Pengertian Hukum Lenz : Sejarah, Rumus dan Contoh Soalnya

Empat Pilar – Pengertian Hukum Lenz : Sejarah, Rumus dan Contoh Soalnya. Ikuti perjalanan penemuan fisika yang menarik ini, memahami “Pengertian Hukum Lenz : Sejarah, Rumus dan Contoh Soalnya”, dan bagaimana ini membentuk pemahaman kita tentang dunia.

Kita hidup dalam dunia fisika, di mana setiap interaksi memiliki konsekuensi yang dapat diprediksi dan diukur. Dalam kerangka kerja ini, ada satu aspek khusus yang akan kita bahas: Pengertian Hukum Lenz.

Sebagai salah satu konsep penting dalam fisika, Hukum Lenz memberikan pemahaman yang lebih mendalam tentang hubungan antara magnetisme dan listrik. Tanpa lebih berpanjang lebar, mari kita selami lebih dalam!

Berawal dari abad ke-19, seorang fisikawan Rusia bernama Heinrich Friedrich Emil Lenz mengamati fenomena unik dalam dunia elektromagnetik. Tidak ada yang lebih menarik bagi seorang ilmuwan daripada teka-teki, dan Lenz benar-benar menemukan satu.

Sejarah Penemuan Hukum Lenz

Hukum Lenz adalah prinsip dalam induksi elektromagnetik yang menyatakan bahwa arah arus yang diinduksi dalam konduktor oleh perubahan medan magnet akan selalu berlawanan dengan perubahan medan magnet yang menyebabkannya.

Prinsip ini sejalan dengan hukum Faraday tentang induksi elektromagnetik. Dalam hal ini, medan magnet yang dihasilkan oleh arus induksi akan bertentangan dengan perubahan pada medan magnet awal yang menciptakannya.

Arah aliran arus ini juga dapat ditentukan menggunakan aturan tangan kanan dalam filosofi Fleming.

Pengertian Hukum Lenz

Hukum Lenz adalah sebuah prinsip dalam fisika yang menyatakan bahwa gaya gerak listrik (GGL) yang muncul dalam suatu rangkaian akan berusaha menentang perubahan medan magnetik yang menyebabkannya.

Hukum ini ditemukan oleh seorang fisikawan bernama Friedrich Lenz pada tahun 1834. Hukum Lenz dapat diamati melalui eksperimen yang melibatkan penggunaan magnet dan kumparan listrik.

Ketika medan magnet mendekati kumparan, terjadi perubahan fluks magnetik. Arah arus induksi selalu berlawanan dengan perubahan fluks tersebut, baik saat medan magnet mendekat maupun menjauh.

Gambar di bawah ini menggambarkan hal tersebut.

Bunyi Hukum Lenz

Setelah memahami Pengertian Hukum Lenz, selanjutnya Gaya Gerak Listrik (GGL) atau GGL induksi selalu menghasilkan arus yang medan magnetnya berlawanan dengan perubahan fluks asalnya.

Hukum Lenz tentang Induksi Elektromagnetik dapat dijelaskan lebih lanjut melalui gambar dan penjelasan singkat di bawah ini:

Ketika arus diinduksi oleh medan magnet, arus induksi tersebut akan menciptakan medan magnet sendiri.

Menurut Hukum Lenz, medan magnet yang dihasilkan selalu berlawanan dengan medan magnet asal yang menyebabkannya. Dalam contoh di atas, ketika kutub utara batang magnet mendekati kumparan, arus induksi mengalir ke arah sisi terdekat kumparan dan menghasilkan medan magnet kutub utara yang berlawanan dengan perubahan fluks, sehingga terjadi tolakan karena kutub yang sama. Dengan aturan tangan kanan, arus berputar berlawanan arah jarum jam.

Ketika magnet menjauhi kumparan, perubahan fluks magnet mengecil dan arus induksi akan mengalir ke arah yang berlawanan, sehingga sisi terdekat kumparan akan menghasilkan medan magnet induksi kutub selatan yang saling tarik.

Dasar dari Hukum Lenz adalah Hukum Faraday. Hukum Faraday menjelaskan bahwa perubahan medan magnet akan menginduksi arus dalam konduktor.

Sementara itu, Hukum Lenz memberi tahu kita tentang arah arus induksi yang berlawanan dengan perubahan medan magnet awal yang menyebabkannya.

Oleh karena itu, terdapat tanda negatif “-” dalam rumus Hukum Faraday untuk GGL Induksi seperti berikut:

ɛ = -N (ΔΦ/Δt)

Keterangan:

ɛ = GGL induksi (volt)
N = Jumlah lilitan kumparan
ΔΦ = Perubahan fluks magnetik (weber)
∆t = Selang waktu (s)

Tanda negatif dalam rumus Faraday menunjukkan arah gaya gerak listrik (GGL) induksi sesuai dengan Hukum Lenz.

Perubahan medan magnet dapat disebabkan oleh perubahan kekuatan medan magnet dengan menggerakkan magnet ke arah kumparan atau menjauh dari kumparan, atau dengan memindahkan kumparan ke dalam atau ke luar medan magnet.

Dengan kata lain, kita dapat mengatakan bahwa GGL yang diinduksi dalam rangkaian sebanding dengan kecepatan perubahan fluks.

Rumus Hukum Lenz

Setelah mengetahui Pengertian Hukum Lenz, berikutnya Hukum Lenz dan Hukum Faraday memiliki hubungan yang erat, yang dapat diungkapkan melalui rumus-rumus berikut:

1. Hukum Lenz:

ε = B.I.v

Keterangan:

B = Besaran medan magnet (weber/m^2)
I = Kuat arus (Ampere)
v = Kecepatan relatif antara konduktor dan medan magnet (m/s)

2. Hukum Faraday:

ε = -N (ΔΦ/Δt)

Keterangan:

ε = GGL induksi (volt)
N = Jumlah lilitan kumparan
ΔΦ = Perubahan fluks magnetik (weber)
Δt = Selang waktu (detik)

Catatan: Tanda negatif dalam rumus Faraday menunjukkan arah gaya gerak listrik (GGL) induksi sesuai dengan Hukum Lenz.

Selain itu, untuk mencari nilai fluks (Φ), kita juga dapat menggunakan rumus berikut:

Φ = B.A atau Φ = B.A cos θ.

Keterangan:

Φ = Fluks magnetik (weber)
B = Besaran medan magnet (weber/m^2)
A = Luas permukaan yang terkena medan magnet (meter persegi)
θ = Sudut antara vektor medan magnet dan vektor normal terhadap permukaan (dalam radian).

Contoh Soal Hukum Lenz

1. Sebuah medan magnet sebesar 10 x 10-5wb/m2 diberi arus listrik 1,5A. Berapakah GGL induksi pada kumparan jika tegangannya 20v?

Dalam kasus ini, kita memiliki:

B = 10 × 10^(-5) wb/m^2
I = 1,5 A
V = 20 V

Kita dapat menggunakan rumus Hukum Lenz untuk menghitung GGL induksi pada kumparan:

ε = B.I.V

Menggantikan nilai yang diketahui:

ε = 10 × 10^(-5) wb/m^2 × 1,5 A × 20 V
ε = 30 × 10^(-5) T

Jadi, GGL induksi pada kumparan adalah 30 × 10^(-5) T.

Penerapan Hukum Lenz dalam Kehidupan Sehari-Hari

Sudahkah memahami Pengertian Hukum Lenz? Nah berikutnya Prinsip Hukum Lenz banyak diaplikasikan dan dapat dengan mudah ditemui dalam kehidupan sehari-hari. Berikut beberapa contohnya:

1. Kompor Induksi dan Pengereman Elektromagnetik

Hukum Lenz digunakan dalam kompor induksi, di mana perubahan medan magnet menghasilkan arus induksi yang menimbulkan panas dalam panci atau wadah induksi.

Selain itu, prinsip ini juga diterapkan dalam sistem pengereman elektromagnetik di kendaraan, di mana medan magnet yang dihasilkan oleh arus induksi digunakan untuk mengurangi kecepatan atau menghentikan gerakan suatu benda.

2. Generator Listrik

Hukum Lenz digunakan dalam generator listrik. Ketika terdapat arus induksi dalam generator, arus tersebut akan mengalir dengan arah yang berlawanan, sesuai dengan Hukum Lenz.

Hal ini memicu putaran pada generator karena generator membutuhkan energi mekanik yang cukup besar untuk beroperasi.

3. Konsep Energi Magnetik pada Induktor

Hukum Lenz sering digunakan dalam pemahaman konsep energi magnetik pada induktor. Ketika sumber GGL terhubung dengan induktor, arus akan mengalir.

Selanjutnya, GGL yang terbentuk akan menentang peningkatan arus melalui induktor sesuai dengan Hukum Lenz.

Selain itu, Hukum Lenz juga menyatakan bahwa GGL yang terinduksi dan mengalami perubahan fluks memiliki tanda yang berlawanan dan interpretasi fisiknya didasarkan pada pemilihan tanda dalam Hukum Faraday.

Penuutp

Sebagai penutup, penting untuk mengingat kembali bahwa Hukum Lenz merupakan hukum fisika penting yang mempengaruhi banyak aspek kehidupan kita.

Hukum ini memberikan pemahaman yang lebih mendalam tentang cara kerja berbagai teknologi, dari generator listrik hingga sistem rem pada kereta.

Dengan penjelasan tentang pengertian Hukum Lenz, sejarahnya, rumus, dan contoh soalnya yang telah kita bahas dalam artikel ini, diharapkan pembaca dapat memperoleh pemahaman yang lebih baik dan mendalam tentang Hukum Lenz.

Semoga informasi yang disampaikan oleh empatpilar.com mengenai Pengertian Hukum Lenz ini bisa bermanfaat, dan bisa mendorong minat Anda dalam mempelajari ilmu fisika lebih lanjut.