Pahami Faktor yang Memengaruhi GGL Induksi pada Sistem Listrik

tirto.id - Faktor yang mempengaruhi GGL induksi adalah topik yang perlu dipelajari dalam fisika, terutama untuk memahami bagaimana induksi elektromagnetik terjadi. Besar GGL induksi dapat dipengaruhi oleh banyak hal yang semuanya akan berkaitan dengan hukum Faraday.

Gaya gerak listrik (GGL) induksi pertama kali ditemukan oleh ilmuwan asal Inggris bernama Michael Faraday saat melakukan percobaan induksi elektromagnetik. Percobaan ini melibatkan beberapa benda seperti magnet, kumparan (gulungan kawat), kabel penghantar, dan galvanometer (alat pengukur arus listrik).

Pada percobaan tersebut, Faraday menemukan fakta bahwa ketika kutub utara magnet digerakkan ke arah kumparan, jarum galvanometer akan bergerak menyimpang ke kanan. Hal ini menunjukkan bahwa arus listrik mengalir di dalam kumparan yang disebabkan oleh perubahan medan magnet.

Sementara ketika magnet diam di dalam kumparan, jarum galvanometer juga ikut diam. Ini menunjukkan bahwa untuk menghasilkan arus listrik, diperlukan perubahan medan magnet. Dengan kata lain, arus listrik hanya muncul jika ada perubahan dalam posisi atau kekuatan medan magnet yang memengaruhi kumparan.

Ketika magnet dikeluarkan dari kumparan, jarum galvanometer ikut bergerak, tapi arahnya berlawanan dengan saat magnet mendekati kumparan. Hal ini menunjukkan bahwa arah arus listrik bergantung pada arah perubahan medan magnet, baik ketika magnet mendekati atau menjauh dari kumparan.

Peristiwa timbulnya arus listrik seperti dalam percobaan Faraday di atas disebut dengan istilah induksi elektromagnetik. Sementara beda potensial yang timbul di antara ujung-ujung kumparan disebut dengan gaya gerak listrik (GGL) induksi.

Faktor yang Mempengaruhi GGL Induksi pada Kumparan

GGL induksi adalah beda potensial atau tegangan yang muncul akibat adanya perubahan medan magnet atau perubahan garis gaya magnet yang memotong kumparan. Perubahan medan magnet menyebabkan adanya pergerakan elektron dalam kawat kumparan sehingga bisa menghasilkan arus listrik.

Besar GGL induksi pun dapat berubah-ubah karena beberapa faktor. Setidaknya ada tiga faktor yang memengaruhi GGL induksi, berikut penjelasannya:

1. Kecepatan Perubahan Medan Magnet

Faktor yang mempengaruhi GGL induksi adalah kecepatan gerak magnet yang menciptakan perubahan medan magnet. GGL induksi dihasilkan oleh perubahan fluks magnetik yang melintasi kumparan.

Mengacu pada Hukum Faraday, GGL induksi berbanding lurus dengan laju perubahan fluks magnetik. Jadi perubahan fluks magnetik yang cepat (misalnya dengan menggerakkan magnet lebih cepat) dapat menghasilkan perubahan medan magnet yang lebih besar.

Hal inilah yang nantinya akan menyebabkan GGL induksi menjadi lebih tinggi. Sederhananya, semakin besar perubahan medan magnet, maka semakin besar pula GGL induksi yang dihasilkan.

2. Jumlah Lilitan Kawat Kumparan

Kumparan adalah rangkaian kawat yang dililit hingga membentuk gulungan. Kumparan menjadi salah satu komponen penting dalam induksi elektromagnetik.

Di sisi lain, jumlah lilitan kawat pada kumparan juga termasuk faktor yang mempengaruhi GGL induksi. Setiap lilitan kawat dalam kumparan diketahui dapat menghasilkan GGL induksi yang sama ketika fluks magnetik berubah-ubah.

Maka, ketika jumlah lilitan kawat pada kumparan lebih banyak, besar GGL induksi yang dihasilkan juga akan lebih banyak. Dengan kata lain, semakin banyak lilitan kawat kumparan, semakin besar pula GGL induksinya.

3. Kekuatan Medan Magnet

Faktor GGL induksi lainnya adalah kekuatan medan magnet itu sendiri. Medan magnet dapat diartikan sebagai medan gaya di sekitar magnet. Medan magnet sering divisualisasikan dengan garis-garis gaya magnet yang keluar dari kutub utara magnet menuju kutub selatan.

GGL induksi sangat bergantung pada kekuatan medan magnet. Semakin besar kekuatan medan magnet, semakin besar fluks magnetik yang melintasi kumparan. Fluks magnetik yang lebih besar menyebabkan perubahan medan magnet yang besar pula sehingga akhirnya menghasilkan GGL induksi yang tinggi.

4. Luas Area Kumparan

Faktor yang mempengaruhi GGL induksi berikutnya adalah luas area bidang kumparan yang dilalui oleh medan magnet. Fluks magnetik yang menjadi dasar terjadinya GGL induksi dapat dihitung dengan rumus berikut:

Φ = B . A . cos(θ)

Φ: fluks magnetik

B: medan magnet

A: luas area kumparan

Θ: sudut antara arah medan magnet dan permukaan kumparan

Dari sini dapat disimpulkan bahwa semakin besar luas area kumparan, maka akan semakin tinggi fluks magnetiknya. Ketika perubahan fluks magnetik yang terjadi lebih besar, maka besar GGL induksi juga akan menjadi lebih tinggi. Dengan kata lain, kumparan dengan area penampang yang lebih besar akan menghasilkan GGL yang lebih besar.

Faktor yang mempengaruhi GGL induksi saling berkaitan satu sama lain. Pemahaman tentang pengaruh masing-masing faktor ini sangat penting dalam fisika, terutama dalam penerapan teknologi seperti generator. Dengan mengoptimalkan faktor-faktor tersebut, maka efisiensi dan kinerja perangkat listrik dapat ditingkatkan secara signifikan.