Hukum Lenz – Bunyi, Rumus, Aplikasi, dan Contoh Soalnya

Materi Hukum Lenz dalam induksi elektromagnetik

Siapa yang suka numpang ngadem di kulkas pas lagi siang bolong? Duh, kalau matahari lagi panas-panasnya, gue kadang suka iseng buka kulkas cuma buat merasakan sensasi dinginnya aja, lho. 

Terus, kadang gue suka buka tutup pintu kulkas cuma buat lihat lampu kulkasnya yang nyala dan mati aja. Ada yang sama kayak gue nggak, sih?

Apalagi, menurut gue itu pintu kulkas seru banget buat dibuka dan ditutup. Awalnya, gue nggak tahu alasannya kenapa. Tapi setelah gue cari tahu, ternyata hal ini dikarenakan adanya magnet di pintu kulkas, lho.

Nah, elo udah tahu belum, kalau pintu kulkas ini mengandung magnet? Yap! Magnet yang ada di permukaan pintu kulkas ini yang bisa membuat pintu jadi rapat banget kalau ditutup.

Makanya, nggak heran kalau gue lagi buka-tutup pintu kulkas, rasanya kayak ada yang tarik menarik gitu dari pintunya. Ternyata, itu peran dari magnet juga.

Terus, kenapa gue bahas pintu kulkas, sih? Bukan, gue bukan mau ngajak elo buat cari makanan di kulkas. Tapi, keberadaan magnet di pintu kulkas ini jadi salah satu contoh nyata dari adanya induksi elektromagnetik (EM) di pelajaran Fisika.

Duh, induksi elektromagnetik itu apa, sih? Tenang, gue bakal jelasin tentang induksi EM, sampai Hukum Lenz di sini. Yuk, pantengin artikel ini, ya!

Induksi Elektromagnetik (EM)

Sebelum gue bahas tentang Hukum Lenz, kita belajar soal induksi elektromagnetik dulu, ya. Kenapa? Soalnya, induksi EM ini bakal menghasilkan Hukum Lenz nantinya. 

Awalnya, semua konsep ini dimulai dari hasil praktek Michael Faraday, fisikawan dari Inggris yang menemukan listrik. Dia menemukan kalau magnet ini bisa memunculkan arus listrik pas medan magnetnya berubah-ubah.

Ilustrasi medan magnet dalam induksi elektromagnetik
Ilustrasi magnet (dok. Freepik)

Nah, aktivitas munculnya listrik dari pergerakan magnet ini disebut sebagai induksi EM. Maksudnya gimana?

Konsep induksi EM ini tuh dilahirkan dari adanya aktivitas magnet. Jadi, medan listrik dan medan magnet ini saling berkaitan. 

Aktivitas yang dimaksud di sini yaitu:

  1. Jika magnet diam, listrik nggak bakal mengalir.
  2. Jika magnet bergerak (mendekat atau menjauh) di sekitar kumparan, listrik pun akan ikut mengalir.

Kedua aktivitas itu lah yang disebut induksi EM. Gimana? Gampang kan, sejauh ini? 

Nah, saat listrik mengalir pada proses induksi EM, otomatis ada arus magnet yang mengalir juga, dong? Itu namanya fluks magnetik.

Jadi, fluks magnetik merupakan banyaknya garis medan magnet yang melewati suatu permukaan secara tegak lurus.

Nggak cuma fluks magnetik aja, nih. Ada juga yang namanya fluks listrik. Simpelnya, fluks listrik merupakan arus listrik yang mengalir.

Pas proses induksi EM, elo bisa banget nyari tahu persamaan rumus dari fluks magnetik supaya tahu besaran magnet yang melewati permukaan. Caranya, elo bisa pakai rumus Hukum Lenz - Bunyi, Rumus, Aplikasi, dan Contoh Soalnya 89, ya.

Simpelnya, semua aktivitas dari arus listrik ini ada hubungannya sama induksi EM dan juga fluks magnetik. Tapi, dari situ juga akhirnya lahirlah sebuah hukum fisika mengenai arah arus induksi, yaitu Hukum Lenz.

Baca Juga: Kabel Serat Optik Sebagai Media Transmisi Sinyal – Materi Fisika Kelas 12

Bunyi Hukum Lenz

Apa itu Hukum Lenz? Jadi, Hukum Lenz ini merupakan hukum fisika yang menjelaskan tentang gaya gerak listrik (GGL) atau arus listrik dalam induksi elektromagnetik

Simpelnya, hukum ini ngomongin tentang arah arus induksi dari medan magnet ke medan listrik. Soalnya, Hukum Lenz adalah konsekuensi dari hukum kekekalan energi, gengs.

Terus, bagaimana bunyi Hukum Lenz tentang arah arus induksi, sih? 

Gambar Hukum Lenz
Gambar Hukum Lenz (Arsip Zenius)

Oke. Jadi, bunyi Hukum Lenz dalam proses induksi EM adalah arah GGL induksi akan berkebalikan dengan perubahannya. 

Nah lho, bingung nggak? Tenang! Gue coba jelasin pelan-pelan, ya. Jadi, yang dimaksud dari bunyi Hukum Lenz ini tuh tentang perubahan si fluks magnetiknya, gengs. 

Coba elo lihat contoh gambar Hukum Lenz di atas, deh. Jadi, itu ada ilustrasi magnet dengan kutub utara (N) dan selatan (S). Nah, terus di depan magnetnya itu gue taruh kertas yang warnanya ungu kalau di gambar atas. 

Otomatis, si magnet ini bakal menghantarkan arus magnet melewati kertasnya. Elo ngeliat ada garis kuning tiga buah, kan? Nah, itu yang namanya fluks magnetik. Arus magnet yang melewati si kertas.

Tapi, kenapa gambar Hukum Lenz di atas itu ada satu garis yang gue kasih tanda lingkaran berwarna ungu? Nah, itu dia yang namanya Hukum Lenz.

Jadi, karena posisi magnetnya yang agak jauh dari kertas, makanya si fluks magnetik nggak bisa menembus kertas secara sempurna. 

Simpelnya, semakin dekat magnet sama si kertas, fluks yang melewati permukaan kertas bakal semakin banyak. Tapi kalau magnetnya menjauh, fluks yang masuk bakal semakin sedikit.

Nah, fluks magnetik yang cuma masuk dua garis ini bakal bertindak kebalikannya. Jadi, fluks asli yang masuk kan cuma dua, ya. Tapi di Hukum Lenz, akan ada satu tambahan garis fluks lagi yang masuk ke permukaan kertasnya. 

Satu garis yang masuk ini disebut dengan Hukum Lenz, karena dia mau memaksa buat ngebalikin si arus magnet jadi tiga lagi. Simpelnya, Hukum Lenz ini terjadi karena adanya pemaksaan arus magnet yang mau masuk ke permukaan kertas.

Nah, buat mencari GGL di proses induksi EM, elo bisa menggunakan rumus Hukum Lenz. Gimana rumusnya?

Rumus Hukum Lenz
Rumus Hukum Lenz (Arsip Zenius)

Tapi kalau di soal ujian, biasanya rumus Hukum Lenz ini nggak terlalu berlaku, gengs. Kenapa? Karena hukum yang dimaksud di sini biasanya bakal berupa arus. 

Yap! Elo bakal ketemu soal Hukum Lenz berupa pertanyaan tentang arah dari arus magnet. Bukan fokus di rumus dan angkanya. Unik banget, kan?

Gimana sejauh ini? Materinya nggak bikin otak elo jadi ngebul, kan? Eh, tapi, kalau elo masih merasa bingung, nggak perlu khawatir.

Materi ini ada penjelasan versi videonya, lho! Apalagi, versi videonya ini dijelasin sama salah satu tutor Zenius yang gampang banget pemaparannya. Penasaran? Langsung klik banner di bawah ini, ya!

Materi Hukum Lenz

Baca Juga: Konsep Dilatasi Waktu dan Rumusnya – Materi Fisika Kelas 12 

Aplikasi Hukum Lenz

Gue ngasih tahu materi tentang Hukum Lenz ini nggak semata-mata buat materi Fisika aja lho, gengs. Soalnya, aplikasi hukum ini juga bisa elo temuin di kehidupan sehari-hari.

Salah satunya, aplikasi Hukum Lenz atau GGL induksi bisa elo temukan di dinamo motor. Kalau daya dinamonya semakin besar, maka arus listrik atau gaya gerak listrik yang bakal dihantarkan juga semakin besar. 

Selain dinamo, aplikasi hukumnya juga bisa elo temuin di mesin yang bisa menghasilkan listrik kayak generator, gengs.

Cara kerjanya, kurang lebih sama kayak si dinamo. Rotor atau magnet yang ada di generator bakal berputar dan menghasilkan GGL atau tegangan listrik. 

 Baca Juga: Konsep Gelombang Elektromagnetik – Materi Fisika Kelas 12 

Contoh Soal Hukum Lenz

Hayo … seru kan, pembahasan kita di materi hari ini? Dari beberapa jenis aplikasi Hukum Lenz di atas, apakah ada barang di sekitar elo yang menerapkan hukum ini di kehidupan sehari-hari?

Tapi, supaya pembelajaran kita hari ini semakin seru, gue punya kejutan buat elo, nih. 

Yap! Kuis. Jadi, gue punya tiga contoh soal tentang Hukum Lenz yang bisa banget elo kerjain buat mengasah kemampuan elo.

Semangat ngerjainnya, ya!

Contoh Soal 1

Pernyataan yang sesuai dengan Hukum Lenz adalah adanya fluks magnetik yang merupakan banyaknya garis medan magnet yang memotong tegak lurus permukaan dan dirumuskan dengan persamaan: Hukum Lenz - Bunyi, Rumus, Aplikasi, dan Contoh Soalnya 89dengan θ adalah ….

A. sudut yang dibentuk antara arah medan magnet dengan garis normal

B. sudut yang dibentuk antara arah medan magnet dengan bidang lancip

C. sudut siku-siku

D. sudut dengan besar Hukum Lenz - Bunyi, Rumus, Aplikasi, dan Contoh Soalnya 91

Jawaban:

Sudut θ yang dimaksud adalah sudut yang dibentuk antara arah medan magnet dengan garis normal. Jadi, jawaban yang paling tepat yaitu A.

Contoh Soal 2

Sebuah loop segi empat berada di dekat sebuah kawat berarus. Manakah di antara kejadian yang diperlihatkan gambar-gambar berikut ini yang menyebabkan munculnya arus induksi pada loop dengan arah yang sesuai?

Hukum Lenz - Bunyi, Rumus, Aplikasi, dan Contoh Soalnya 92

A. 1 dan 2

B. 2 dan 4

C. 1 dan 3

D. 3 dan 4

Jawaban:

Hukum Lenz menyatakan bahwa arus induksi memiliki arah tertentu. Dalam suatu kumparan, arah arus induksi sedemikian rupa sehingga medan magnet yang dihasilkan arus tersebut berlawanan dengan perubahan fluks. 

Hal ini disebabkan karena arus induksi berusaha mempertahankan fluks magnetik konstan. Oleh karena itu, arus induksi akan berkurang jika searah, bertambah jika berlawanan arah, dan tetap jika tidak ada induksi.

Pada gambar (1), arah arus pada loop segi empat searah dengan kawat berarus. Sehingga, arus induksi akan berkurang (Keterangan pada gambar salah).

Pada gambar (2), arah arus pada loop segi empat searah dengan kawat berarus. Sehingga, arus induksi akan berkurang (Keterangan pada gambar benar).

Pada gambar (3), arah arus pada loop segi empat berlawanan arah dengan kawat berarus. Sehingga, arus induksi akan bertambah (Keterangan pada gambar salah).

Pada gambar (4), tidak ada arus pada loop segi empat. Sehingga, arus induksi akan tetap (Keterangan pada gambar benar).

Jadi, jawaban yang tepat yaitu B, gambar 2 dan 4.

Contoh Soal 3

Dalam suatu kumparan yang induksi dirinya 0,2H, mengalir arus listrik 10 A , dalam selang waktu 0,02 sekon arus itu berubah menjadi 4 A, maka besar GGL induksi yang terjadi adalah….volt

A. 60 volt

B. 65 volt

C. 50 volt

D. 55 volt

Jawaban:

Hukum Lenz berbunyi, jika GGL induksi timbul pada suatu rangkaian, maka arah arus induksinya sedemikian rupa sehingga menentang penyebab efek itu, sehingga tandanya negatif (-).

Persamaan GGL induksi dituliskan:

Hukum Lenz - Bunyi, Rumus, Aplikasi, dan Contoh Soalnya 93

Keterangan:

Hukum Lenz - Bunyi, Rumus, Aplikasi, dan Contoh Soalnya 94 = GGL induksi (volt)

L = induktansi diri (H)

Hukum Lenz - Bunyi, Rumus, Aplikasi, dan Contoh Soalnya 95= perubahan arus (A) atau fluks

Hukum Lenz - Bunyi, Rumus, Aplikasi, dan Contoh Soalnya 96= perubahan waktu (s)

Pada soal diketahui : 

Induktansi diri (L) = 0,2H

Perubahan arus listrik (I) = 10A – 4A = 6A

Selang waktu (t) = 0,02 sekon 

Yang ditanyakan besar GGL induksi yang terjadi.

Maka untuk mencari GGL induksi yang terjadi kita dapat menggunakan persamaan: 

Hukum Lenz - Bunyi, Rumus, Aplikasi, dan Contoh Soalnya 93

Substitusikan nilai yang diketahui pada soal ke dalam persamaan di atas menjadi:

Hukum Lenz - Bunyi, Rumus, Aplikasi, dan Contoh Soalnya 98

Hukum Lenz - Bunyi, Rumus, Aplikasi, dan Contoh Soalnya 99

Tanda negatif (-) menunjukkan arah GGL induksinya sesuai dengan Hukum Lenz.

Jadi, jawaban yang paling tepat yaitu A karena GGL induksi yang terjadi adalah -60 volt.

Kesimpulan

Gimana gengs materi kali ini? Nggak susah, kan? Intinya, kalau elo mau pelajarin materi tentang Hukum Lenz, elo bisa belajar tentang arah arus induksi, ya.

Yap! Soalnya, hukum ini membahas seputar fluks magnetik yang menembus permukaan. Jadi, elo bisa latihan soal-soal yang ngebahas tentang arah arus tersebut.

Oh iya, selain contoh soal di atas, Zenius juga menyediakan puluhan soal pelajaran Fisika dan yang lainnya buat elo persiapan try out, lho. Lumayan banget nih, bisa sambil mengasah kemampuan elo mengerjakan soal-soal nantinya. 

Penasaran mau langsung coba, kan? Elo bisa langsung klik link di bawah ini aja, ya!

Latihan Try Out Bareng Zenius 

Setelah elo belajar tentang materi hari ini, kira-kira gimana? Susah, nggak? Atau, elo suka sama pembelajarannya tapi masih rada bingung? Gue punya solusinya.

Biar elo nggak pusing dan ribet pas belajar Fisika, coba ikutin konsep belajar dari tutor Zenius aja, gengs! Konsep yang kayak gimana, tuh? 

Nah, elo bisa langsung tonton penjelasan dari tutornya lewat video di bawah ini, ya!

Reference:

Induksi EM – Materi UTBK Zenius

Arah Arus Induksi pada Hukum Lenz – Kompas (2020)

Bagikan Artikel Ini!