Pengertian Fluks Magnetik – rumus, satuan dan contoh

Dalam elektromagnetisme, sub-disiplin ilmu fisika, fluks magnetik yang melalui suatu permukaan adalah permukaan yang tidak terpisahkan dari komponen normal medan magnet (B) yang melewati permukaan itu. Dilambangkan dengan Φ atau ΦB. Satuan CGS fluks magnetik adalah Maxwell dan SI  adalah Weber (Wb).

Pengertian Fluks magnetik

Fluks magnetik adalah sebagai jumlah garis medan magnet yang melewati permukaan tertutup tertentu. Fluks magnetik memberikan pengukuran medan magnet total yang melewati area permukaan tertentu. Di sini, luas yang dipertimbangkan dapat memiliki ukuran dan orientasi apa pun sehubungan dengan arah medan magnet.

Simbol Fluks Magnetik

Fluks magnetik biasanya dilambangkan dengan menggunakan huruf yunani Phi atau akhiran Phi B.

Simbol fluks magnetik: Φ atau ΦB.

Rumus Fluks Magnetik

Rumus fluks magnetik diberikan oleh:

ϕB = B.A = BAcosΘ

Dimana,

  • ΦB adalah fluks magnet.
  • B adalah medan magnet
  • A adalah luas
  • θ sudut di mana garis-garis medan melewati area permukaan yang diberikan

Satuan Fluks Magnetik

Fluks magnetik biasanya diukur dengan fluxmeter. Satuan SI dan CGS fluks magnet diberikan di bawah ini:

  • Satuan SI dari fluks magnet adalah Weber (Wb).
  • Satuan dasar adalah Volt-detik.
  • Satuan CGS adalah Maxwell.

Apa itu Fluks Magnetik

Fluks Magnetik merupakan ukuran magnetisme yang ditunjukkan oleh sebuah benda pada penampang dua dimensi. Fluks magnetik juga disebut sebagai elektromagnetisme dan digunakan untuk menghitung kerapatan medan magnet. Sebagian besar peralatan elektronik yang kita jumpai dalam kehidupan sehari-hari kita, bekerja pada prinsip fluks magnetik. Contoh terbaik adalah transformator. Prinsip kerjanya didasarkan pada fenomena Fluks magnetik.

Apa itu Medan magnet

Nah, sebelum membahas Fluks magnetik, penting untuk memahami istilah, medan magnet. Medan magnet tidak lain hanyalah sebuah gaya yang dihasilkan oleh suatu benda yang menunjukkan sifat magnetik atau dengan mengubah besarnya medan listrik. Medan magnet diidentifikasi oleh kekuatan dan arah. Arus listrik dalam transformator juga memproduksi medan magnet.

Sebaliknya, ada hubungan antara magnet dan listrik. Suatu medan listrik yang bervariasi menghasilkan medan magnet, dan sebaliknya. Prinsip ini sering dikenal sebagai induksi elektromagnetik.

Fluks magnet dapat didefinisikan sebagai ukuran medan magnet dalam penampang tertentu. Dalam istilah sederhana, fluks magnet adalah ukuran dari jumlah garis medan magnet yang menembus suatu permukaan ( fluks adalah garis hayal, tapi garis kontinu, berjalanan dari kutub utara magnet ke kutub selatan).

Pengukuran Fluks Magnetik

Fluks Magnetik adalah hasil dari rata-rata medan magnet kali luas daerah yang tegak lurus menembus itu. Ini adalah kuantitas untuk mempermudah dalam laporan Hukum Faraday dan dalam pembahasan benda seperti transformator dan solenoida. Dalam kasus generator listrik di mana medan magnet menembus kumparan berputar, daerah yang digunakan dalam mendefinisikan fluks adalah proyeksi dari area kumparan ke bidang tegak lurus terhadap medan magnet.

Fluks Magnet
Fluks Magnet

Fluks magnetik yang melalui Kumparan

Untuk memahami pengoperasian fluks melalui kumparan, Hukum Faraday harus dipahami terlebih dahulu. Hukum Faraday menyatakan – “gaya gerak listrik induksi dalam rangkaian berbanding lurus dengan laju perubahan fluks magnetik melalui rangkaian”. Oleh karena itu, setiap perubahan dalam medan magnet dari kumparan akan menyebabkan gaya gerak listrik akan menginduksi dalam kumparan. Gaya gerak listrik (ggl) tidak lain adalah tegangan yang dihasilkan dalam kumparan. Tegangan ini diproduksi dengan mengubah orientasi bidang, yang bisa dengan menggerakkan magnet maju / menjauh dari kumparan atau memutar kumparan relatif terhadap magnet.

Sebagian besar peralatan seperti perangkat termoelektrik, sel surya, generator listrik, transformator, dan baterai volta, bekerja pada prinsip Hukum Faraday. Sebuah transformator adalah perangkat yang mengirimkan listrik dari satu rangkaian ke yang lain melalui kumparan induktif.

Sebuah transformator memiliki dua kumparan, kumparan primer dan kumparan sekunder. Variasi arus listrik dalam lilitan kumparan primer, menciptakan fluks dalam inti transformator. Fluks yang bervariasi pada gilirannya menghasilkan medan yang bervariasi melalui kumparan lilitan sekunder.

Berdasarkan Hukum Faraday, perubahan fluks menginduksi gaya gerak listrik (tegangan). Oleh karena itu, karena perubahan medan magnet dalam kumparan lilitan sekunder, ggl atau tegangan akan dihasilkan dalam kumparan sekunder. Efek ini sering dikenal sebagai induksi bersama.

Sekarang ketika beban terhubung ke kumparan sekunder, ada aliran langsung muatan melalui lilitan sekunder dari energi listrik yang dihasilkan dalam kumparan primer. Tepatnya, untuk transformator ideal, tegangan yang dihasilkan dalam lilitan sekunder transformator karena induksi bersama berbanding lurus dengan tegangan primer beban, tergantung pada jumlah lilitan dalam kedua lilitan kumparan primer dan sekunder.

Bahkan Bumi, yang memiliki medan magnet sendiri, menghasilkan garis-garis fluks sendiri. Ini bisa sangat membantu untuk keperluan navigasi.

Memahami Fluks Magnetik

Wawasan Faraday terletak pada menemukan hubungan matematika sederhana untuk menjelaskan serangkaian eksperimen yang ia lakukan pada induksi elektromagnetik. Faraday membuat banyak kontribusi untuk sains dan secara luas dikenal sebagai ilmuwan eksperimental terbesar abad kesembilan belas. Sebelum kita mulai menghargai karyanya, mari kita memahami konsep fluks magnetik yang memainkan peran utama dalam induksi elektromagnetik.

Untuk menghitung fluks magnetik, kita mempertimbangkan gambar garis medan magnet atau sistem magnet, seperti yang ditunjukkan pada gambar di bawah ini. Fluks magnetik melalui bidang bidang yang diberikan oleh A yang ditempatkan dalam medan magnet seragam yang besarnya diberikan oleh B diberikan sebagai hasil kali skalar dari medan magnet dan luas A. Di sini, sudut di mana garis-garis medan melewati melalui area permukaan yang diberikan juga penting. Jika garis bidang memotong area pada sudut pandang, yaitu,

  • ketika sudut antara vektor medan magnet dan vektor area hampir sama dengan 90ᵒ, maka fluks magnetik yang dihasilkan sangat rendah.
  • ketika sudutnya sama dengan 0ᵒ, fluks magnetik yang dihasilkan maksimum.

Secara matematis,

ϕB = B.A = BAcosΘ

Di mana θ adalah sudut antara vektor A dan vektor B.

Jika medan magnet tidak seragam dan pada bagian permukaan yang berbeda, medan magnet berbeda dalam besarnya dan arah, maka total fluks magnet melalui permukaan yang diberikan dapat diberikan sebagai penjumlahan produk dari semua elemen area dan medan magnet yang sesuai.

Secara matematis,

ϕB = B1.dA1 + B2.dA2 + B3.dA3 + … = ∑total Bi.dAi

Jelas dari persamaan yang diberikan di atas bahwa fluks magnet adalah besaran skalar. Satuan SI-nya diberikan sebagai Weber (Wb) atau tesla meter kuadrat (Tm2).

Apa itu Rapat Fluks Magnetik?

Rapat fluks magnetik (B) didefinisikan sebagai gaya yang bekerja per satuan arus per satuan panjang pada kawat yang ditempatkan pada sudut kanan terhadap medan magnet.

  • Satuan B adalah Tesla (T) atau Kgs−2A−1
  • B adalah besaran vektor

B = FIl Dimana, l = panjang kawat F = total gaya yang bekerja pada kawat I = arus yang mengalir melalui kawat.

Soal dan jawaban Fluks Magnetik

1) Berapa medan magnet di luar solenoid?

Jawab: Ini nol karena tidak ada garis medan magnet di luar solenoid.

2) Apa yang direpresentasikan oleh jari telunjuk dalam aturan tangan kiri?

Jawab: Ini mewakili medan magnet.

3) Apa contoh sumber dasar magnetisme?

Jawab: Pergerakan partikel bermuatan adalah sumber dasar dari daya tarik.

4) Apa satuan permeabilitas magnetik?

Jawab: Tesla adalah satuan permeabilitas magnetik.

5) Apa satuan kuat medan magnet?

Jawab: A.m-1 adalah satuan kuat medan magnet.

6) Beri nama perangkat yang bekerja pada torsi ketika konduktor pembawa arus ditempatkan di medan magnet.

Jawab: Berikut adalah perangkatnya:

  • Galvanometer
  • Pengukur amper
  • Voltmeter

1. Diketahui kumparan memiliki 500 lilitan diletakkan dalam medan magnet yang besarnya berubah terhadap waktu. Jika kumparan mengalami perubahan fluks magnet dari 0,06 T menjadi 0,09 T dalam waktu 1 sekon maka ggl induksi yang dihasilkan adalah…

A. 15 V
B. 9 B
C. 6 V
D. 3 V
E. 1,5 V
Pembahasan / penyelesaian soal

Untuk menjawab soal ini kita gunakan rumus ggl induksi dibawah ini.

→ E = – N Δ Φ/Δt

→ E = 500 (0,09 T – 0,06 T)/1 s
= 500 . 0,03 Volt = 15 V.

Soal ini jawabannya A.

2. Fluks magnetik pada suatu kumparan 100 lilitan berubah dari 0,02 Wb menjadi 0,03 Wb dalam waktu 0,2 sekon. Bila perubahan fluks sebesar 0,06 Wb terjadi dalam 0,1 s maka perbandingan ggl induksi yang dihasilkan mula-mula dan akhir adalah….

A. 5 : 6
B. 3 : 1
C. 2 : 1
D. 2 : 5
E. 1 : 12
Pembahasan / penyelesaian soal

Untuk menjawab soal ini kita gunakan rumus perbandingan ggl induksi sebagai berikut:

Soal ini jawabannya E.

3. Perhatikan gambar dibawah ini.

Contoh soal fluks magnet

Jika B = 100 T dan jari-jari silinder 0,7 m maka fluks magnet yang melalui silinder adalah…

A. 21√ 2   Wb

B. 32 Wb

C. 42 √ 2   Wb

D. 64 Wb

E. 77 √ 2   Wb

Soal ini jawabannya E.

4. Sepotong kawat menembus medan magnet homogen secara tegak lurus dengan laju perubahan fluks 3 Wb. Jika laju perubahan fluks diperbesar menjadi 6 Wb maka perbandingan ggl induksi sebelum dan sesudah laju perubahan fluks adalah…

A. 1 : 2
B. 1 : 4
C. 2 : 1
D. 3 : 4
E. 4 : 1
Pembahasan / penyelesaian soal

Cara menjawab soal ini sebagai berikut:

Jadi soal ini jawabannya A.

5. Perhatikan gambar dibawah ini.

Apabila kawat PQ bergerak memotong tegak lurus medan magnet, maka arus listrik yang mengalir melewati hambatan 20 Ohm adalah…

A. 3 A menuju P
B. 3 A menuju Q
C. 6 A menuju P
D. 0,03 menuju Q
E. 0,03 menuju P

Pembahasan / penyelesaian soal

Pada soal ini diketahui:

L = 15 cm = 0,15 m
B = 0,5 T
v = 8 m/s
α = 90°
R = 20 Ohm

Selanjutnya kita hitung ggl induksi dengan rumus dibawah ini:

E = B . L . v sin α
E = 0,5 T . 0,15 m . 8 m/s . 1
E = 0,6 V

Untuk menghitung arus kita gunakan hukum Ohm sebagai berikut:

 

Tinggalkan Balasan

Alamat email Anda tidak akan dipublikasikan. Ruas yang wajib ditandai *