Konsep fluks magnet pertama kali diperkenalkan dalam Hukum Faraday. Michael Faraday adalah seorang fisikawan asal Inggris yang meneliti fenomena munculnya arus listrik dari sebuah kumparan yang pada setiap ujungnya diberi perubahan fluks magnet.

Memahami Fluks Magnetik

Fluks magnet merupakan salah satu materi fisika yang digunakan untuk menggambarkan jumlah garis gaya magnet. Jadi 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. Apabila kedua ujung kumparan dihubungkan oleh suatu penghantar yang mempunyai hambatan tertentu maka akan mengalir arus induksi.

Selain itu timbul juga beda potensial yang disebut ggl induksi. Besarnya ggl induksi dihitung menggunakan hukum Faraday. Sedangkan arah arus induksi dari kumparan dihitung menggunakan hukum Lenz.

Berdasarkan hukum Lenz diketahui bahwa arah fluks induksi harus berlawanan dengan arah fluks magnet. Jadi fluks total pada kumparan selalu konstan.

Apabila kutub utara magnet didekatkan pada rangkaian atau kumparan maka akan terjadi perubahan fluks magnet. Fluks magnet akan bertambah bila kutub magnet didekatkan. Sedangkan jika magnet dijauhkan dari kumparan maka besar fluks magnet pada kumparan akan berkurang.

Contoh Fluks Magnetik

  1. Perubahan Fluks Magnet pada Generator

Contoh terjadinya fenomena fluks magnet adalah pada generator. Generator merupakan suatu alat yang berguna untuk mengubah energi gerak atau kinetik menjadi energi listrik. Pada suatu generator akan terjadi perubahan fluks magnet dengan mengubah sudut sesuai dengan hukum Faraday.

Perubahan sudut generator dilakukan dengan cara memutar kumparan generator. Berikut ini adalah gambar skema generatornya.

Gambar 1. Model generator dimana kumparan diputar mengelilingi medan magnet

Setiap ujung kumparan yang berputar diantara dua kutub magnet akan menimbulkan timbul beda potensial.

  1. Perubahan Fluks Magnet pada Induktor

Suatu 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 timbul beda potensial di titik A dan B pada gambar di bawah.

Gambar 2. Rangkaian Induktor

Pada kumparan ini akan terjadi perubahan fluks magnet akibat perubahan aliran arus pada induktor.

  1. Perubahan Fluks Magnetik pada Transformator

Trafo atau trafo adalah suatu alat yang terdiri dari dua kumparan yang dapat menimbulkan saling induksi. Trafo atau trafo berguna untuk mengubah besaran tegangan arus bolak-balik. Apabila arus bolak-balik mengalir pada kumparan primer maka akan terjadi induksi timbal balik.

Trafo step up adalah trafo penambah tegangan yang mempunyai kumparan sekunder lebih banyak. Sedangkan trafo penurun tegangan atau trafo step down mempunyai jumlah kumparan primer yang lebih banyak.

  1. Perubahan Fluks Magnetik pada Motor Listrik

Motor listrik bekerja secara terbalik dengan generator listrik. Perubahan fluks magnet pada motor listrik memungkinkan alat ini bekerja secara maksimal. 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 ini akan membuat turbin motor bergerak. Contoh alat yang menggunakan motor listrik adalah dinamo, kipas angin listrik, rotor pada mesin mainan.

Rumus Fluks Magnetik

Hubungan antara fluks magnet dan induksi magnet dapat dijelaskan dengan menggunakan rumus di bawah ini.

Φ = BA cos θ

Informasi:

Φ = Fluks magnet (Wb atau weber)
θ = sudut yang terbentuk antara garis normal terhadap bidang induksi magnet
B = induksi magnet (Wb/m²)
A = luas penampang (m²)

Perbedaan ggl induksi dapat dihitung dengan menggunakan persamaan berikut yang diturunkan dari Hukum Faraday:

Ɛ = B lv dosa θ

Informasi:

Ɛ = ggl induksi (Volt)
l = panjang konduktor
v = kecepatan gerak konduktor (m/s)
θ = sudut yang terbentuk antara v dan θ

Faktor-Faktor yang Mempengaruhi Perubahan Fluks Magnetik

Berdasarkan persamaan fluks magnet, induksi magnet, luas penampang dan sudut yang terbentuk di atas, dapat disimpulkan bahwa besarnya fluks magnet dapat berubah karena tiga hal berikut.

  • Terjadi Perubahan Medan Magnet

Fluks magnet dapat berubah karena adanya perubahan medan magnet. Contoh penyebab terjadinya perubahan induksi magnet adalah karena batang magnet digerakkan mengelilingi kumparan. Sebuah batang magnet yang mempunyai kutub utara didekatkan ke kumparan terlebih dahulu.

Hal ini akan menyebabkan terjadinya perubahan medan magnet pada ujung kumparan yang berasal dari batang magnet atau sumber medan magnet. Medan magnet akan bertambah karena garis-garis gaya magnet keluar dari kutub utara sehingga fluks magnet pada kumparan akan meningkat.

Terjadinya perubahan luas penampang yang dilalui menyebabkan terjadinya perubahan fluks magnet, misalnya kawat bergerak dalam medan magnet.

Ketika sebuah konduktor bergerak dengan kecepatan v dalam medan magnet, ia menyapu luas area yang terus berubah. Hal ini mengakibatkan perubahan fluks magnet dan timbul beda potensial pada setiap ujung penghantar.

Terjadi perubahan sudut θ yaitu sudut antara garis normal bidang dengan induksi magnet. Misalnya kumparan yang berputar pada generator. Apabila kumparan diputar dalam medan magnet maka akan terjadi perubahan jumlah garis gaya magnet yang tertutup pada kumparan.

Apabila bidang kumparan tegak lurus terhadap arah medan magnet, maka fluks magnet akan mencapai nilai maksimumnya. Sedangkan jika bidang kumparan diarahkan sejajar dengan arah medan magnet maka akan menyebabkan nilai fluks magnet mencapai nilai terkecil atau minimum.

Contoh Soal Fluks Magnetik

Sebuah konduktor CD mempunyai panjang 50 cm bergerak dengan kecepatan 10 m/s dalam medan magnet homogen 30 mT. Jika penghantar dihubungkan dengan hambatan 50 Ω, tentukan nilai ggl induksi pada ujung CD dan besar arus yang melalui hambatan R.

Diskusi

Dikenal:

B = 30 mT = 0,03 T
R = 50Ω
aku = 50 cm = 0,5 m
v = 10 m/s

Menjawab:

GGL induksi pada ujung CD memenuhi persamaan berikut:

Ɛ = B lv
Ɛ = 0,03 T x 0,5 mx 10 m/s
Ɛ = 0,15 volt

Untuk menghitung arus yang melalui hambatan R, gunakan rumus berikut:

saya = Ɛ/R
Saya = 0,15 V/50 Ω
Saya = 0,003 A atau 3 mA

Besarnya fluks magnet pada kumparan dipengaruhi oleh tiga faktor yaitu perubahan luas penampang, besar medan magnet, dan sudut θ antara induksi magnet dengan medan normal. Jadi jika posisi magnet dan kumparan stasioner maka tidak akan terjadi perubahan fluks magnet pada kumparan.

Share:

Leave a Reply

Your email address will not be published. Required fields are marked *