Hukum Lenz merupakan pembahasan ilmu fisika yang berkaitan dengan gaya listrik dengan medan magnet.
Setiap hukum tentu memiliki definisi dan cara kerja yang berbeda.
Untuk bisa memahaminya konsep kerjanya dengan lebih baik, Anda harus memahami definisi, rumus serta contoh soal perhitungannya. Berikut adalah ulasan lengkap terkait dengan materi hukum lenz.
Pengertian Hukum Lenz
Hukum ini menyatakan bahwa gaya gerak listrik (GGL) mampu timbul pada sebuah rangkaian dan saat itu, arah dari arus induksi akan menentang perubahan yang terdapat pada medan magnetik.
Hukum ini diciptakan oleh Frederick Lenz, yang merupakan seorang ilmuan fisika pada tahun 1834. Anda bisa membuktikan hukum ini melakukan percobaan dengan magnet dan kumparan listrik.
Ketika medan magnet didekatkan pada sebuah kumparan listrik, maka akan terjadi perubahan fluks magnetik.
Awalnya arah induksi sebuah magnet dalam keadaan konstan, namun ketika didekatkan dengan kumparan listrik, Anda bisa melihat sendiri hasilnya.
Simak Juga: [Materi] Hukum Coulomb
Rumus Hukum Lenz
Untuk bisa mengerjakan soal yang berkaitan dengan gaya gerak listrik Anda bisa menggunakan rumus sebagai berikut.
Rumus ε = B. l v
Pernyataan Hukum Lenz
Sebelum membahas tentang pernyataan hukumnya, Anda harus mengetahui bunyi hukum tersebut terlebih dahulu. Berikut uraiannya.
“Jika GGL induksi timbul pada suatu rangkaian, maka arah arus induksi yang dihasilkan sedemikian rupa sehingga menimbulkan medan magnetik induksi yang menentang perubahan medan magnetik (arus induksi berusaha mempertahankan fluks magnetik totalnya konstan)”
Ketika posisi magnet dan kumparan diam, maka tidak terjadi perubahan fluks magnet pada kumparan. Namun ketika bagian kutub utara didekatkan maka akan mengalami perubahan.
Ketika didekatkan maka fluks magnetik akan bertambah. Sedangkan saat magnet dijauhkan dari kumparan, maka akan mengalami pengurangan fluks magnetik.
Arah fluks induksi akan berbanding terbalik dengan fluks magnetik. Dengan begitu maka fluks total yang ada pada lingkup kumparan bisa tetap konstan.
Arah arus induksi bisa didefinisikan dengan sederhana dengan menggunakan aturan tangan. Dimana ibu jari akan menunjukkan arah induksi magnet sedangkan lipatan jari mengarah pada arah arus.
Percobaan Hukum Lenz
Untuk membuktikan bunyi dari hukum tersebut Anda bisa melakukan percobaan sederhana dengan medan magnet dan kumparan listrik.
Cobalah untuk meletakkan magnet dekat dengan kumparan, maka arah arus listrik pada kumparan akan mulai timbul dan menyebabkan induksi.
Kondisi ini menyebabkan medan magnet yang terbentuk akan menentang posisi diam dan membuatnya mengalami perubahan yang bertambah.
Hal tersebut juga berlaku untuk sebaliknya. Jika magnet dijauhkan dari kumparan listrik, maka akan terjadi pengurangan pada arah induksi.
Contoh Soal Hukum lenz
Jika hanya memahami pengertiannya saja mungkin Anda akan bingung dan kesulitan ketika harus menjawab pertanyaan.
Agar semakin mahir, berikut akan diberikan beberapa soal latihan serta pembahasannya.
1. Terdapat sebuah rangkaian dengan arus 1,5 A. Elektron pada arus tersebut bergerak pada kecepatan 5x 104 m/s dan searah dengan arus yang terdapat pada penghantar yang memiliki jarak 0,1 m. Ketika diketahui muatan pada elektron adalah -1,6 x 10-19 C, hitung besar GGL yang terjadi pada rangkaian tersebut.
Diketahui :
I = 1,5 A
v = 5 x 104 m/s
a = 0,1 m
e = -1,6 x 10-19 C
Penyelesaian
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 ada 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
Kesimpulannya besar gaya pada elektron dari arus dalam penghantar adalah sebesar 2,4 x 10-20 N
Pada suatu penghantar yang lurus dan panjang yang kemudian dialiri oleh arus listrik dengan sebesar 1,5 A.
Kemudian pada suatu elektron melakukan pergerakan yang memiliki kecepatan sekitar 5 x 104 m/s yang searah dengan arus dalam penghantar, yakni dengan memiliki jarak 0,1 m pada penghantar tersebut.
Maka apabila muatan pada elektron tersebut adalah -1,6 x 10-19 C, jadi berapakah besar gaya yang terdapat elektron yang dialiri oleh arus pada penghantar tersebut??
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 Dalam 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
Maka besar gaya yang ada dalam elektron yang dialiri arus dalam penghantar tersebut adalah 2,4 x 10-20 N
2. Sebuah kumparan dengan jumlah 100 lilitan mampu menimbulkan fluks magnet dengan jumlah 10-4 Wb hanya dalam waktu 0.01 detik ketika didekatkan pada medan magnet. Hitunglah berapa gaya gerak listrik yang ditimbul pada bagian 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
Keterangan tanda negatif menandakan arah arus induksi yang terjadi pada sebuah kumparan.
Jadi total dari gaya gerak listrik induksi elektromagnet yang diperoleh dari ujung kumparan di atas sebesar 1 Volt.
Pembahasan tentang hukum Lenz dapat dijadikan sebagai bahan rekomendasi bagi Anda yang sedang mempelajari ilmu fisika. Selamat belajar! semoga bisa sukses dan dapat membahagiakan orang tua.
