Hukum Lenz tentang Induksi Elektromagnetik: Definisi & Rumus

Apa itu Hukum Lenz?

Hukum Lenz tentang induksi elektromagnetik menyatakan bahwa arah arus yang diinduksi dalam konduktor oleh perubahan medan magnet (sesuai dengan Hukum Faraday tentang induksi elektromagnetik) adalah sedemikian rupa sehingga medan magnet yang dibuat oleh arus yang diinduksi menghambat menghambat perubahan medan magnet awal yang menghasilkannya. Arah aliran arus ini diberikan oleh Aturan Tangan Kanan Fleming.

Ini mungkin sulit dipahami pada awalnya—jadi mari kita lihat contoh masalah.

Ingatlah bahwa ketika arus diinduksi oleh medan magnet, medan magnet yang dihasilkan oleh arus yang diinduksi tersebut akan menciptakan medan magnetnya sendiri.

Medan magnet ini selalu akan sedemikian rupa sehingga ia menghambat medan magnet yang pada awalnya menciptakannya.

Dalam contoh di bawah ini, jika medan magnet “B” meningkat – seperti ditunjukkan dalam (1) – medan magnet yang diinduksi akan bertindak untuk menghambatnya.

Ketika medan magnet “B” berkurang – seperti ditunjukkan dalam (2) – medan magnet yang diinduksi akan kembali bertindak untuk menghambatnya. Namun kali ini 'menghambat' berarti bahwa ia bertindak untuk meningkatkan medan – karena ia menghambat laju perubahan yang berkurang.

Hukum Lenz didasarkan pada Hukum Faraday tentang induksi. Hukum Faraday memberitahu kita bahwa perubahan medan magnet akan menginduksi arus dalam konduktor.

Hukum Lenz memberitahu kita arah dari arus yang diinduksi, yang menghambat perubahan medan magnet awal yang menghasilkannya. Ini ditandai dalam rumus Hukum Faraday dengan tanda negatif (‘–’).

Perubahan dalam medan magnet mungkin disebabkan oleh perubahan kekuatan medan magnet dengan memindahkan magnet mendekati atau menjauhi kumparan, atau memindahkan kumparan ke dalam atau keluar dari medan magnet.

Dengan kata lain, kita dapat mengatakan bahwa besarnya EMF yang diinduksi dalam rangkaian sebanding dengan laju perubahan fluks.

Rumus Hukum Lenz

Hukum Lenz menyatakan bahwa ketika EMF dihasilkan oleh perubahan fluks magnetik sesuai dengan Hukum Faraday, polaritas EMF yang diinduksi adalah sedemikian rupa sehingga menghasilkan arus yang diinduksi yang medan magnetnya menghambat perubahan medan magnet awal yang menghasilkannya

Tanda negatif yang digunakan dalam Hukum Faraday tentang induksi elektromagnetik menunjukkan bahwa EMF yang diinduksi (ε) dan perubahan fluks magnetik (δΦB) memiliki tanda yang berlawanan. Rumus untuk Hukum Lenz ditunjukkan di bawah ini:

Di mana:

• ε = EMF yang diinduksi

• δΦB = perubahan fluks magnetik

• N = Jumlah putaran kumparan

Hukum Lenz dan Konservasi Energi

Untuk mematuhi konservasi energi, arah arus yang diinduksi melalui Hukum Lenz harus menciptakan medan magnet yang menghambat medan magnet yang menciptakannya. Faktanya, Hukum Lenz adalah konsekuensi dari hukum konservasi energi.

Mengapa begitu? Mari kita bayangkan jika hal itu tidak terjadi dan lihat apa yang terjadi.

Jika medan magnet yang dibuat oleh arus yang diinduksi berada dalam arah yang sama dengan medan yang menghasilkannya, maka kedua medan magnet ini akan bergabung dan menciptakan medan magnet yang lebih besar.

Medan magnet gabungan yang lebih besar ini, pada gilirannya, akan menginduksi arus lain dalam konduktor dua kali magnitud dari arus yang diinduksi asli.

Dan ini, pada gilirannya, akan menciptakan medan magnet lain yang akan menginduksi arus lain. Dan seterusnya.

Jadi kita dapat melihat bahwa jika Hukum Lenz tidak menentukan bahwa arus yang diinduksi harus menciptakan medan magnet yang menghambat medan yang menciptakannya – maka kita akan berakhir dengan loop umpan balik positif yang tak terbatas, melanggar konservasi energi (karena kita secara efektif menciptakan sumber energi yang tak terbatas).

Hukum Lenz juga mematuhi Hukum Ketiga Newton tentang gerakan (yaitu, untuk setiap tindakan selalu ada reaksi yang sama dan berlawanan).

Jika arus yang diinduksi menciptakan medan magnet yang sama dan berlawanan dengan arah medan magnet yang menciptakannya, maka hanya itu yang dapat menahan perubahan medan magnet di area tersebut. Ini sesuai dengan Hukum Ketiga Newton tentang gerakan.

Penjelasan Hukum Lenz

Untuk lebih memahami Hukum Lenz, mari kita pertimbangkan dua kasus: