Hukum Faraday, Rumus Dan Contoh Soal

Hukum Faraday, Rumus Dan Contoh Soal –  Dalam ilmu fisika, tentu anda sudah sering mendengar hukum faraday. Materi mengenai jenis hukum yang satu ini dijelaskan secara lebih rinci pada mata pelajaran fisika disekolah. Materi mengenai hukum ini berkaitan erat dengan arus listrik dan medan magnet.

Pengertian Hukum Faraday

 

Untuk lebih jelasnya, maka pada pembahasan kali ini kami akan menjelaskan pengertian hukum faraday lengkap beserta rumus dan contoh soalnya. Berikut di bawah ini adalah ulasan yang lebih lengkap.

Pengertian Hukum Faraday

Pengertian Hukum Faraday

Hukum faraday adalah sebuah hukum yang mempelajari tentang dasar “Elektromagnetisme”, didalamnya membahas mengenai proses arus listrik yang dapat menghasilkan medan listrik dan proses bagaimana sebuah medan magnet mampu menghasilkan arus listrik pada komponen konduktor.

Hukum ini kemudian dijadikan sebagai dasar dari prinsip kerja sebuah induktor, transformator, generator listrik, selenoid, dan motor listrik. Hukum yang membahas mengenai dasar proses kinerja pada sebuah arus listrik dan medan magnet ini juga biasa disebut dengan hukum induksi elektromagnetik faraday.

Hukum farady pertama kali ditemukan pertama kali pada tahun 1831 oleh seorang ilmuwan yang bernama Michael Faraday. Michael sendiri merupakan ahli fisika yang berasal dari Inggris.

Baca juga: Rumus Hukum Lenz Dan Contoh Soal

Rumus Hukum Faraday

Rumus Hukum Faraday

  • ɛ adalah  gaya gerak listrik induksi (volt)
  • N adalah jumlah dari lilitan kumparan
  • ΔΦ adalah perubahan dari fluks magnetik  (weber)
  • ∆t adalah selang waktu (s)
  • Tanda negatif adalah penanda dari arah gaya gerak listrik induksi

Percobaan Hukum Faraday

Pengertian Hukum Faraday

Sebelumnya penting diketahui bahwa pada suatu induksi elektromagnetik akan nampak adanya gaya gerak listrik (ggl) di sebuah kumparan yang menyebabkan terjadinya perubahan fluks magnetik dalam konduktor. GGL ini bisa timbul karena konduktornya telah bergerak melalui medan magnet. Lalu apa yang dimaksud dengan fluks pada suatu kumparan?

Fluks merupakan  jumlah gaya garis gaya yang melalui luasan pada suatu bidang secara tegak lurus dan memiliki garis gaya magnetik. Untuk bisa mengetahui cara kerja pada hukum faraday, Michael kemudian membuat suatu percobaan.

Percobaan tersebut dinamakan dengan “Eksperimen Faraday”. Dalam percobaan ini, Michael Faraday menggunakan bahan perantara kumparan dan magnet yang dihubungkan dengan Galvometer. Pertama, magnet akan ditempatkan pada jarak yang lumayan jauh dari kumparan. Hal ini bertujuan supaya tidak ada defleksi yang dihasilkan oleh Galvometer.

Selanjutnya akan ditemukan sebuah jarum yang menunjukkan angka 0 pada Galvometer. Jika magnet tersebut mulai mengalami pergerakan dan masuk pada arah kumparan, maka jarum tersebut akan bergerak dengan menyimpang ke suatu arah tertentu. Namun arah yang sering dilakukan adalah arah ke kanan.

Ketika magnet ini didiamkan maka jarum yang ada di dalam Galvometer akan bergerak kembali hingga menuju pada posisi 0. Tetapi jika magnet digerakkan kemudian ditarik ke arah yang cukup jauh dari kumparan maka bisa menyebabkan terjadinya proses defleksi pada Galvometer.

Hal ini akan membuat jarum Galvometer yang mulanya bergerak menyimpang akan berubah arah menjadi ke kiri. Jika magnet didiamkan, maka jarum yang ada pada Galvometer akan kembali lagi pada posisi 0. Proses seperti ini hanya berlaku pada gerakan kumparan. Jika magnet tetap dalam posisi yang diam maka Galvometer nantinya akan menunjukkan defleksi dengan cara semula.

Pada proses percobaan ini, penggunaan Galvometer memberikan pengaruh yang cukup besar untuk menentukan proses berjalanya percobaan tersebut. Galvometer merupakan sebuah alat yang memiliki fungsi untuk mengetahui ada tidaknya suatu arus listrik. Dengan melakukan percobaan faraday ini maka anda dapat mengetahui bahwa jika perubahan pada medan magnet semakin cepat maka akan semakin besar pula gaya gerak listrik yang diinduksi oleh suatu kumparan.

Bunyi Hukum Faraday

Bunyi Hukum Faraday

Berdasarkan percobaan yang telah dilakukan tersebut maka Michael Farafet menyimpulkan bahwa dalam sebuah Faraday memiliki dua hukum. Hukum tersebut adalah hukum induksi elektromagnetik faraday 1 dan juga hukum induksi elektromagnetik faraday.

Berikut ini adalah penjelasan selengkapnya mengenai hukum faraday 1 dan 2 menurut penciptanya, yaitu Michael Faraday.

Bunyi Hukum Faraday I

“Massa zat yang telah dihasilkan oleh sebuah elektrode selama elektrolisis (G) akan selalu berbanding lurus dengan jumlah muatan listrik yang ingin digunakan (Q).”

Secara sistematis, hukum faraday I bisa dituliskan dengan persamaan sebagai berikut ini.

Bunyi Hukum Faraday I

Dan untuk  jumlah pada muatan listrik (Q) sama seperti hasil kali dari kuat arus listrik (i) serta selang waktu (t),

Bunyi Hukum Faraday I

Dalam massa zat yang bisa dihasilkan saat elektrolisis (g) akan selalu berbanding lurus dengan kuat arus listrik (i) dan selang waktu (t).

Muatan listrik (Q) yang digunakan dalam elektrolisis akan selalu berbanding lurus dengan jumlah mol elektron yang ada pada reaksi redoks (ne).  Jadi bisa disimpulkan bahwa 1 mol elektron memiliki suatu muatan listrik sebesar 96.500 coulomb. Nilai muatan listrik elektron ini akan dinyatakan sebagai konstanstan faraday (F). Jadi hubungan ini dapat dirumuskan sebagai berikut.

Bunyi Hukum Faraday I

Hukum Faraday II

“Massa yang dihasilkan oleh sebuah elektrode ketika elektrolisis (G) akan selalu berbanding lurus dengan massa ekivalen zat yang telah digunakan (Mek)”.

Secara sistematis, hukum faraday II dapat ditulis dengan persamaan sebagai berikut ini:

Hukum Faraday II

 

Massa ekivalen zat adalah massa zat yang memiliki jumlah mol sebanding secara stoikiometrik pada sebuah mol elektron. Massa ekivalen dalam sebuah unsur sama seperti massa atom relatif (Ar) dari unsur yang dibagi dengan menggunakan perubahan bilangan oksidasi (biloks) yang telah dialami dalam reaksi elektrolisis.

Hukum Faraday II

 

Menurut konsep stoikiometris dasar yang berhubungan dengan massa (m), maka untuk jumlah mol (n) dan juga massa molar  (}) adalah sebagai berikut:

Hukum Faraday II

Persamaan tersebut adalah gabungan dari kedua hukum faraday, yang dimana :

Hukum Faraday II

 

  • G adalah massa zat yang sudah dihasilkan (gram)
  • Q adalah muatan listrik (coulomb)
  • i adalah kuat arus listrik (ampere)
  • t adalah waktu (sekon)
  • Mek adalah massa ekivalen zat (gram/mol)
  • F adalah konstanta Faraday (96.500 coulomb/mol)

Maka dari itu, jika ditambahkan dengan jumlah muatan listrik yang sama maka untuk perbandingan massa zat-zat yang dihasilkan nantinya juga akan sama seperti perbandingan massa ekivalennya pada setiap zat.

Hukum Faraday II

Untuk hubungan antara jumlah listrik yang telah dialirkan dengan massa zat yang dihasilkan oleh elektrolisis dapat anda lihat pada gambar berikut ini.

Hukum Faraday II

Berbagai Faktor yang Dapat Mempengaruhi Besar Kecilnya GGL

Ada banyak sekali faktor yang dapat mempengaruhi besar kecilnya gaya gerak listrik atau ggl. Beberapa faktor tersebut adalah sebagai berikut:

  1. Jumlah Lilitan pada Sebuah Kumparan

Faktor pertama yang dapat mempengaruhi besar kecilnya gaya gerak listrik adalah jumlah lilitan yang ada pada sebuah kumparan. Jika jumlah lilitan yang ada dalam kumparan semakin banyak, maka akan semakin besar juga tegangan yang diinduksikan.

  1. Kecepatan Gerak Medan Magnet

Faktor yang kedua adalah kecepatan gerak medan magnet. Jika fluks atau garis gaya medan magnet yang mengenai konduktor semakin cepat, maka akan semakin besar juga tegangan induksinya.

  1. Fluks (Jumlah Garis Medan Magnet)

Faktor yang terakhir adalah fluks atau jumlah garis medan magnet. Jika jumlah fluks (jumlah garis gaya medan magnet) yang mengenai konduktor semakin besar, maka akan semakin besar juga tegangan induksinya.

Penerapan Hukum Faraday Kimia

Induksi sendiri biasa dimanfaatkan pada pembangkit tenaga listrik yang diaplikasikan pada dynamo dan juga generator. Dalam hal ini, juga akan ada sebuah magnet dan kumparan. Medan magnet ataupun kumparan yang telah mengalami pergerakan memutara bisa menimbulkan adanya perubahan jumlah garis gaya magnet yang ada dalam kumparan.

Energi mekanik yang telah ditimbulkan oleh dynamo dan generator kemudian akan mengalami perubahan menjadi energi gerak rotasi sehingga membuat GGL induksi tercipta secara terus menerus hingga berulang secara periodic.

Dinamo dan generator dapat dibedakan menjadi dua, yaitu generator atau dynamo secara bolak balik (AC) dan juga dynamo dengan arus searah (D). Sedangkan untuk alat pembangkit listrik yang memiliki arus bolak balik paling sederhana adalah dynamo sepeda.

Baca juga: Rangkaian Kapasitor

Contoh Soal Hukum Faraday

Berikut ini adalah contoh soal hukum faraday yang sudah dilengkapi dengan pembahasannya sehingga akan memudahkan anda untuk mempelajarinya.

Contoh Soal 1

Pada sebuah proses elektrolisis, larutan tembaga (CuSo4) dialiri dengan arus listrik sebesar 10 ampere selama waktu 965 detik. Jika berat ekuivalen logam tembaga yaitu 63,5 dan berat ekuivalen gas oksigen yaitu 16, hitunglah besaran massa tembaga yang diendapkan pada katoda tersebut!

Pembahasan:
Untuk menghitung suatu besaran massa logam yang dialiri listrik pada saat elektrolisis, persamaan Hukum Faraday I yang dirumuskan yakni Q = i x t bisa diuraikan menjadi m = e x i x t/96.500, dengan melibatkan sebuah massa zat (m) yang dihasilkan pada satuan gram serta berat ekuivalen zat yang bersangkutan (e).

Berdasarkan dengan catatan di atas, maka diketahui bahwa e (Ar/Valensi) tembaga = 63,5; i = 10 ampere; dan t = 965 detik.

Penyelesaian:

mtembaga = e x i x t / 96.500

= 63,5 x 10 x 965 / 96.500

= 31,25 x 0,1

= 3,125 gram

Maka, massa tembaga yang diendapkan pada katoda saat proses elektrolisis berlangsung yaitu 3,125 gram.

Contoh Soal 2

Sejumlah arus bisa mengendapkan 1,56 gram perak dari suatu larutan AgNO3. Jika arus yang sama dialirkan selama waktu yang sama juga pada lelehan AlCl3, berapa gram aluminium yang bisa diendapkan? jawab (Ar Ag = 108; Al = 27)

Jawab:

Massa Al bisa dihitung menggunakan rumus:

Hukum Faraday II

Diketahui GAg = 1,56 g

Demikian informasi yang dapat kami sampaikan kali ini mengenai hukum faraday lengkap beserta rumus dan contoh soal dengan pembahasannya. Memang penting sekali untuk memahami dan menghafalkan bunyi-bunyi dari hukum faraday I dan II tersebut. Hal ini karena bunyi dari hukum tersebut sudah dijadikan sebagai sebuah landasan maupun dasar dari hukum faraday.

Semoga informasi yang telah disampaikan oleh rodablog.com kali ini bisa memberikan manfaat untuk anda dan bisa menambah pengetahuan anda mengenai hukum faraday.

Leave a Comment