Saat ini hampir semua aktifitas kita menggunakan sumber energi listrik, dari bangun tidur hingga tidur kembali. Hal ini karena sebagian besar peralatan menggunakan energi listrik untuk dapat beroperasinya, baik di rumah, di perjalanan, sekolah, kantor, rumah sakit, dan sebagainya. Sehingga seakan listrik menjadi kebutuhan yang sangat penting dalam kehidupan saat ini. Sebenarnya bagaimana sih cara menghasilkan listrik?
Pada dasarnya listrik adalah salah satu bentuk energi. Kita ketahui ada berbagai bentuk energi misalnya energi panas, energi gerak, energi bunyi, dan masih banyak yang lainnya. Kita ketahui juga bahwa energi adalah kekal, energi hanya dapat berubah dari satu bentuk ke bentuk lain, tidak dapat diciptakan pun tidak juga dimusnahkan. Demikian juga listrik. Energi listrik dapat dibangkitkan (diubah) dari berbagai sumber energi lain misalnya angin, pasang surut air laut, batubara, matahari, panas bumi, nuklir, dan mikrohidro.
Konsep Fisika yang berperan dalam konversi energi yaitu induksi elektromagnetik. Induksi elektromagnetik dapat menghasilkan tegangan yang dikenal dengan GGL induksi. Untuk memudahkan memahami terjadinya GGL induksi kita bisa menggunakan simulasi pada laman berikut: https://phet.colorado.edu/sims/html/faradays-law/latest/faradays-law_in.html.
Pada percobaan dengan virtual lab di atas kita akan mendapatkan bahwa, jika batang magnet digerakkan mendekati lilitan (kumparan) dengan cepat maka lampu akan menyala semakin terang atau tegangan makin besar. Demikian juga bila magnet digerakkan dengan cepat menjauhi lilitan (kumparan), maka tegangan akan makin besar dan lampu menyala terang. Sebaliknya bila kita menggerakan batang magnet dengan lambat maka lampu akan redup, bahkan lampu tidak menyala bila batang magnet didiamkan. Kita bisa bereksperimen untuk percobaan di atas dengan, misalnya dengan mengubah arah batang magnet dan mengubah jumlah lilitan. Apakah kesimpulan dengan percobaan sederhana ini?
Keadaan di atas dapat dijelaskan dengan hukum Faraday: “GGL induksi yang terjadi pada loop tertutup sebanding dengan negatif kecepatan perubahan fluks magnetik terhadap waktu yang melalui loop tersebut”. Secara matematis hukum Faraday dapat kita tuliskan.
N adalah jumlah lilitan.
Jadi, dari hasil percobaan akan diperoleh GGL induksi akan semakin besar jika terjadi perubahan jumlah garis gaya magnet (fluks magnet) yang besar dan jumlah lilitan (N) yang besar. Meskipun terdapat medan magnet yang besar tetapi tidak berubah (kecepatan perubahan=0), maka tidak akan dihasilkan GGL induksi. (Pada simulasi di atas kita bisa mencoba menempatkan batang magnet di ujung kumparan. Jika posisi diam maka tidak akan dihasilkan GGL induksi).
Lalu, mengapa pada hukum faraday terdapat tanda – (negatif)? Menurut hukum Lenz arah arus induksi selalu menimbulkan medan magnet induksi yang berlawanan dengan perubahan medan magnet asalnya. Dengan kata lain, arus induksi yang terjadi dalam suatu penghantar menimbukan medan magnet yang menentang penyebab perubahan medan magnet tersebut.
Contoh soal:
Sebuah kumparan terdiri dari 400 lilitan dengan luas 0,02 meter persegi berada dalam medan magnetik yang besarnya 0,0006 T. Jika medan magnet berubah secara beraturan hingga nol selama 0,02 sekon, berapakah GGL induksi yang ditimbulkan?
