rangkuman materi fisika dasar 2 hukum faraday yang bersumber dari buku serway jilid 2

1. HUKUM FARADAY 1

2. HUKUM FARADAY 2
FISIKA DASAR II (LISTRIK MAGNET)
“HUKUM FARADAY”
OLEH :
Realita Rohmatika D. (14030184054)
Haifa Azninda (14030184069)
Mokhammat Musyaffa’ Yazid (14030184074)
Ellati Watin (14030184079)
Fitria Reza Amalia (14030184084)
Silvi Novrian Yulandari (14030184094)
Devinna Luthfi Nurmaningtyas A. (14030184099)
Pendidikan Fisika B 2014
Dosen Pengajar :
Diah Hari Kusumawati, M.Si
JURUSAN FISIKA
FAKULTAS MATEMATIKA DAN ILMU PENGETAHUAN ALAM
UNIVERSITAS NEGERI SURABAYA
2015

3. HUKUM FARADAY 3
3.1 Hukum Induksi Faraday
Michael Faraday melakukan eksperimen, sebuah kumparan primer dihubungkan
dengan sebuah sakelar dan baterai. Kumparan tersebut di lilitkan pada sebuah cincin besi,dan
arus pada kumparan dihasilkan oleh sebuah medan magnet saat sakelar ditutup. Sebuah
kumparan sekunder juga dililitkan pada cincin dan dihubungkan dengan sebuah ammeter
sensitif. Tidaka da baterai pada rangkaian sekunder, dan kumparan sekunder tidak terhubung
secara elektrik dengan kumparan primer. Arus pun yang terdeteksi di rangkaian sekunder
pastilah diinduksikan oleh penyebab eksternal.
Kunci untuk memahami apa yang terjadi pada eksperimen adalah dengan pertama
memperhatikan bahwa ketika sakelar ditutup, arus pada rangkaian primer menghasilkan medan
magnet yang menembus rangkaian sekunder. Terlebih lagi, ketika sakelar ditutup, medan
magnet yang dihasilkan oleh arus di rangkaian primer berubah dari nol menjadi satu nilai
selama selang waktu yang terbatas dsan perubahan medan ini menginduksi arus pada rangkaian
sekunder.
Gambar 1. (a) Ketika sebuah
magnet digerakkan melalui sebuah
loop kawat yang terhubung dengan
sebuah ammeter sensitif, ammeter
bergerak seperti gambar,
menandakan bahwa sebuah arus
diinduksikan dalam loop (b) ketika
magnet didiamkan, tidak ada arus
yang terinduksi dalam loop,
bahkan katika magnet tersebut
berada didalam loop (c) ketika
magnet dijauhkan dari loop,
ammeter bergerak pada arah yang
berlawanan, menandakan arus
induksinya berlawanan dari yang
diperlihatkan dibagian (a).
Mengubah arah gerak magnet akan
mengubah arus yang terinduksikan
akibat gerak tersebut.

4. HUKUM FARADAY 4
Sebagai hasil pengamatan Faraday menyimpulkan bahwa sebuah arus listrik dapat
diinduksikan dalam suatu rangkaian (rangkaian dalam pembahasan) oleh suatu medan
magnet yang berubah-ubah. Arus induksi muncul hanya untuk waktu yang singkat ketika
medan magnet yang menembus kumparan sekunder berubah. Ketika medan magnetnya
mencaoai nilai yang tetap,arus dalam kumparan sekunder menghilang. Efeknya, rangkaian
sekunder berperilaku seperti ketika sebuah sumber ggl dihubungkan untuk waktu yang singkat.
Biasanya dinyatakan bahwa suatu GGL induksi dihasilkan pada rangkaian sekunder oleh
medan magnet yang berubah.
Eksperimen yang telah dilakukan oleh Michael Faraday memiliki persamaan pada
masing-masing kasus,suatu ggl diinduksi padar angkaian ketika fluks magnetik yang
menembus rangkaian berubah terhadap waktu. Secara umum
Pernyataan ini,dikenal sebagai Hukum Faraday, dapat ditulis :
ε=−
𝑑ɸ
𝑑𝑡
Gambar 2. Eksperimen Faraday. Ketika sakelar pada rangkaian primer ditutup,
jarum ammeter pada rangkaian sekunder bergerak sesaat. GGL induksi pada
rangkaian sekunder disebabkan oleh medan magnet yang berubah melalui
kumparan sekunder.
GGL induksi pada suatu rangkaian sebanding dengan laju perubahan fluks magnetik
yang menembus rangkaian.

5. HUKUM FARADAY 5
jika rangkaian merupakan sebuah kumparan yang terdiri atas N loop dengan luas yang sama
dan jika dɸ adalah fluks magnetik yang menembus satu loop, maka suatu ggl diinduksikan di
setiap loop. Loop-loop tersebut terangkai seri sehingga ggl-nya dijumlahkan. Jadi,ggl total
diberikan oleh persamaan
ε=-N
𝑑ɸ
𝑑𝑡
misalkan sebuah loop melingkupi luas A yang terletak pada medan magnet homogen
B. Jika fluks magnetik yang menembus loop sama dengan BA cosɵ,maka ggl induksinya dapat
dinyatakan sebagai
ε=-
𝑑
𝑑𝑡
(BAcosθ)
dari persamaan ini,kita lihat bahwa suatu ggl dapat diinduksikan pada rangkaian dengan
beberapa cara :
1) Besar B dapat diubah terhadap waktu
2) Luas daerah yang dilingkupi loop dapat diubah terhadap waktu
3) Sudut θ anatar B dan garis normal loop dapat diubah terhadap waktu
4) Semua gabungan dari cara-cara di atas juga dapat menimbulkan ggl
Beberapa Aplikasi Hukum Faraday
Aplikasi dari Hukum Faraday adalah dihasilkanya suara pada gitar listrik. Kumparan
pada rangka gitar, yang disebut kumparan pickup, diletakkan didekat senar gitar yang
bervibrasi, yang terbuat dari logam yang dapat dimagnetisasi. Magnet permanen di dalam
kumparan memagnetisasi sebagian dari senar yang terdekat dengan kumparan. Ketika senar
bervibrasi pada suatu frekuensi,segmen yang termagnetisasi menghasilkan fluks magnetik
yang berubah melalui kumparan. Fluks yang berubah menginduksi suatu ggl pada kumparan
yang diberikan pada sebuah amplimeter. Hasil keluaran amflimeter dikirim ke pengenras
suara,yang menghasilkan gelombang suara yang kita dengar.

6. HUKUM FARADAY 6
Gambar 3. (a) Di dalam sebuah gitar listrik, sebuah senar termagnetisasi yang
bervibrasi menginduksikan suatu ggl pada kumparan pickup (b) Pickup (lingkaran
dibawah senar logam) dan gitar listrik ini mendeteksi vibrasi senar dan mengirim
informasi ini melalui amplifier dan kedalam pengeras suara. (sakelar pada badan
gitar memungkinkan musisi untuk memilih sperangkat picup mana, yang masing-
masingterdiri atasenampickup,yanghendakdigunakan)

7. HUKUM FARADAY 7
3.2 GGL GERAK
1. Pengertian GGL Gerak
GGL Gerak adalah ggl yang terinduksi pada sebuah konduktor yang bergerak
menembus suatu medan magnet konstan.
Konduktor lurus dengan panjang l bergerak menembus sebuah medan magnet homogen
yang mengarah kedalam halaman buku. Asumsikan konduktor tersebut bergerak pada
arah yang tegak lurus medan dengan kecepatan konstan dibawah suatu pengaruh suatu
penyebab eksternal. Elektron dalam konduktor mengalami gaya sebesar
Yang arahnya sepanjang l tegak lurus v dan B. Dibawah pengaruh gaya ini,
elektron bergerak keujung bawah konduktor yang berkumpul disana, menyebabkan
terkumpulnya muatan positif pada ujung atas. Sebagai akibat dari pemisahan muatan
ini, sebuah medan listrik E dihasilkan didalam konduktor. Muatan berkumpul dikedua
ujung hingga gaya magnetik ke bawah qvB pada muatan-muatan yang tersisa
dikonduktor diimbangi oleh gaya listrik keatas qE. Pada keadaan ini, elektron hanya
melakukan gerakan termal acak. Kondisi keseimbangan mensyaratkan
Medan Listrik yang dihasilkan pada konduktor dihubungkan dengan beda potensial di
sepanjang ujung konduktor oleh persamaan ∆V=El. Jadi untuk kondisi kesetimbangan
Dimana ujung atas konduktor berada pada potensial listrik yang lebih tinggi
dibandingkan dengan ujung bawahnya. Dengan demikian, Suatu beda potensial tetap
berada diantara ujung konduktor selama konduktor tersebut bergerak menembus medan
magnet homogen. Jika arah geraknya dibalikkan, maka polaritas beda potensialnya juga
dibalikkan.
Situasi yang lebih menarik terjadi ketika konduktor yang bergerak merupakan
bagian dari lintasan konduktor tertutup. Situasi ini secara khusus bermanfaat untuk
Fb = qv x B
qE = qv x B E = vB
∆V = El = Blv

8. HUKUM FARADAY 8
mengilustrasikan bagaimana fluks magnetik yang berubah menyebabkan arus
terinduksi pada rangkaian tertutup. Bayangkan sebuah rangkaian yang terdiri atas
batang konduktor sepanjang l yangb meluncur sepanjang dua rel konduktor sejajar yang
letaknya tetap.
Supaya sederhana kita asumsikan batang tersebut memiliki hambatan nol dan
bagian yang diam dari rangkaian tersebut memiliki hambatan R. Sebuah medan magnet
homogen dan konstan B, Bekerja tegak lurus pada bidang rangkaian. Ketika batang
tersebut ditarik kekanan dengan kecepatan v dibawah pengaruh gaya Fapp, muatan bebas
pada batang mengalami gaya magnetik yang mengarah sepanjang batangnya. Gaya ini
menimbulkan arus terinduksi karena muatannya bebas bergerak pada lintasan
konduktor tertutup.Dalam kasus ini, laju perubahan fluks magnetik melalui loop dan
ggl gerak yang terinduksi disepanjang batang yang bergerak sebanding dengan
perubahan luas loop. Jika batangnya ditarik kekanan dengan kecepatan konstan, maka
usaha yang dilakukan oleh gaya yang diberikan muncul sebagai energi dalam pada
resistor R.
Oleh karena luas daerah yang dilingkupi oleh rangkaian pada saat kapanpun
adalah lx,dimana x adalah posisi batang, maka fluks magnetik yang menembus daerah
tersebut adalah
𝜙 = 𝐵𝑙𝑥
Menggunakan hukum Faraday dan dengan memperhatikan bahwa x berubah terhadap
waktu pada laju
𝑑𝑥
𝑑𝑡
= v, kita ketahui bahwa ggl gerak yang terinduksi adalah
𝜀 = −
𝑑𝜙
𝑑𝑡
= -
𝑑( 𝐵𝑙𝑥)
𝑑𝑡
= - Bl
𝑑𝑥
𝑑𝑡
𝜀 = 𝐵𝑙𝑣
Oleh karena hambatan rangkaian adalah R, maka arus induksi adalah
I =
𝜀
𝑅
Diagram rangkaian yang ekuivalen untuk contoh ini ditunjukkan
Mari kita telaah sistemnya menggunakan pertimbangan energi. Oleh karena tidak ada
baterai dalam rangkaian, maka mungkin kita bingung darimana asal arus induksi dan
energi yang dihantarkan kepada resistor. Kita dapat memahami asal arus dan energi ini
dengan memperhatikan gaya bahwa gaya yang diberikan ini melakukan usaha pada
batang konduktor. Dengan demikian, gaya juga menggerakkan muatan melalui medan
magnet. Pergerakannya melalui medan magnet menyebabkan muatan bergerak

9. HUKUM FARADAY 9
sepanjang batang dengan suatu kecepatan hanyut rata-rata sehingga timbul arus.
Perubahan energi sistem selama suatu selang waktu harus sama dengan energi yang
dihantarkan kedalam sistem oleh usaha. Ini konsisten dengan prinsip Umum kekekalan
energi yang dijelaskan oleh
Mari kita buktikan hal ini secara matematis. Ketika batang bergerak melalui
medan magnet homogen B, batang tersebut mengalami gaya magnetik FB sebesar IlB.
Arah gaya ini berlawanan dengan gerak batang, yakni kekiri. Oleh karena batang
bergerak dengan kecepatan konstan, gaya yang diberikan harus sama besar dan
berlawanan arahnya dengan gaya magnetik, atau kekanan (Jika FB bekerja pada arah
geraknya, maka hal ini akan menyebabkan batangnya semakin cepat dan ini melanggar
hukum kekekalan energi.) Dengan menggunakan persamaan yang ada dan fakta bahwa
Fapp = ilB, kita ketahui bahwa daya yang dihantarkan oleh gaya yang diberikan adalah
P = Fapp v = (IlB) v =
B2l2v2
𝑅
= 𝜀2/R
Dari persamaan yang didapat kita lihat bahwa daya masukan ini sama besarnya dengan
laju energi yang dihantarkan pada resistor sehingga persamaan terbukti dalam situasi
ini.

10. HUKUM FARADAY 10
3.3 Hukum Lenz
Hukum Faraday menandakan bahwa ggl induksi dan perubahan fluks memiliki tanda
aljabar yang berlawanan. Hal ini merupakan interpretasi fisika yang sangat nyata, yang dikenal
sebagai hukum lenz, yang berbunyi :
Artinya, arus induksi cenderung mencegah perubahan fluks magnetik awal yang
menembus rangkaian. Hukum lenz merupakan konsekuensi dari hukum kekekalan energi.
Untuk memahami hukum lenz, kita pahami contoh batang yang bergerak kekanan
pada dua rel sejajar didalam medan magnet homogen (medan magnet eksternal, gambar 1 (a) )
Ketika batang bergerak ke kanan, fluks magnetik yang menembus daerah yang dilingkupi oleh
rangkaian, neningkat terhadap waktu karena luasnya bertambah. Hukum lenz menyatakan
bahwa arus induksi harus berarah sedemikian hingga medan magnet yang dihasilkannya
melawan perubahan fluks magnetik eksternal. Oleh karena fluks magnetik akibat medan
“Arus induksi pada loop muncul dengan arah yang menghasilkan sebuah
medan magnet yang melawan perubahan fluks magnetik yang menembus
daerah yang dilingkupi oleh loop.”
Gambar 1. (a) ketika batang bergeser pada dua rel
konduktor yang diam, fluks magnetik akibat medan
magnet eksternal yang mengarah ke dalam halaman
buku, yang menembus daerah yang dilingkupi oleh loop,
bertambah seiring dengan waktu. Berdasarkan hukum
Lentz, arus induksi harus berlawanan arah jarum jam
untuk menghasilkan medan magnet yang melwannya,
yang arahnya keluar (b) ketika batang bergerak ke kiri,
arus induksi haruslah searah jarum jam.

11. HUKUM FARADAY 11
eksternal yang diarahkan kedalam halaman buku bertambah besar, maka arus terinduksi. Jika
ingin melawan perubahan ini, maka harus menghasilkan medan yang arahnya keluar halaman
buku. Jadi, arus induksi harus berlawanan arah jarum jam ketika batangnya bergerak kekanan.(
gunakan aturan tangan kanan untuk memastikan arah ini.) jika batangnya bergerak kekiri,
seperti pada gambar 1 (b) ), maka fluks magnetik eksternal yang menembus daerah yang
dilingkupi loop berkurang terhadap waktu. Oleh karena arah medannya kedalam halaman buku,
maka arus induksi harus searah jarum jam jika ingin menghasilkan medan yang arahnya juga
kedalam halaman buku. Pada kasus manapun , arus induksi cenderung menjaga fluks asal yang
menembus daerah yang dilingkupi oleh loop arus.
Jika kita telaah situasi ini dengan pertimbangan energi, bayangkan jika batangnya
diberi sedikit dorongan kekanan. Pada analisis sebelumnya, kita ketahui bahwa gerak ini
menghasilkan arus yang berlawanan arah jarum jam pada loop. Apa yang terjadi jika kita
asumsikan bahwa arusnya searah jarum jam sehingga arah gaya magnetik yang dikeluarkan
kepada batang adalah kekanan? Gaya ini akan mempercepat batang dan menambah
kecepatannya . hal ini, akibatnya akan berakibat pada meningkatnya arus induksi yang akan
Gambar 2. (a) Ketika magnet digerakkan ke arah loop konduktor yang diam, sebuah arus
akan terinduksi pada arah yang ditunjukkan. Garis-garis medan magnet yang ditunjukkan
diakibatkan oleh keberadaan magnet batang. (b) Arus induksi ini menghasilkan medan
magentenya sendiri, yang diarahkan ke kiri, yang melawan fluks eksternal yang
bertambah. Garis-garis medan magnet yang ditunjukkan adalah akibat arus induksi pada
cincin. (c) Ketika magnet digerakkan menjauhi loop konduktor yang diam, suatu arus yang
diinduksikan pada arah yang ditunjukkan. (d) arus induksi ini menghasilkan medan
magnet yang ditunjukkan adalah akibat arus induksi pada cincin.

12. HUKUM FARADAY 12
menyebabkan bertambahnya gaya. Yang akan mengakibatkan bertambahnya arus dan
seterusnya. Efeknya, sistem ini akan memperoleh energi tanpa adanya energi yang masuk. Ini
jelas tidak konsisten dengan semua pengalaman kita dan melanggar hukum kekekalan energi.
Oleh karena itu, kita harus menyimpulkan bahwa arus tersebut haruslah berlawanan arah jarum
jam.
Mari kita bayangkan situasi lain dimana sebuah batang bergerak kearah sebuah loop
logam yang stasioner, seperti pada gambar 2 (a) , ketika magnet bergerak kekanan arah loop,
fluks magnetik eksternal yang melalui loop meningkat terhadap waktu. Untuk melawan
peningkatan fluks akibat medan kekanan ini, arus induksi menghasilkan medan magnetnya
sendiri kekiri, seperti diilustrasikan pada gambar 2 (b) sehingga arus induksi adalah pada arah
yang ditunjukkan. Kita simpulkan bahwa sisi kiri loop arus bekerja seperti kutub utara dan sisi
kanannya seperti kutub selatan.
Jika magnetnya bergerak kekiri, seperti gambar 2 (c), maka fluks yang menembus
daerah yang dilingkupi oleh loop berkurang terhadap waktu. Sekarang arus induksi pada loop
memiliki arah yang ditunjukkan pada gambar 2 (d) karena arah arus ini menghasilkan medan
magnet yang sama arahnya dengan medan eksternal. Dalam kasus ini, sisi kiri loop adalah
kutub selatan dan sisi kanannya adalah kutub utara.

13. HUKUM FARADAY 13
3.4 Ggl Induksi dan Medan Listrik
Kita telah melihat bahwa fluks magnetic yang berubah menginduksikan suatu ggl dan
suatu arus pada loop konduktor. Pada pembahasan kita mengenai listrik, kita hubungkan
sebuah arus dengan medan listrik yang memberikan suatu gaya listrik pada partikel bermuatan.
Dengan cara yang sama, kita dapat menghubungkan sebuah arus induksi pada loop konduktor
dengan sebuah medan listrik, dengan menyatakan bahwa sebuah medan listrik diciptakan pada
konduktor sebagai akibat dari fluks magnetic yang berubah.
Kita juga memperhatikan dalam pembahasan kita mengenai listrik bahwa keberadaan
sebuah medan listrik tidak dipengaruhi oleh keberadaan muatan uji. Hal ini menunjukkan
bahwa bahkan saat loop konduktornya tidak ada, medan magnet yang berubah masih tetap
menghasilkan medan listrik dalam ruang kosong.
Medan listrik yang terinduksi ini bersifat nonkonservatif, tidak seperti medan
elektrostatik yang dihasilkan oleh muatan stasioner. Kita dapat mengilustrasikan hal ini dengan
membayangkan sebuah loop konduktor dengan jari-jari r yang diletakkan dalam medan magnet
homogeny yang tegak lurus bidang loop. Jika medan magnet berubah terhadap waktu, maka
menurut hukum faraday suatu ggl
ɛ = -dφ ᶘdt akan diinduksikan dalam loop. Induksi sebuah arus pada loop menandakan
keberadaan sebuah medan listrik terinduksi E yang harus tangensial terhadap loop karena ini
adalah arah dimana muatan-muatan dlam kawat bergerak dalam rangka merespon gaya
listriknya. Usaha yang dilakukan oleh medan listrik untuk menggerakkan sebuah muatan uji q
sebanyak satu kali mengelilingi loop sama dengan q ɛ. Oleh karena gaya listrik yang bekerja
pada muatan adalah qE, maka usaha yang akan dilakukan oleh medan listrik untuk
menggerakkan muatan satu pada sekeliling loop adalah qE(2πr) adalah keliling loop. Kedua
persamaan untuk usaha ini harus setara sehingga kita dapatkan
qE=qE(2πr)
E=
ɛ
2πr
Menggunakan hasil ini bersama dengan persamaan 31.1 dan fakta bahwa untuk
sebuah loop lingkaran, kita dapatkan bahwa medan listrik yang terinduksi.

14. HUKUM FARADAY 14
Jika variasi wktu dari medan magnetnya ditentukan , maka kita dapat dengan mudah
menghitung medan listrik yang terinduksi.
Ggl untuk sembarang lintasan tertutup dapat dituliskan sebagai integral garis E.ds
sepanjang lintasan ɛ= ᶘE.ds,. dalam kasus yang lebih umum, E boleh tidak konstan dan
lintasannya boleh tidak lingkaran. Jadi hukum induksi faraday ɛ = -dφ ᶘdt.

15. HUKUM FARADAY 15
3.5 Generator dan Motor
Generator lisrik menerima energy dalam bentuk usaha dan menyalurkannya keluar
melalu transmisi listrik. Untuk memahami cara kerjanya, mari kita peerhatikan suaatu
generator arus bolak-balik (AC). Dalam bentuknnya yang paling sederhana, generaor terdiri
dari sebuah loop kawat yang dirotasikan olehh suatu cara eksternaldalam sebuah medan magnet
(gambar a).
(a) (b)
Figure (a) Diagram skema generator AC, figure (b) ggl bolak balik yang di induksikan
pada loop digambar kan grafiknya sebagai fungsi dai wakru.
Pada pembangkit listrik komersial, energy yang dibutuhkan untuk merotasikan loop
dapat diperoleh dari berbagai sumber. Contohnya, pada pembangkit listrik tenaga air, airterjun
diarahkan pada ujung turbin untuk menghasillkan gerak rotasi. Pada pembangkit listrik tenaga
batu bara energy yang dilepaskan pada pembakaran batu bara digunakan untuk mengubah air
menjadi uap dan uap ini diarahhkan ke bilah bilah turbin. Ketika loop berotasi pada medan
magnet, fluks magnetic yng menembus luas yang dilingkupi oleh loop berubah terhadap waktu
hal ini menginduksikan suatu ggl dan sebuah arus pada loop berdasarkan hukum Faraday.
Ujung loop di hubungkan pada cincin-cincin slip yang berotasi bersama loop. Hubungan dari
cincin-cincinn slip yang berfungsi sebagai terminal-termina keluaran dari generator ke
rangkaian eksternal diberikan oleh sikat-sikat stasioner yang bersentuhan dengan cincin-cincn
slip ini.
Misalkan bahwa, alih-alih satu lilitan, loop tersebut memiliki N lilitan (situasi yang
lebih nyata), semua dengan luas A yang sama dan berotasi dalam medan magnet dalam

16. HUKUM FARADAY 16
kecepatan sudut konstan ω. Jika θ adalah sudut antara medan magnet dan bidang normal loop,
maka fluks magnetic yang menembus loop pada sembarang waktu t adalah
Dimana kita telah menggunakan hubungan θ = ωt antara posisi sudut dan kelajuan
sudut. (Kita telah mengatur jamnya sedemikian hingga t = 0 ketika θ = 0). Dengan demikian,
ggl induksi pada kumparan adalah :
Hasil ini menunjukkan bahwa ggl tersebut berubah secara sinusoidal terhadap waktu,
seperti grafik yang digambarkan pada Figur (b). Dari persamaan 31.10 kita lihat bahwa ggl
maksimum memiliki nilai :
yang terjadi ketika ωt = 900 atau 2700. Dengan kata lain, ɛ = ɛmaks ketika medan magnet berada
didalam bidang kumparan dan laju perubahan fluksnya maksimum. Selain itu gglnya nol ketika
ωt = 0 atau 1800, yaitu ketika B tegak lurus bidang kumparan dan laju perubahan fluksnya
adalah nol.
Frekuensi untuk generator komrsial di Amerika Serikat dan Kanada adalah 60 Hz,
sedangkan dibeberapa Negara Eropa adalah 50 Hz.
Generator arus searah (DC) diilustrasikan pada Figur (c). generator semacam itu
digunakan, misalnya dalam mobil-mobil lama untuk mengisi aki. Komponennya pada dasarnya
sama dengan generator AC, kecuali yang bersentuhan dengan loop yang berotasi dibuat dengan
menggunakan sebuah cincin slip yang disebut komutator.
Dalam konfigrasi ini, tegangan keluarnya selalu memiliki polaritas yang sama dan
berbentuk pulsa yang berubah seiring waktu, seperti ditunjukkan pada Figure (d). Kita dapat
memahami alasan dari hal ini dengan memperhatikan bahwa bagian yang bersentuhan dengan
cincin slip membalikkan fungsinya seatiap setengah siklus. Ada waktu yang sama, polaritas
ggl inuksi juga terbalik sehingga polaritas cincin split ( yang sama dengan polaritas tegangan
keluaran ) tetap sama.
ΦB = BA cos ωt
ɛ = -N
𝑑ΦB
𝑑𝑡
= -NAB
𝑑
𝑑𝑡
(cos ωt) = NABω sinωt (31.10)
ɛmaks = NABω (31.11)

17. HUKUM FARADAY 17
Arus DC yang bentuknya pulsa ini tidak cocok untuk sebagian besar peralatan listrik.
Untuk mendapatkan arus DC yang lebih stabil, generator DC komersial menggunakan banyak
kumparan dan komutator yang terdistribusi sedemikian hingga pulsa sinusoidal dari berbagai
kumparan saling berbeda fase. Keika pulsa-pulsa ini digabungkan seluruhnya, kluaran DC-nya
nyaris tidak berfluktuasi.
(c ) (d)
Figure (c) diagram skematis dari generaor DC , figure (d) besar ggl berubah seiring waktu
namun polaritasnya tidak pernah berubah
Motor adalah peralatan yang menerima energy dalam bentuk transmisi listrik dan
menyalurkan energy dalam bentuk usaha. Intinya, motor adalah kebalikan dari generator. Alih-
alih menghasilkan arus dengan merotasikan suatu kumparan, suatu arus diberikan pada
kumparan oleh baterai dan torsi yang bekerja pada kumparan yang berarus menyebabkan
berotasi.
Usaha mekanis yang bermanfaat dapat dilakukan dengan cara menempelkan kumparan
yang berputar ini pada suatu alat eksternal. Akan tetapi, ketika kumparan berotasi dalam medan
magnet, fluks magnetic yang berubah menginduksikan suatu ggl pada kumparan. Ggl induksi
ini selalu bekerja sedemikian hingga mengurangi arus pada kumparan. Jika tidak demikian,
maka hukum Lenz dilnggar. Besar ggl meningkat ketika laju rotasi kumparan meningkat. Oleh
tegangan yang ada untuk memberikan arus sama dengan selisih antara tegangan yang dan
dengan ggl balik , maka arus pada kumparan yang berotasi dibatasi oleh ggl balik.
Ketika sebuah moto dinyalakan, tidak ada ggl balik sehingga arusnya sangat besar
karena hanya di batasi oleh hambatan kumparan. Ketika kumparan mulai berotasi, ggl balik

18. HUKUM FARADAY 18
yang diinduksikan melawan tegangan yang diberikan dan arus pada kumparan berkurang. Jka
beban mekanis bertambah, maka motor akan melambat. Berkurangnya ggl balik ini akan
meningkatkan arus pada kumparan dan akan meningkatkan daya yang dibutuhkan dari sumber
tegangan eksternal. Oleh karena alasan ini, daya yang dibutuhkan untuk menyalakan motor dan
menjalankannya lebih besar untuk beban yang berat dibandingkan untuk beban yang ringan.
Jika motornya dibuat untuk bkerja tanpa beban mekanis, maka ggl balik akan mngurangi arus
hingga nilai yang cukup besar untuk mengatasi rugi-rugi energy akibat energy dalam dan
gesekan. Jika beban yang sangat berat membuat motornya macet sehingga tidak dapat berotasi,
maka tidak adanya ggl balik dapat berakibat pad aurus sangat tinggi yang berbahaya pada
kawat motor.
Aplikai arus pada motor dalam mobil, dapat dilihat pada prkembangan system
kendaraan hibrida. Pada mobil-mobil ini sebuah sebuah mesin bensin dan sebuah motor istrik
di kombinasikan untuk meningkatkan keekonomisan bahan bakar kendaraan dan mengurangi
emisi.

19. HUKUM FARADAY 19
3.6 Arus Pusar (Eddy Current)
Sebagaimana telah kita lihat, ggl dan arus diinduksikan pada rangkaian oleh fluks
magnetik yang berubah. Dengan cara yang sama, arus yang berputar yang disebut arus pusar
(arus eddy) diinduksikan pada sepotong logam yang bergerak melalui medan magnet. Ini dapat
dengan mudah didemonstrasikan dengan membiarkan sebuah tembaga pipih atau lempengan
aluminium yang menempel pada ujung sebuah batang tegar untuk mengayun ke depan dan
belakang menembus sebuah medan magnet. Ketika lempengannya memasuki medan, fluks
magnetic berubah menginduksikan suatu ggl pada lempengan yang mengakibatkan electron-
elektron bebas pada lempengan bergerak dan menghasilkan arus pusar yang berputar. Menurut
hokum Lenz, arah arus pusar menghasilkan medan magnet yang melawan perubahan yang
menyebabkan arusnya. Oleh karena itu, arus pustar harus menghasilkan kutub-kutub magnetic
yang efektif pada lempengan yang ditolak oleh kutub-kutub dari magnet. Hal ini membuat
munculnya gaya tolak yang melawan gerak lempengan. (Jika hal sebaliknya benar, maka
lempengan akan dipercepat dan energinya akan bertambah setiap saat setelah terjadi ayunan
dan ini melanggar hokum kekekalan energi)
Seperti ditunjukkan pada gambar disamping, dimana batang magnet mengarah
menjauhi pengamat, arus pusar yang diinduksikan searah dengan jarum
jam ketika lempengan menjauhu medan. Hal ini karena fluks yang
menjauhi halaman buku keluar menjauhi lempengan sehingga oleh
hukum Lenz arus induksi harus membuat medan magnetnya sendiri, yang
masuk kedalam halaman buku. Hal sebaliknya benar ketika batang
magnet mengarah ke dalam halaman buku, arus pusar yang diinduksikan adalah berlawanan
arah jarum jam ketika lempengan yang berayun memasuki medam. Hal ini karena fluks akibat
medab magnet eksternal masuk ke halaman buku yang menembus lempengan bertambah
sehingga medan magnet keluar dari halaman buku. Oleh karena arus pusar yang diinduksikan
selalu meghasilkan gaya hambat magnetic FB ketika lempengan memasuki atau meninggalkan
medan, maka lempengan yang berayun pada akhirnya akan diam.

20. HUKUM FARADAY 20
Jika lempengannya dibuat sela-sela, seperti ditunjukkan gambar diatas, maka arus
pusar dan gaya hambat magnetiknya menjadi sangat jauh berkurang. Kita dapat memahami hal
ini dengan menyadari bahwa sela-sela pada lempenganan mencegah terbentuknya loop-loop
arus besar.
System pengereman pada sebagian besar kereta bawah tanah dan kereta cepat
menggunakan prisnsip induksi elektromagnetik dan arus pusar. Sebuah electromagnet yang
ditempelkan pada kereta diletakkan di dekat rel baja. (Sebuah elektrpmagnetik pada dasarnya
adalah solenoid berinti besi). Pengereman terjadi ketika arus yang besar dialirkan melalui
elektromagnetiknya. Gerak relative magnet dan rel menginduksikan arus pusar pada rel, dan
arah arus-arus ini menghasilkan gaya hambat pada kerreta yang sedag bergerak. Oleh karena
besar arus pusar berkurang secara tetap seiring kereta melambat, maka efek pengereman terjadi
cukup mulus. Sebagai pengaman, beberapa perkakas listrik menggunakan arus pusar untuk
menghentikan bilah-bilah tajam yang berputar saat aatnya dimatikan.
Arus pusar sering kali tidak diinginkan karena arus pusar mempresentasikan
perubahan energy mekanik menjadi energy dalam. Untuk mengurangi rugi energy ini, bagian
yang berkonduksi seringkali dibuat dalam lapisan-lapisan tipis yang dipisahkan oleh bahan
Gambar a. Ketika lempengan konduktor memasuki medan (posisi 1), arus pusarnya
berlawananjarumjam.Ketikalempenganmeninggalkanmedan(posisi2),arusnyasearah
jarum jam. Dalam kasusu manapun, gaya pada lempengan berlawanan dengan
kecepatannya dan pada akhirnya lempengan akan diam Gambar b. Ketika dibuat sela-
sela pada lempengan konduktor, arus pusarnya akan sangat berkurang dan
lempengannyaberayunlebihbebasmenembusmedanmagnetnya

21. HUKUM FARADAY 21
non-induktor. Struktur berlapis ini menambah hambatan bagi arus pusar dan secara efektif
membatasi arus-asurnya hanya berada pada masing-masing lapisan saja. Struktur berlapis
semacam ini digunakan pada inti trafo dan motor untuk meminimalkan arus pusar dan
meningkatkan efisiensi alat.