Hukum Faraday : Rumus, Bunyi & Contoh Soal (+Pembahasan)

Dalam ilmu fisika, pasti Anda sering mendengar hukum faraday. Hukum ini dijelaskan lebih rinci pada mata pelajaran fisika disekolah. Pelajaran hukum faraday ini memiliki kaitan yang erat dengan arus listrik dan juga medan magnet.

Untuk lebih jelasnya, maka pada artikel ini akan menjelaskan apa yang dimaksud dengan Hukum Faraday beserta dengan rumus dan contoh pembahasannya. Berikut adalah artikel yang menjelaskan Hukum Faraday dengan contoh dan pembahasannya.

Bunyi Hukum Faraday & Rumusnya

Hukum Faraday merupakan suatu hukum dasar dari elektromagnetisme yang didalamnya menjelaskan bagaimana suatu arus listrik dapat menghasilkan medan magnet dan begitu pula sebaliknya, bagaimana suatu medan magnet bisa menghasilkan suatu arus listrik di sebuah konduktor.

Hukum Faraday tersebut yang kemudian dapat menjadi suatu dasar dari suatu prinsip kerja dari Induktor, Solenoid, Transformator, Motor listrik, dan Generator listrik. Hukum tersebut juga sering dinamai dengan Hukum Induksi Elektromagnetik Faraday, dan hukum tersebut juga pertama kali sijelaskan oleh seorang fisikawan asal inggris yang bernama Michael Faraday di tahun 1831.

Induksi Elektromagnetik merupakan suatu gejala dengan munculnya suatu gaya gerak listrik (GGL) didalam sebuah kumparan apabila adanya perubahan fluks magnetik di konduktor pada kumparan itu maupun apabila konduktor tersebut bergerak secara relatif dengan melintasi medan magnet.

Sementara itu, yang dimaksud Fluks yaitu banyaknya jumlah dari garis gaya yang dapat melintasi luasan sebuah bidang secara tegak lurusgaris gaya magnetik.

1. Percobaan Hukum Faraday

Didalam suatu percobaan hukum faraday atau yang sering disebut dengan istilah eksperimen faraday ini, Michael faraday mengambil suatu magnet dan juga suatu kumparan yang sudah terhubung dengan galvometer. Dan awalnya, magnet tersebut diletakkan dengan posisi yang sedikit berjauhan dengan kumparan tersebut, sehingga tak ada defleksi dari galvometernya.

Jarum di galvometer tersebut tetap saja menunjukkan angka 0. Apabila magnet tersebut bergerak dan masuk ke dalam kumparan, maka jarum di galvometernya juga akan bergerak secara menyimpang kepada satu arah yang tertentu atau ke kanan.

Dan pada saat magnet tersebut didiamkan di posisi itu, maka jarum yang ada di galvometer tersebut dapat bergerak kembali di posisi 0. Tetapi ketika magnet tersebut digerakkan maupun ditarik menjauhi kumparannya, maka terjadi defleksi di galvometer, atau jarum di galvometer tersebut bergeram menyimpang dan berlawanan dengan arah yang sebelumnya terjadi (lebih tepatnya ke arah kiri). Pada saat magnet tersebut didiamkan lagi, maka jarum yang ada di galvometer tersebut dapat kembali kedalam posisi 0.

Begitu pula jika yang bergerak merupakan Kumparan, namun magnet di posisi tetap, dan galvometer tersebut akan menunjukkan suatu defleksi dengan cara yang juga sama. Dan dari percobaan Faraday itulah dapat ditemukan bahwasanya semakin cepat suatu perubahan pada medan magnet maka akan semakin besar pula gaya dari gerak listrik yang diinduksi oleh kumparan tersebut. Galvometen merupakan suatu alat uji yang sering digunakan untuk mengetahui ada atau tidaknya suatu arus listrik yang mengalir.

2. Bunyi dan Rumus Hukum Faraday

Dari percobaan yang telah dilakukan dan dijelaskan seperti diatas tersebutlah, Michael Faraday dapat menyimpulkan atas 2 pernyataan seperti berikut ini yang juga sering dikenal dengan Hukum Induksi elektromagnetik Faraday 1 dan Hukum Induksi elektromagnetik Faraday 2. Berikut Bunyi dari Hukum Faraday.

Bunyi Hukum Faraday 1

Berikut ini merupakan bunyi hukum Faraday 1 :

“Segala perubahaan medan magnet di kumparan akan dapat menyebabkan Gaya Gerak Listrik atau GGL yang juga diinduksikan oleh kumparan tersebut.”

Bunyi Hukum Faraday 2

Berikut ini merupakan bunyi hukum Faraday 2 :

“Tegangan Gaya Gerak Listrik induksi didalam suatu rangkaian yang tertutup merupakan sebanding dengan suatu kecepatan perubahan fluks terhadap waktu.”

Tetapi adapun penggabungan antara kedua hukum Faraday diatas yang menjadi satu pernyataan, yakni sebagai berikut :

“Segala perubahan medan magnet yang ada di kumparan akan dapat menyebabkan Gaya Gerak Listrik atau GGL Induksi yang juga sebanding dengan suatu laju perubahan fluks.”

Itulah beberapa kesimpulan dari bunyi Hukum Faraday.

Rumus Hukum Faraday

Hukum Faraday diatas juga bisa dinyatakan dengan rumus seperti pada berikut ini :

Keterangan dari rumus hukum faraday diatas yaitu :

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

Contoh Soal Hukum Faraday + Pembahasannya

Berikut ini merupakan contoh soal dan pembahasan mengenai hukum faraday :

Suatu kumparan terdiri atas 50 lilitan, dan fluks magnet didalam kumparan tersebut juga berubah sebesar 5 x 10^-3 didalam selang waktu yakni selama 10 ms atau milidetik. Dan cobalah hitung berapa Gaya gerak listrik induksi di kumparan itu.

Pembahasan :

Telah diketahui sebagai berikut :

Jumlah lilitan yang dinyatakan sebagai N = 50

Selang waktu yang dinyatakan sebagai Δt = 10ms = 10 x 10^-3 s

Suatu perubahan fluks magnetik yang dinyatakan sebagai ΔΦ = 5 x 10^-3 weber

Dan yang ditanya adalah : GGL induksi yang dinyatakan sebagai ɛ ?

Jawaban :

ɛ = -N (ΔΦ/∆t)
ɛ = -50 (5 x 10^-3 wb / 10 x 10^-3)
ɛ = -50 (0,5)
ɛ = -25V

Maka, Gaya Gerak Listrik Induksinya tersebut yaitu sebesar -25 V.

2. Suatu benda logam yang juga dilapisi dengan tembaga ditempatkan kedalam suatu larutan CuSO4. Maka pertanyaannya yaitu berapa Massa dari tembaga yang dihasilkan apabila arusnya yaitu sebesar 0,22 A mengalir melintasi sel selama sampai 1.5 Jam atau 90 menit ?

Pembahasan :

Muatan listrik yang melitnasi sel yaitu (0,22 A) x (5400 detik) = 1200 C atau dapat juga dituliskan dengan (1200 C) + (96599 cF´¹) = o,012 F

Hal tersebut dikarenakan reduksi 1 Mol Ion CU² membutuhkan penambahan sebesar 2 mol elektron, maka dari itu Massa Cu yang dihasilkan yaitu seperti berikut ini.

(63,54 g mol¹) (0,5 mol Cu/F) (0,012 F) = 0,39 g tembaga.

Maka jawaban dari massa tembaga nya yaitu sebesar 0,39 g tembaga.

3. Didalam elektrolisis larutan NiSO₄ yaitu selama waktu 45 menit dapat menghasilkan suatu Endapan Ni sebesar 9,75 g. Maka, berapa gram Ag yang akan dihasilkan apabila arus didalam waktu yang sama tersebut dapat dialirkan kepada elektrolisis pada larutan AgNO_{3 ?}Perlu diketahui yaitu Ar Ni = 58,5; Ag = 108.

Pembahasan :

Dik :

m Ni = 9,75 g

e Ni = 58,5/2 = 29,25

e Ag = 108/1 = 108

Yang ditanya yaitu berapa m Ag ?

Jawaban :

m Ni : m Ag = e Ni : e Ag

9,75 : m Ag = 29,25 : 108

m Ag = $\frac{9,75\;x\;108}{29,25}$

= 36 gr

Maka, Ag yang akan dihasilkan apabila arus didalam waktu yang sama tersebut dialirkan kepada elektrolisis larutan AgNO₃yaitu sebesar 36 gr.

Demikianlah artikel yang menjelaskan mengenai bunyi hukum faraday beserta rumus dan contoh soal dengan pembahasannya. Anda harus memahami dan kemudian menghapalkan bunyi-bunyi dari hukum faraday I dan hukum Faraday II tersebut, karena bunyi hukum tersebut menjasi suatu landasan ataupun dasar dai hukum faraday. Semoga artikel ini dapat bermanfaat untuk Anda dan menjadi referensi ilmu pengetahuan Anda.

Editor: Muchammad Zakaria