Hukum Lenz

Hukum lenz di dalam dunia elektronika juga cukup penting untuk dipelajari serta dikuasai secara mendalam. Kenapa begitu ya? Sebab hukum ini berkaitan dengan induksi elektromagnetik dalam konduktor serta akan merambat ke permasalahan arus listrik.

Oleh karena itu, hukum satu ini juga termasuk sangat disarankan untuk dipelajari bagi semua yang terjun ke dunia elektronika dan kelistrikan.

Bagi yang masih dalam tahap pemula ataupun belajar menekuni dunia elektronika juga sangat  bagus sekali jika mempelajari ini. Lantas bagaimana saja sih penjelasannya.

Nah, dalam artikel kali ini, saya akan memberikan penjelasan hukum lenz secara lengkap, mulai dari pengertiannya hingga contoh soal. Sudah penasaran? Yuk langsung saja pelajari pembahasannya dibawah ini.

Pengertian Hukum Lenz

Ilustrasi grafis pengertian lenz

Hukum lenz sendiri adalah suatu hukum yang menerangkan bahwa GGL (Gaya Gerak Listrik) yang akan muncul pada suatu rangkaian. Maka arah dari arus induksi yang mencoba menantang arah perubahan dari medan magnetik tersebut.

Secara mudahnya, hukum lenz merupakan suatu hukum elektromagentik yang bisa digunakan untuk menentukan arah gaya listrik yang dihasilkan oleh induksi elektromagentik.

Hukum ini diciptakan oleh seorang ilmuwan dalam bidang fisika bernama Friederick Lenz pada tahun 1834. Humu lenz dapat dilihat dari hasil sebuah percobaan yang dilakukan dengan menggunakan magnet dan juga kemampuan listrik.

Akan tetapi, jika medan magnet itu didekatkan dengan sebuah kumparan, maka akan terjadi proses perubahan fluks magnetik. Untuk arah induksi pada suatu perubahan magnetik akan selalu di dalam keadaan fluks yang konstan.

Lantas jika didekatkan atau digerakkan akan ikut menjauh? Untuk penjelasan lebih lengkapnya coba perhatikan contoh gambar yang saya berikan dibawah ini:

Contoh grafis arah induksi

Berdasarkan contoh gambar yang saya berikan diatas, maka bisa diambil kesimpulan berupa:

  1. Arah V merupakan arah dari sebab perubahan.
  2. Arah gaya lorentz FL akan tetap berlawanan dari arah V.
  3. Penggunaan aturan oleh tangan kanan akan diperoleh dari arah I dari P ke Q.

Rumus Hukum Lenz

Gambar hukum lenz

Tentunya jika membahas tentang hukum akan selalu banyak yang bertanya-tanya tentang apa sih rumus yang digunakan dalam hukum tersebut. begitupun untuk hukum lenz ini.

Nah, untuk hukum lenz sendiri menggunakan rumus dibawah ini:

ε = B. l v

Pelajari Juga! Apa Itu Transformator

Fluks Magnet

Infografis fluks magnetik

Fluks magnet di dalam hukum ini didefinisikan sebagai sebuah perkalian antara dua, yakni medan magnet dengan dilengkapi luas bidang A yang terletak tepat tegak lurus dengan induksi dari arah magnetnya. Maka untuk fluks magnet ini bisa dirumuskan seperti berikut ini:

Φ = BA

Biasanya untuk bentuk dari induksi magnet B tidak akan selalu berdiri tegak lurus pada sebuah bidang, bisa juga untuk membentuk sudut tertentu. Contohnya pada sebuah induksi dengan dilengkapi medan magnet telah membentuk sudut yang tetap dengan garis yang normal dan besarnya fluks magnet yang akan dihasilkan adalah:

Rumus : Φ = BA cos θ

Keterangan:

  • Φ = Fluks magnet.
  • B = Induksi magnet.
  • A = Luas bidang.
  • θ = Sudut dari arah induksi magnet B serta garis normal bidang.

Pernyataan Hukum Lenz

Gambar pernyataan tentang hukum lenz

“Apabila GGL induksi muncul kepada suatu rangkaian, maka arah dari induksi yang dihasilkan akan sedemikian rupa dan mengakibatkan medan magnetik dari induksi yang menentang perubahan oleh medan magnetik (arus induksi yang berusaha mempertahankan fluks magnetik dan totalnya konstan)”

Dengan mendasarkan dari hukum lenz (a) maka arah arus induksi magnet mendekati kumparan, (b) magnet menjauhi dari kumparan.

Secara singkatnya, bunyi hukum lenz bisa diringkas menjadi:

“GGL (Gaya Gerak Listrik) induksi akan selalu membangkitkan arus yang medan magnetnya berlawanan dengan asal perubahan fluks”.

Untuk lebih memudahkan pemahaman Anda tentang hukum lenz, coba perhatikan lagi contoh gambar yang saya berikan diatas. Ketika terjadi kedudukan magnet dan juga kumparan diam, maka tidak akan terjadi perubahan fluks magnet di dalam kumparan.

Akan tetapi, ketika disebelah kutub utara magnet akan dipergerakkan mendekati kumparan, maka otomatsi akan muncul perubahan dari fluks magnetik. Jadi kesimpulannya adalah pada benda kumparan akan muncul fluks magnetik yang menentang dari proses pertambahan fluks magnetik yang akan menembus kumparan.

Oleh karena itu, maka arah fluks induksi haruslah selalu berlawanan dengan fluks magentik. Dengan demikian, maka fluks total yang ada di dalam lingkupi kumparan selalu konstan.

Sedangkan ketika magnet akan digerakkan menjauhi kumparan, maka akan terjadi pengurangan dari fluks magnetik di dalam kumparan. Akibatnya pada kumparan akan muncul fluks induksi yang selalu menentang pengurangan dari fluks magnet, sehingga selalu fluks totoalnya berupa konstan.

Untuk arah arus dari induksi dapat ditentukan dengan menggunakan aturan tangan kanan. Yakni jika arah ibu jari menyatakan bahwa arah induksi magnet, maka arah lipatan jari-jari yang lain menentukan dan menyatakan sebuah arah arus.

Percobaan Hukum Lenz

Gambar percobaan lenz

Apabila magnet digerakkan mendekati benda kumparan, maka kemana arah arus listrik yang tepat terjadi khusus pada hambatan R?

Sebab magnet digerakkan untuk mendekati kumparan, maka dari kumparan sendiri akan muncul atau timbul GGL induksi yang akan mengakibatkan timbulnya medan magnet yang menentang dari medan magnet tetap.

Oleh karena itu, arah arus di dalam kumparan atau hambatan dari B ke A layaknya pernyataan pada hukum lenz tersebut.

Pelajari Juga! Apa Itu Arus Bolak-balik

Hukum Lenz dan Konservasi Energi

Konservasi energi dan lenz

Dalam mematuhi hukum konservasi energi, maka arus yang disebabkan oleh hukum lenz harus membuat medan magnet yang melawan medan magnet yang membuatnya. Pada dasarnya, hukum lenz merupakan konsekuensi dari hukum konservasi energi.

Apabila medan magnet yang dihasilkan oleh arus induksi adalah arah yang sama dengan medan yang dihasilkannya, maka kedua medan magnet tersebut akan bergabung dan menciptakan medan magnet yang lebih besar.

Gabungan medan magnet ini akan menginduksikan arus lain pada konduktor dua kali lipat dari arus induksi asli. Oleh karena itu akan menciptakan medan magnet lain yang akan menginduksi arus lain dan seterusnya.

Jika di dalam hukum lenz tidak menentukan bahwa arus induksi harus menciptakan medan magnet yang menciptakannya. Maka akan berakhir dengan lingkaran umpan balik positif berujung dan memutus konservasi energi (sbeb menciptakan sumber energi tanpa akhir).

Hukum lenz ternyata mematuhi juga hukum gerak ketiga Newton, yakni setiap tindakan akan selalu ada reaksi yang sama dan berlawanan. Apabila arus yang di induksi menghasilkan medan magnet yang sama dan berlawanan dengan arah medan magnet yang menciptakannya, maka akan menambah perubahan medan magnet pada area tersebut.

Aplikasi Hukum Lenz

Gambar contoh penggunaan lenz

Di dalam berbagai aplikasi tertentu memakai penerapan hukum ini pada konsep dan prinsip kerja aplikasi atau alat tersebut. Berikut ini adalah beberapa aplikasi yang menggunakan hukum lenz, yakni:

  1. Hukum lenz dipakai untuk memahami konsep energi magnetik yang tersimpan dalam induktor. Pada saat sumber GGL terhubung di induktor, maka arus mulai mengalir melaluinya.
  2. Hukum lenz digunakan pada alat berupa generator listrik. Yakni pada saat arus di induksi dalam generator, maka arus yang di induksi ini sedemikian rupa sehingga berlawanan dan menyebabkan rotasi generator (sesuai hukum lenz) serta sebab generator banyak membutuhkan energi mekanik.
  3. Hukum lenz diterapkan dalam pengereman elektromanetik dan kompor induksi.

Contoh Soal Hukum Lenz

Kumpulan contoh soal lenz

Contoh soal 1

Terdapat sebuah kumparan dengan memiliki jumlah lilitan 100 dengan waktu 0,01 detik. bisa menimbulkan perubahan fluks magnet sebesar 10-4 Wb. Maka berapakah GGL (Gaya Gerak Listrik) induksi yang akan muncul di ujung kumparan tersebut?

Penyelesaian!

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

(Bentuk tanda negatif tersebut hanya menunjukkan arah dari arus induksinya).

Maka, totoal dari gaya gerak listrik induksi elektromagnet yang didapatkan dari ujung kumparan tersebut adalah sebesar 1 Volt.

Contoh soal tentang hukum lenz 2

Sebuah penghantar lurus panjang yang dialiri oleh arus listrik sebesar 1.5 A. Suatu elektron bisa bergerak dengan kecepatan 5x 104 m/s searah arus di dalam pengantar dengan jarak 0,1 m dari penghantar tersebut.

Jika muatan elektron sebesar -1,6 x 10-19 C, maka berapakah besar gaya pada elektron oleh arus di dalam penghantar itu?

Penyelesaian!

Diketahui:

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

Jawaban:

Kuat dari 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 yang terdapat 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 dari arus di dalam penghantar adalah sebesar 2,4 x 10-20 N.

Pelajari Juga! Apa Itu Inverter

Akhir Kata

Nah, tidak terasa kita sudah mencapai ujung pembahasan di dalam artikel ini yang menerangkan tentang hukum lenz secara rinci. Semoga dengan adanya artikel ini bisa memberikan sedikit pengetahuan tambahan dan dapat dijadikan sebagai referensi.√

Tinggalkan komentar