Hukum Lenz — Arah Arus Induksi

Hukum Lenz memberi tahu Anda cara menentukan arah arus induksi. Jika fluks magnet melalui sebuah loop berubah, arus induksi menghasilkan medan magnet yang menentang perubahan tersebut. Jika rangkaian terbuka, ggl induksi tetap muncul, tetapi tidak ada arus tetap yang mengalir.

Kata kuncinya adalah perubahan. Arus induksi tidak sekadar menentang medan magnet luar. Arus itu menentang pertambahan atau pengurangan fluks magnet melalui loop.

Hukum Lenz dalam Satu Persamaan

Hukum Faraday dan hukum Lenz sering ditulis bersama sebagai

$$\mathcal{E} = -\frac{d\Phi_B}{dt}$$

Untuk kumparan dengan $N$ lilitan, bentuk idealnya menjadi

$$\mathcal{E} = -N\frac{d\Phi_B}{dt}$$

Tanda minus adalah bagian yang terkait dengan hukum Lenz. Tanda ini menyatakan arah: ggl induksi mendorong arus yang efek magnetiknya menentang perubahan fluks.

Apa yang Sebenarnya Dinyatakan oleh Hukum Ini

Fluks magnet mengukur seberapa banyak medan magnet yang menembus loop. Jika fluks itu berubah, ggl akan terinduksi. Jika loop berupa penghantar tertutup, ggl tersebut dapat menggerakkan arus.

Hukum Lenz memberi tahu ke arah mana arus itu mengalir. Jika fluks luar melalui loop bertambah dalam satu arah, arus induksi menciptakan medan magnet ke arah yang berlawanan. Jika fluks luar berkurang, arus induksi menciptakan medan ke arah yang sama dengan fluks semula untuk menahan pengurangan itu.

Itulah sebabnya aturan ini berbicara tentang menentang perubahan, bukan menentang medannya sendiri.

Contoh Soal: Magnet Mendekati Sebuah Loop

Misalkan kutub utara sebuah magnet batang bergerak lurus mendekati loop penghantar. Amati loop dari sisi magnet.

Saat magnet semakin dekat, fluks magnet melalui loop bertambah. Hukum Lenz menyatakan bahwa loop harus menciptakan medan magnetnya sendiri yang menentang pertambahan itu.

Artinya, sisi loop yang dekat dengan magnet harus bertindak seperti kutub utara. Ini menghasilkan interaksi tolak-menolak dan menentang fluks yang sedang bertambah.

Dengan menggunakan kaidah tangan kanan untuk loop arus, itu berarti arus induksi berlawanan arah jarum jam jika dilihat dari sisi magnet.

Jika magnet yang sama justru bergerak menjauh, fluks pada arah tersebut berkurang. Arus induksi berbalik arah sehingga loop berusaha mempertahankan arah fluks semula. Dalam kasus itu, arus searah jarum jam jika dilihat dari sisi magnet.

Cara Menentukan Arah Langkah demi Langkah

Saat soal arah terasa membingungkan, gunakan urutan ini:

1. Pilih arah positif untuk fluks magnet melalui loop.
2. Tentukan apakah fluks luar pada arah itu sedang bertambah atau berkurang.
3. Gunakan hukum Lenz untuk memilih arah medan magnet induksi yang menentang perubahan tersebut.
4. Gunakan kaidah tangan kanan untuk mengubah arah medan induksi itu menjadi arah arus.

Cara ini biasanya lebih aman daripada mencoba menebak jawabannya dari ingatan.

Kesalahan Umum dalam Hukum Lenz

• Mengatakan bahwa arus induksi menentang medan magnet. Pernyataan yang lebih aman adalah bahwa arus itu menentang perubahan fluks magnet.
• Melewatkan langkah fluks dan langsung mencoba menebak arah arus dari geraknya.
• Lupa bahwa tidak ada arus tetap yang mengalir kecuali ada lintasan penghantar tertutup, meskipun ggl tetap bisa terinduksi.
• Mencampuradukkan kaidah tangan kanan untuk arah medan magnet dengan kaidah tangan kanan untuk gaya pada muatan yang bergerak.
• Menganggap hukum Lenz terpisah dari hukum Faraday. Dalam praktiknya, hukum ini adalah bagian penentu arah dari hukum Faraday.

Di Mana Hukum Lenz Muncul

Hukum Lenz digunakan pada generator, transformator, induktor, pengereman arus eddy, kompor induksi, dan banyak soal dasar elektromagnetisme.

Hukum ini juga menjaga agar soal induksi tetap konsisten secara fisik. Efek induksi tidak dapat memperkuat perubahan fluks tanpa sumber energi, jadi tanda dari hukum Lenz itu penting.

Coba Kasus Serupa

Coba versi Anda sendiri dengan membalik gerak pada contoh tadi: gunakan loop dan magnet yang sama, tetapi biarkan magnet bergerak menjauh dari loop. Tentukan apakah fluks bertambah atau berkurang, lalu prediksi arah arus sebelum memeriksanya dengan kaidah tangan kanan.