Undang-undang Induksi Elektromagnetik Faraday: Undang-undang Pertama & Kedua
Apakah Hukum Faraday
Hukum induksi elektromagnetik Faraday (dikenali sebagai Hukum Faraday) adalah undang-undang asas elektromagnetisme yang meramalkan bagaimana medan magnet akan berinteraksi dengan litar elektrik untuk menghasilkan daya gerak elektromagnet (EMF). Fenomena ini dikenali sebagai induksi elektromagnetik.
Hukum Faraday menyatakan bahawa arus akan diinduksi dalam konduktor yang terdedah kepada medan magnet yang berubah. Hukum Lenz tentang induksi elektromagnetik menyatakan bahawa arah arus yang diinduksi ini akan sedemikian rupa sehingga medan magnet yang dicipta oleh arus yang diinduksi menentang medan magnet awal yang berubah yang menghasilkannya. Arah aliran arus ini boleh ditentukan menggunakan Peraturan Tangan Kanan Fleming.
Hukum induksi Faraday menerangkan prinsip kerja transformer, motor, generator, dan induktor. Undang-undang ini dinamakan sempena Michael Faraday, yang melakukan eksperimen dengan magnet dan kumparan. Semasa eksperimen Faraday, dia menemui bagaimana EMF diinduksi dalam kumparan apabila fluks yang melalui kumparan berubah.
Eksperimen Faraday
Dalam eksperimen ini, Faraday mengambil magnet dan kumparan dan menyambung galvanometer di seberang kumparan. Pada mulanya, magnet berada dalam keadaan diam, jadi tidak ada defleksi pada galvanometer iaitu jarum galvanometer berada di tengah atau kedudukan sifar. Apabila magnet digerakkan mendekati kumparan, jarum galvanometer berdefleksi ke satu arah.
Apabila magnet dipegang tetap pada kedudukan itu, jarum galvanometer kembali ke kedudukan sifar. Sekarang apabila magnet bergerak menjauh dari kumparan, ada beberapa defleksi pada jarum tetapi ke arah yang bertentangan, dan sekali lagi apabila magnet menjadi tetap, pada titik tersebut berkenaan dengan kumparan, jarum galvanometer kembali ke kedudukan sifar. Begitu juga, jika magnet dipegang tetap dan kumparan bergerak menjauh, dan mendekati magnet, galvanometer menunjukkan defleksi secara serupa. Juga diperhatikan bahawa semakin cepat perubahan medan magnet, semakin besar akan daya gerak elektromagnetik atau voltan dalam kumparan.
Kedudukan magnet |
Defleksi pada galvanometer |
Magnet berhenti |
Tiada defleksi pada galvanometer |
Magnet bergerak mendekati kumparan |
Defleksi pada galvanometer ke satu arah |
Magnet dipegang tetap pada kedudukan yang sama (dekat dengan kumparan) |
Tiada defleksi pada galvanometer |
Magnet bergerak menjauh dari kumparan |
Defleksi pada galvanometer tetapi ke arah yang bertentangan |
Magnet dipegang tetap pada kedudukan yang sama (jauh dari kumparan) |
Tiada defleksi pada galvanometer |
Kesimpulan: Dari eksperimen ini, Faraday membuat kesimpulan bahawa setiap kali terdapat pergerakan relatif antara konduktor dan medan magnet, tautan fluks dengan kumparan berubah dan perubahan fluks ini menginduksi voltan di seberang kumparan.
Michael Faraday merumuskan dua undang-undang berdasarkan eksperimen di atas. Undang-undang ini dipanggil Hukum-hukum induksi elektromagnetik Faraday.
Hukum Pertama Faraday
Setiap perubahan dalam medan magnet kumparan wayar akan menyebabkan emf yang diinduksi dalam kumparan. Emf yang diinduksi ini dipanggil emf yang diinduksi dan jika litar konduktor ditutup, arus juga akan beredar melalui litar dan arus ini dipanggil arus yang diinduksi.
Cara untuk mengubah medan magnet:
Dengan memindahkan magnet mendekati atau menjauhi kumparan
Dengan memindahkan kumparan ke dalam atau keluar dari medan magnet
Dengan mengubah luas kumparan yang diletakkan dalam medan magnet
Dengan memutar kumparan berkenaan dengan magnet
Hukum Kedua Faraday
Ia menyatakan bahawa magnitud emf yang diinduksi dalam kumparan adalah sama dengan kadar perubahan fluks yang berhubungan dengan kumparan. Tautan fluks kumparan adalah hasil darab bilangan putaran dalam kumparan dan fluks yang berkaitan dengan kumparan.
Rumus Hukum Faraday
