Hukum Lenz Dan Contoh Soal

Hukum Lenz Dan Contoh Soal – Hukum lenz adalah pembahasan mengenai ilmu fisika yang berhubungan dengan gaya listrik dan medan magnet. Setiap hukum sendiri sudah pasti memiliki definisi dan pembahasan yang berbeda, termasuk hukum lenz.

Pengertian Hukum Lenz

Maka dari itu, kami disini akan menjelaskan pengertian hukum lenz lengkap beserta rumus, penyataan, dan percobaan hukum lenz. Kami juga akan memberikan contoh soal sehingga akan memudahkan anda untuk memahami materi ini. Untuk lebih jelasnya langsung saja simak pembahasan berikut ini.

Baca juga: Hukum Faraday Dan Rumusnya

Pengertian Hukum Lenz

Pengertian Hukum Lenz

Hukum lenz merupakan suatu hukum yang menyatakan bahwa jika GGL atau Gaya Gerak Listrik timbul pada suatu rangkaian, maka arah arus induksi akan berusaha menentang perubahan dari medan magnet tersebut.

Hukum ini pertama kali diciptakan pada tahun 1834 oleh seorang ahli fisika yang bernama Friederic Lenz. Hukum lenz dapat dibuktikan melalui percobaan dengan menggunakan magnet dan kumparan listrik. Jika medan magnet didekatkan dengan sebuah kumparan listrik, maka akan memicu terjadinya perubahan fluks magnetik.

Awalnya arah induksi suatu medan magnet akan selalu dalam keadaan konstan, tetapi jika didekatkan dengan kumparan listrik, bisa anda lihat sendiri hasilnya. Untuk lebih jelasnya silahkan perhatikan gambar berikut ini.

Pengertian Hukum Lenz

Berdasarkan gambar diatas maka bisa disimpulkan,

  1. Arah V merupakan arah yang berasa dari penyebab perubahan
  2. Arah gaya lorenzt FL selalu berlawanan dengan arah V
  3. Dengan menggunakan aturan tangan kanan, maka bisa didapat arah I dari P ke Q

Rumus Hukum Lenz

Untuk menyelesaikan soal yang berhubungan dengan gaya listrik, maka anda bisa menggunakan rumus seperti berikut ini.

Rumus ε = B. l v

Fluks Magnet

Fluks magnet adalah perkalian antara medan magnet dengan luas bidang A yang dimana posisinya tegak lurus dengan induksi magnet. Secara sistematis, rumus fluks adalah sebagai berikut:

Rumus Φ = BA

Fluks Magnet

Pada dasarnya, induksi magnet B tidak selalu memiliki bentuk yang tegak luruh pada bidang, karena dapat membentuk sebuah sudut yang tertentu. Seperti misalnya, ada suatu induksi medan magnet yang membentuk sebuah sudut teta dengan garis normal sehingga untuk besarnya fluks magnet yang dapat dihasilkan adalah sebagai berikut:

Rumus Φ = BA cos θ

Φ adalah  Fluks magnet
B adalah induksi magnet
A adalah luas bidang
θ adalah sudut arah induksi magnet B dengan garis normal bidang

Pernyataan Hukum Lenz

Jika Gaya Gerak Listrik atau GGL timbul pada sebuah rangkaian, maka arah induksi yang telah dihasilkan dengan sedemikian rupa bisa memicu adanya medan magnetik induksi yang akan menentang perubahan medan magnetik (arus induksi berusaha untuk mempertahankan fluks magnetik dan totalnya konstan).

Pernyataan Hukum Lenz

Berdasarkan hukum lenz (a) arah arus induksi magnet akan mendekatik kumparan, sedangkan (b) magnet akan menjauh dari kumparan.

Untuk memudahkan anda dalam memahami hukum ini, anda bisa melihat gambar diatas. Jika kedudukan antara magnet dan kumparan diam, maka tidak akan terjadi perubahan fluks magnet di dalam sebuah kumparan.

Namun jika kutub utara magnet digerakkan sehingga mendekati kumparan, maka akan timbul terjadinya fluks magnetik. Dengan demikian pada kumparan akan muncul fluks magnetik yang dapat menentang pertambahan fluks magentik dan menembus kumparan.

Oleh karena itu, arah fluks induksi harus selalu berlawanan dengan fluks magnetik. Jadi fluks total yang dilingkupi kumparan akan selalu konstan.

Akan tetapi, jika medan magnet digerakkan untuk jauh dari kumparan maka bisa terjadi pengurangan fluks magnetik dalam kumparan. Hal ini akan berakibat timbulnya fluks induksi pada kumparan yang menentang pengurangan fluks magnet, sehingga fluks totalnya akan selalu konstan.

Arah arus induksi dapat ditentukan berdasarkan aturan tangan kanan, yang dimana jika arah ibu jari menyatakan arah induksi magnet maka sudah pasti untuk arah lipatan jari-jari lainnya akan menyatakan arah arus.

Percobaan Hukum Lenz

Percobaan Hukum Lenz

Jika medan magnet digerakkan untuk mendekati suatu kumparan, lalu ke mana arus listrik yang terjadi pada hambatan R?

Karena medan magnet digerakkan mendekati kumparan, maka pada kumparan tersebut akan timbul adanya gaya gerak listrik induksi yang bisa menyebabkan timbulnya arus induksi pada kumparan.

Sehingga akan membuat timbulnya medan magnet yang menentang medan magnet tetap, maka untuk arah arus yang ada dalam kumparan atau hambatan adalah dari B ke A seperti pada pernyataan hukum lenz diatas.

Aplikasi Hukum Lenz

Hukum lenz banyak diterapkan dan ditemukan dalam kehidupan sehari-hari. Berikut ini kami akan memberikan contoh penerapan hukum lenz yang sering dijumpai:

  • Hukum lenz pada umumnya digunakan untuk dapat memahami konsep energi magnetik yang ada dalam indukator. Jika sumber GGL telah terhubung pada indikator maka arus akan mengalir melaluinya. GGL nantinya akan menentang peningkatan arus dengan melalui indukator. Hukum ini menyatakan bahwa GGL yang telah diinduksi dan mengalami perubahan fluks memiliki tanda-tanda yang berlawanan dan mendapat interpretasi fisik dari pilihan tanda pada hukum faraday.
  • Hukum lenz biasa digunakan pada generator listrik. Jika arus induksi dalam generator, maka arah arus tersebut akan berlawanan sehingga menyebabkan rotasi generator (berdasarkan hukum lenz). Hal ini karena generator memerlukan energi mekanik dalam jumlah yang lebih banyak.
  • Hukum lenz sering digunakan dalam pengereman elektromagnetik dan juga kompor induksi.

Baca juga: Rumus Efek Doppler

Contoh Soal Hukum Lenz dan Penyelesaiannya

Contoh Soal Hukum lenz

Contoh Soal 1

Sebuah Kumparan dengan Jumlah Lilitan 100 didalam Waktu 0.01 detik, bisa menimbulkan perubahan Fluks Magnet sebesar 10-4 Wb. Maaka berapakah Gaya Gerak Listrik Induksi yang timbul di Ujung – Ujung Kumparan tersebut ?.

Diketahui :

N = 100 Lilitan

dΦ/dt=10-4Wb per 0.01 sekon = 10-2 Wb/s.

Jawaban :

ε = -N (dΦ / dt)

ε = – 100 (10-2)

ε = -1 Volt

(Tanda Negatif hanya menunjukkan Arah Arus Induksinya).

Jadi total gaya gerak listrik induksi elektromagnet yg diperoleh dari ujung kumparan tersebut sebesar 1 Volt.

Contoh Soal 2

Sebuah penghantar lurus panjang dialiri arus listrik sebesar 1,5 A. Sebuah elektron bergerak dengan kecepatan 5 x 104 m/s searah arus dalam penghantar, pada jarak 0,1 m dari penghantar tersebut. Apabila muatan elektron yaitu -1,6 x 10-19 C, maka besar gaya pada elektron oleh arus dalam penghantar itu?

Pembahasan :

Diketahui :

  • I = 1,5 A
  • v = 5 x 104 m/s
  • a = 0,1 m
  • e = -1,6 x 10-19 C

Penyelesaian

Kuat medan magnet:
⇒ B = μo.I
2πa
⇒ B = (4π x 10-7)(1,5)
2π(0,1)
⇒ B = 6 x 10-7
0,2
⇒ B = 3 x 10-6 Wb/m2

Gaya pada elektron:
⇒ F=e.v.B
⇒ F=(1,6 x 10-19)(5 x 104)(3 x 10-6)
⇒ F=24 x 10-21
⇒ F=2,4 x 10-20 N

Jadi besar gaya pada elektron oleh arus penghantar yaitu 2,4 x 10-20 N

Demikian informasi yang dapat kami sampaikan pada kesempatan kali ini mengenai hukum lenz secara lengkap beserta contoh soalnya sehingga bisa membantu anda untuk lebih mudah dalam mempelajari materi ini. Semoga bermanfaat

Leave a Comment