiwa dihasilkannya arus listrik akibat adanya perubahan medan magnetik dinamakan induksi elektromagnetik, sedangkan arus yang dihasilkan dari induksi elektromagnetik dinamakan arus induksi. Penemuan ini dikenal dengan "Hukum Faraday”. Penemuan ini dianggap sebagai penemuan monumental. Mengapa? Pertama, "Hukum Faraday” memiliki arti penting dalam hubungan dengan pengertian teoretis tentang elektromagnetik. Kedua, elektromagnetik dapat dipergunakan sebagai penggerak secara terus-menerus arus aliran listrik seperti yang digunakan oleh Faraday dalam pembuatan dinamo listrik pertama.

Untuk jelasnya perhatikan Simulasi Fisika berikut ini :

Kesimpulan Percobaan Faraday :

• Ketika magnet digerakkan ( keluar- masuk ) dalam kumparan, jarum pada galvanometer akan menyimpang.
• Ketika magnet tidak digerakkan (berhenti) dalam kumparan, jarum pada galvanometer tidak menyimpang (menunjukkan angka nol).
• Penyimpangan jarum galvanometer ini menunjukkan bahwa di dalam kumparan mengalir arus listrik. Arus listrik seperti ini disebut arus induksi.
• Arus listrik timbul karena adanya perubahan jumlah garis gaya magnet, yang mengakibatkan pada ujung-ujung kumparan timbul beda potensial. Beda potensial ini disebut gaya gerak listrik induksi (ggl induksi)

Hukum Faraday

1. Jika sebuah penghantar memotong garis-garis gaya dari suatu medan magnetik (fluks) yang konstan, maka pada penghantar tersebut akan timbul tegangan induksi.
2. Perubahan fluks medan magnetik didalam suatu rangkaian bahan penghantar, akan menimbulkan tegangan induksi pada rangkaian tersebut.

Persamaan Ggl induksi (E_ind) yang memenuhi hukum Faraday adalah sebagai berikut:

Apa arti tanda negatif itu ?

Tanda negatif berati sesuai dengan Hukum Lenz, yaitu "Ggl Induksi selalu membangkitkan arus yang medan magnetiknya berlawanan dengan sumber perubahan fluks magnetik”.

Untuk lebih memahami Hukum Lenz perhatikan simulasi Fisika dari Kucing Fisika di bawah ini :

GGL INDUKSI

Tahun 1821 Michael Faraday  telah membuktikan   bahwa   perubahan  medan  magnet   dapat menimbulkan  arus  listrik  (artinya  magnet  menimbulkan  listrik) melalui  eksperimen  yang  sangat  sederhana.  Sebuah  magnet  yang digerakkan masuk dan keluar pada kumparan dapat menghasilkan arus  listrik pada kumparan  itu.

Galvanometer merupakan  alat  yang dapat digunakan untuk mengetahui ada tidaknya arus listrik yang mengalir. Ketika sebuah magnet yang digerakkan masuk dan keluar pada kumparan (seperti kegiatan di atas), jarum galvanometer menyimpang ke kanan dan ke kiri. Bergeraknya jarum galvanometer menunjukkan bahwa  magnet yang digerakkan keluar dan masuk   pada kumparan menimbulkan arus listrik. Arus listrik bisa terjadi jika pada ujung-ujung kumparan terdapat GGL (gaya gerak listrik). GGL yang terjadi di ujung-ujung kumparan dinamakan GGL induksi. Arus listrik hanya timbul pada saat  magnet  bergerak.  Jika  magnet  diam  di  dalam  kumparan,  di ujung kumparan tidak terjadi arus listrik.

1.   Penyebab Terjadinya GGL Induksi

Ketika  kutub  utara  magnet  batang  digerakkan  masuk  ke dalam kumparan,  jumlah garis gaya-gaya magnet yang  terdapat di dalam kumparan bertambah banyak. Bertambahnya   jumlah garis- garis   gaya   ini   menimbulkan   GGL   induksi   pada   ujung-ujung kumparan. GGL induksi yang ditimbulkan menyebabkan arus listrik mengalir  menggerakkan  jarum  galvanometer.  Arah  arus  induksi dapat  ditentukan  dengan  cara  memerhatikan  arah  medan  magnet yang  ditimbulkannya. Pada  saat magnet masuk,  garis  gaya  dalam kumparan bertambah. Akibatnya medan magnet hasil arus  induksi bersifat mengurangi garis gaya  itu. Dengan demikian, ujung kumparan itu merupakan kutub utara sehingga arah arus induksi seperti yang  ditunjukkan Gambar  12.1.a  (ingat  kembali  cara menentukan kutub-kutub solenoida).

Ketika  kutub  utara  magnet  batang  digerakkan  keluar  dari dalam kumparan,  jumlah garis-garis gaya magnet yang  terdapat di dalam kumparan berkurang. Berkurangnya jumlah garis-garis gaya ini  juga  menimbulkan  GGL  induksi  pada  ujung-ujung  kumparan. GGL induksi yang ditimbulkan menyebabkan arus listrik mengalir dan menggerakkan jarum galvanometer. Sama halnya ketika magnet batang  masuk  ke  kumparan.  pada  saat  magnet  keluar  garis  gaya dalam  kumparan  berkurang.  Akibatnya  medan  magnet  hasil  arus induksi bersifat menambah garis gaya itu. Dengan demikian, ujung, kumparan itu merupakan kutub selatan, sehingga arah arus induksi seperti yang ditunjukkan Gambar 12.1.b. Ketika kutub utara magnet batang diam di dalam kumparan, jumlah  garis-garis  gaya  magnet  di  dalam  kumparan  tidak  terjadi perubahan (tetap). Karena jumlah garis-garis gaya tetap, maka pada ujung-ujung kumparan tidak terjadi GGL induksi. Akibatnya, tidak terjadi arus listrik dan jarum galvanometer tidak bergerak. Jadi, GGL induksi dapat terjadi pada kedua ujung kumparan jika di dalam kumparan  terjadi perubahan  jumlah garis-garis gaya magnet (fluks magnetik). GGL yang timbul akibat adanya perubahan jumlah  garis-garis  gaya  magnet  dalam  kumparan  disebut  GGL induksi.  Arus  listrik  yang  ditimbulkan  GGL  induksi  disebut  arus induksi. Peristiwa  timbulnya GGL  induksi dan arus  induksi akibat adanya perubahan  jumlah garis-garis gaya magnet disebut  induksi elektromagnetik.  Coba  sebutkan  bagaimana  cara  memperlakukan magnet dan kumparan agar timbul GGL induksi?

2.   Faktor yang Mempengaruhi Besar GGL Induksi

Sebenarnya besar kecil GGL induksi dapat dilihat pada besar kecilnya   penyimpangan   sudut   jarum   galvanometer.   Jika   sudut penyimpangan jarum galvanometer besar, GGL induksi dan arus induksi yang dihasilkan besar. Bagaimanakah cara memperbesar GGL induksi? Ada  tiga  faktor yang memengaruhi GGL induksi, yaitu : a.   kecepatan  gerakan  magnet  atau  kecepatan  perubahan  jumlah garis-garis gaya magnet (fluks magnetik), b.   jumlah lilitan, c.   medan magnet

Latihan

Perhatikan animasi di samping ini, kemudian jawablah pertanyaan di bawah ini :

1.   Apakah  penyebab  terjadinya  GGL  induksi?

Sumber : Fisika Online