Artikel Percobaan Azas Lenz

AZAS LENZ

Oleh :

Shofilia Branchais (15030184025)

Widya Kartikasari (15030184040)

Azkia Nurin Nisa’ (15030184041)

ABSTRAK

Percobaan tentang Azas Lenz ini mempunyai tujuan untuk mengetahui hubungan antara perubahan fluks magnetic dengan arah arus dan ggl induksi. Metode yang dilakukan yaitu dengan merangkai alat lalu mendekatkan salah satu ujung magnet ke kumparan dan mengamati arah jarum galvanometer dengan variabel manipulasi arah kumparan; posisi kutub magnet, variabel kontrol yaitu jumlah lilitan pada kumparan, sedangkan variabel respon yaitu arah jarum galvanometer. Percobaan kedua dilakukan dengan merangkai alat dan menginduksi besi pada kumparan, lalu mengamati arah jarum galvanometer dengan variabel manipulasi yaitu arah arus listrik, variabel kontrol yaitu jumlah lilitan pada kumparan, sedangkan variabel respon yaitu arah jarum galvanometer. Berdasarkan percobaan yang dilakukan, didapat hasil bahwa perubahan fluks magnetik memengaruhi arah arus induksi dan ggl induksi. Medan magnet melewati kumparan menghasilkan perubahan fluks dan mengakibatkan ggl yang berlawanan arah dengan perubahan fluks magnetik awal. Hal ini sesuai dengan Azas Lenz.
Kata kunci : fluks magnetik, arus induksi, ggl induksi, galvanometer.

PENDAHULUAN 

Medan magnet terbentuk karena terjadinya pergerakan sebuah elektron. Medan magnet dapat menimbulkan gaya gerak listrik atau ggl pada sebuah penghantar. Azas tersebut menjadi prinsip generator dan transformator. Sedangkan fluks magnetic merupakan hubungan untar garis gaya magnetik. Perubahan pada fluks magnetik dapat menyebabkan perubahan pada ggl induksi. Untuk lebih mengetahui hubungan antara perubahan flluks magnetik dengan arah arus dan ggl induksi maka dilakukan percobaan tentang Azas Lenz.

DASAR TEORI

Medan magnet adalah daerah yang ada di sekitar magnet dimana objek-objek magnetik lain dapat terpengaruh oleh gaya magnetismenya. Benda magnetik selalu mencoba untuk mengarahkan diri selaras dengan pengaruh medan magnet disekitarnya. Makin kuat daya megnetisme yang dimiliki oleh suatu benda, maka makin luas pula cangkupan medan magnetnya. Keberadaan magnet dapat dilihat dengan perubahan kedudukan serbuk besi sebagaimana percobaan Oersted. Yang kemudian digambarkan menurut kaidah tangan kanan.  Medan magnetik juga terjadi di sekitar kawat berarus listrik sebagaimana percobaan Oersted. Akibat Pengaruh magnetik terhadap benda lain dinamakan Induksi Magnetik. Misal kawat lurus berarus listrik mengalirkan medan magnet yang kuat.
GGL induksi adalah beda potensial yang terjadi pada ujung-ujung kumparan karena pengaruh induksi elektromagnetik. Menurut Faraday, besar GGL induksi pada kedua ujung kumparan sebanding dengan laju perubahan fluks magnetik yang dilingkupi kumparan. Artinya, makin cepat terjadinya perubahan fluks magnetik, makin besar GGL induksi yang timbul.

Hukum Lenz digunakan untuk menentukan arah suatu arus induksi atau GGL induksi (tegangan gerak elektrik induksi). Hukum Lenz menyatakan bahwa arah sebarang efek induksi magnetik adalah sedemikian rupa sehingga menentang penyebab efek itu. Dalam hukum ini, penyebab efek adalah fluks yang berubah-ubah dimana fluks tersebut melalui sebuah rangkaian stasioner yang ditimbulkan oleh sebuah medan magnetik yang berubah-ubah. Selain itu juga dapat dikarenakan gerak konduktor yang membentuk rangkaian. Dan penyebab efek dalam Hukum Lenz dapat berupa penggabungan dari kedua alasan fluks berubah-ubah. Pengubahan fluks dalam sebuah rangkaian stasioner menyebabkan arus induksi menimbulkan medan magnetiknya sendiri. Medan yang ditimbulkan ini berlawanan dengan medan semula. Arus induksi menentang perubahan fluks yang melallui rangkaian tersebut.
Berdasarkan kajian teori di atas, rumusan hipotesis yang dapat kami susun adalah arah arus selalu berlawanan dengan arah jarum galvanometer.

METODE PERCOBAAN

Alat dan Bahan :
Magnet batang
Galvanometer
Kumparan searah jarum jam
Kumparan berlawanan arah jarum jam
Sumber arus searah
Batang besi
Konektor
Rancangan Percobaan :
   

Variabel Percobaan :

Percobaan 1 :
Variabel manipulasi : arah kumparan, posisi kutub magnet
Variabel kontrol : jumlah lilitan pada kumparan
Variabel respon : arah jarum galvanometer

Percobaan 2 :
Variabel manipulasi : arah arus listrik
Variabel kontrol : jumlah lilitan pada kumparan
Variabel respon : arah jarum galvanometer

Langkah Percobaan :
Percobaan pertama dilakukan dengan merangkai alat seperti pada rangkaian percobaan kemudian mendekatkan salah satu ujung magnet ke kumparan dan mengamati aarah jarum pada galvanometer. Mengulangi percobaan tersebut dengan mengubah arah kumparan dan ujung magnet seperti pada rancangan percobaan.
Percobaan kedua dilakukan dengan merangkai alat seperti rancangan percobaan kemudian mendekatkan kumparan L1 dan L2 kemudian menempatkan batang besi di tengah –tengah dua kumparan dengan mengamati jarum galvanometer. Mengulangi langkah tersebut dengan membalik kutub baterai.

DATA DAN ANALISIS

Data
   

 
Analisis
Pada percobaan Azas Lenz untuk mempelajari hubungan antara perubahan fluks magnet dengan arah arus dan ggl induksi. Pada percobaan kali ini pengamat melakukan penelitian atau pengaruh pada arah simpangan jarum galvanometer pada saat batang magnet dimasukkan dan dikeluarkan ada kumparan dengan menggunakan kutub utara dan kutub selatan. Ketika sebuah batang magnet didekatkan pada kumparan, maka pada ujung kumparan akan timbul perubahan medan magnet yang berasal dari batang magnet sehingga akan menimbulkan arus dan menyebabkan jarum pada galvanometer.

Pada percobaan pertama, magnet didekatkan pada kumparan dengan kutub utara yang didekatkan pada kumparan. Jarum galvanometer bergerak ke arah kiri dan arus bergerak ke arah kanan. Ketika magnet dijauhkan dari kumparan, jarum galvanometer bergerak ke arah kanan, dan arus bergerak ke kiri.

Pada percobaan kedua, magnet didekatkan pada kumparan dengan kutub selatan yang lebih dulu mendekati kumparan. Akibatnya terlihat jarum galvanometer menyimpang ke arah kanan dan menunjukkan arus mengarah ke kiri. Ketika magnet dijauhkan dari kumparan, jarum galvanometer menyimpang ke kiri maka arah arus ke arah kanan.

Pada percobaan ketiga, kumparan dibalik dari keadaan semula menjadi berlawanan arah jarum jam kemudian magnet didekatkan kekumparan dengan kutub utara yang lebih dulu mendekati kumparan. Jarum galvanometer bergerak atau menyimpang ke arah kanan maka arah arus bergerak ke arah kiri. Ketika magnet dijauhkan dari kumparan, jarum galvanometer menyimpang ke arah kiri, maka arus bergerak ke arah kanan.

Pada percobaan keempat, magnet didekatkan ke kumparan dengan kutub selatan yang didekatkan lebih dulu mengakibatkan jarum galvanometer menyimpang ke arah kiri maka arus bergerak ke arah kanan. Ketika megnet dijauhkan dari kumparan, jarum galvanometer menyimpang ke arah kanan maka arus bergerak ke arah kiri.

Pada percobaan kelima, dua buah kumparan disatukan dengan batang besi agar menjadi besi bermagnet dengan juga menggunakan arus DC untuk menginduksi besi. Ketika telah dirangkai, terlihat jarum galvanometer menyimpang ke kiri, dan arus bergerak ke kanan.

Pada percobaan keenam, sama halnya seperti pada percobaan  kelima namun baterai dibalik unutuk mengubah arus. Setelah dirangkai seperti rancangan percobaan, jarum galvanometer menyimpang ke arah kanan dan arus bergerak ke arah kiri.    

DISKUSI

Arah Pada percobaan Azas Lenz, arah simpangan jarum galvanometer menunjukkan arah electron, dan arus listrik dapat ditentukan karena arah elektron berlawanan arah dengan arah arus listrik. Dalam percobaan pertama sampai keempat, untuk memudahkan penentuan arah simpangan disarankan untuk mendekatkan dan menjauhkan magnet batang ke kumparan dengan cepat, karena simpangan pada galvanometer akan besar ketika magnet didekatkan dengan gerakan yang cepat. Pada percobaan kelima dan keenam, besarnya simpangan akan jelas terlihat dengan menggunakan baterai yang lebih banyak.

Setelah melakukan percobaan, diketahui bahwa magnet yang didekatkan atau dijauhkan dari kumparan akan menghasilkan arus yang mengalir yang ditandai dengan menyimpangnya jarum galvanometer yang berarti ada arus yang berlawanan arah dengan elektron atau jarum galvanometer. Perpindahan muatan listrik terjadi karena adanya beda potensial yang disebut ggl induksi dengan arah arus listrik yang disebut arus listrik induksi. Hal ini sesuai dengan Azas Lenz dan kaidah tangan kanan dimana ibu jari sebagai arah kutub utara dan jari-jari yang lain menunjukkan arah arus.  

KESIMPULAN

Setelah melakukan percobaan Azas Lenz dapat disimpulkan bahwa apabila magnet batang didekatkan pada kumparan akan timbul ggl yang menghasilkan arus induksi dalam suatu kumparan. Arus induksi tersebut mengakibatkan medan megnetik sehingga arah arus berlawanan dengan arah fluks magnetik yang dapat diamati dengan penyimpangan jarum galvanometer.

DAFTAR PUSTAKA

Giancoli. 2001. FISIKA Jilid 2 Edisi Kelima. Jakarta : Erlangga.
Haliday. 2010. Fisika Dasar Jilid 2 Edisi Ketujuh. Jakarta : Erlangga
Tipler. 2001. FISIKA Untuk Sains dan Teknik Jilid 2 Edisi Ketiga. Jakarta : Erlangga.
Tim Fisika Dasar II. 2016. Panduan Praktikum Fisika Dasar II. Surabaya: UNESA Press

Laporan Praktikum Phet Gelombang

PENGARUH PANJANG TALI, MASSA, SUDUT SIMPANGAN AWAL BANDUL, GAYA GESEK TERHADAP PERIODE DAN PERGERAKAN OSILASI BANDUL

ABSTRAK

Tujuan dari percobaan ini yaitu untuk mengetahui pengaruh panjang tali, sudut awal, massa bandul, dan gaya gesek terhadap periode ayunan bandul dan pergerakan ayunan bandul. Metode percobaan yaitu menentukan panjang tali pada bandul 1 dan bandul 2 dan massa kedua bandul dibuat sama kemudian menggerakkan bandul pada setiap sudut tertentu (pada percobaan ini 5°, 10°, 15°, 20°, 25°) dan memulai penghitung periode. Saat bandul bergerak diberi kondi tanpa gaya gesek, ada gaya gesek, dan diberi banyak gaya gesek. Menentukan periode bandul di setiap sudut yang ditentukan serta memperhatikan pergerakan bandul ketika diberi gaya gesek. Dan pada percobaan kedua melakukan hal yang sama namun memanipulasi massa bandul. Setelah melakukan percobaan didaptkan hasil bahwa semakin besar sudut awal simpangan makasemakin besar pula periode gerakan bandul, gaya gesek dapat memperlambat gerakan osilasi bandul, semakin panjang tali bandul maka semakin besar pula periode pergerakan bandul, massa tidak mempengaruhi periode pergerakan bandul.

PENDAHULUAN

Gerak ayunan bandul sederhana berkaitan dengan panjang tali, sudut awal, massa bandul, amplitudo dan periode ayunan. Panjang tali yang digunakan untuk mengikat bandul merupakan tali tanpa massa dan tak dapat mulur. Dan bandul yang digunakan dianggap sebagai massa titik. Jika tidak ada gesekan maka suatu ayunan akan terus berosilasi tanpa berhenti. Namun kenyataannya jika kita mengayunkan bandul, setelah sekian lama amplitudo osilasi berkurang dan akhirnya akan berhenti. Hal ini dikatakan sebagai osilasi teredam dikarenakan adanya gesekan. Banyak hal yang menarik dan rumit dari gerak ayunan sederhana jika teori dibandingkan dengan hasil eksperimen.

Terkait dengan studi literatur maka dilakukan pengamatan dan pembandingan eksperimen dengan teori, yaitu mencari pengaruh panjang tali, sudut simpangan awal, dan massa bandul terhadap nilai periode ayunan serta mengamati pergerakan bandul saat teredam gaya gesek.

DASAR TEORI

Gerak harmonik sederhana adalah gerak bolak – balik benda melalui suatu titik keseimbangan tertentu dengan banyaknya getaran benda dalam setiap sekon yang selalu konstan. Gerak Harmonik Sederhana dapat dibedakan menjadi 2 bagian, yaitu (1) Gerak Harmonik Sederhana (GHS) Linier, misalnya penghisap dalam silinder gas, gerak osilasi air raksa/ air dalam pipa U, gerak horizontal / vertikal dari pegas, dan sebagainya; (2) Gerak Harmonik Sederhana (GHS) Angular, misalnya gerak bandul/ bandul fisis, osilasi ayunan torsi, dan sebagainya.

 Sebuah bandul adalah massa (m) yang digantungkan pada salah satu   ujung tali dengan panjang l dan membuat simpangan dengan sudut kecil. Gaya yang menyebabkan bandul ke posisi kesetimbangan dinamakan gaya pemulih yaitu dan panjang busur adalah Kesetimbangan gayanya. Bila amplitudo getaran tidak kecil namun tidak harmonik sederhana sehingga periode mengalami ketergantungan pada amplitudo dan dinyatakan dalam amplitudo sudut.

Periode adalah selang waktu yang diperlukan oleh suatu benda untuk melakukan satu getaran lengkap. Getaran adalah gerakan bolak-balik yang ada di sekitar titik keseimbangan di mana kuat lemahnya dipengaruhi besar kecilnya energi yang diberikan. Satu getaran frekuensi adalah satu kali gerak bolak-balik penuh. Satu getaran lengkap adalah gerakan dari a-b-c-b-a.

METODE PERCOBAAN

Media Percobaan : Phet Simulation

Variabel Percobaan

Ø  Percobaan 1

Variabel Manipulasi : sudut simpangan, panjang tali

Variabel kontrol : massa

Variabel Respon : periode

Ø  Percobaan 2

Variabel Manipulasi : sudut simpangan, massa

Variabel kontrol : panjang tali

Variabel Respon : periode

Langkah Percobaan

Ø  Percobaan 1

Menentukan panjang tali pada bandul 1 dan bandul 2 dan massa kedua bandul dibuat sama kemudian menggerakkan bandul pada setiap sudut tertentu (pada percobaan ini 5°, 10°, 15°, 20°, 25°) dan memulai penghitung periode. Saat bandul bergerak diberi kondi tanpa gaya gesek, ada gaya gesek, dan diberi banyak gaya gesek. Menentukan periode bandul di setiap sudut yang ditentukan serta memperhatikan pergerakan bandul ketika diberi gaya gesek.

Ø  Percobaan 2

Menentukan massa bandul 1 dan bandul 2 dan panjang tali kedua bandul dibuat sama kemudian menggerakkan bandul pada setiap sudut tertentu (pada percobaan ini 5°, 10°, 15°, 20°, 25°) dan memulai penghitung periode. Saat bandul bergerak diberi kondi tanpa gaya gesek, ada gaya gesek, dan diberi banyak gaya gesek. Menentukan periode bandul di setiap sudut yang ditentukan serta memperhatikan pergerakan bandul ketika diberi gaya gesek.

HASIL PERCOBAAN dan PEMBAHASAN

Ø  Percobaan 1

Variabel Manipulasi : sudut simpangan, panjang tali

Variabel kontrol : massa

Variabel Respon : periode

keterangan	sudut	Periode (s)
		Bandul 1 (2 m)	Bandul 2 (1 m)
Tanpa gaya gesek	5°	2,8381	2,4575
	10°	2,8422	2,4614
	15°	2,8495	2,4673
	20°	2,8586	2,4756
	25°	2,871	2,4863
Ada gaya gesek	5°	2,8378	2,4575
	10°	2,8416	2,4608
	15°	2,8465	2,4665
	20°	2,8575	2,4724
	25°	2,8653	2,4761
Ada banyak  gaya gesek	5°	2,8443	2,4588
	10°	2,8457	2,4605
	15°	2,8481	2,4627
	20°	2,8475	2,466
	25°	2,8495	2,473

Ø  Percobaan 2

Variabel Manipulasi : sudut simpangan, massa

Variabel kontrol : panjang tali

Variabel Respon : periode

keterangan	sudut	Periode (s)
		Bandul 1 (1 kg)	Bandul 2 (0,5 kg)
Tanpa gaya gesek	5°	2,8382	2,8382
	10°	2,8423	2,8423
	15°	2,849	2,849
	20°	2,8586	2,8586
	25°	2,871	2,8709
Ada gaya gesek	5°	2,8378	2,8378
	10°	2,8416	2,841
	15°	2,848	2,8483
	20°	2,8571	2,8575
	25°	2,8687	2,868
Ada banyak  gaya gesek	5°	2,8443	2,8443
	10°	2,8457	2,8446
	15°	2,8475	2,8477
	20°	2,851	2,8515
	25°	2,8558	2,8552

Dari kedua percobaan tersebut, sudut simpangan mempengaruhi periode bandul dimana semakin besar sudut simpangan pada bandul maka periode bandul juga bertambah besar pula. Maka sudut persimpangan berbanding lurus dengan periode. Ketika simpangan diperbesar  maka simpangan ke titik setimbang dan ke titik simpangan maksimum di sisi lain akan lebih besar. Dengan demikian, dibutuhkan waktu yang lebih lama sehingga periode akan ikut berubah. 

Selain itu, Adanya gaya gesek juga memperlambat gerakan bandul dimana gaya gesek disini sebagai hambatan dari pergerakan bandul dan tentu mempengaruhi periode dan frekuensi pergerakan bandul. Adanya gaya gesek yang besar mengakibatkan bandul yang diberi usikan sehingga serakan osilasi berkurang dan akhirnya diam. Hal ini tentu juga dipengaruhi gaya gravitasi bumi yang membuat bandul diam. Hal ini disebabkan karena energi mekanik pada bandul berkurang akibat adanya gaya gesek maka jika dibiarkan gerak osilasi akan berhenti akibat adanya redaman dari gaya gesek ini. Sebaliknya jika tanpa adanya gaya gesek di sekitar bandul maka bandul akan bergerak stabil, namun hal ini tentu tidak dapat ditemukan di kehidupan sehari-hari karena kenyataannya tentu minimal ada gaya gesek udara di sekitar kita. Pada setiap getaran, banyaknya getaran yang terjadi berhubungan dengan waktu getaran yang diperlukan untuk melakukan satu getaran. Semakin banyaknya getaran dalam satu sekon (frekuensi),  semakin kecil waktu yang diperlukan untuk melakukan satu getaran (periode). Dengan adanya gaya gesek itulah menyebabkan frekuensi getaran pada bandul berkurang dan tentu akan mempengaruhi pula pada periodenya. Hasil percobaan sesuai dengan dengan hal tersebut dibuktikan dengan nilai periode yang semakin berkurang dengan semakin besarnya gaya gesek yang diberikan pada bandul.

Dari percobaan pertama dimana panjang tali sebagai variabel manipulasi dimana bandul satu memiliki panjang tali 2m dan bandul 2 memiiki panjang tali 1m. Dapat diketahui bahwa panjang tali mempengaruhi periode, dimana bandul 1 tali lebih panjang memiliki periode lebih besar dari pada bandul 2 dengngan tali yang lebih pendek. Maka panjang tali berbanding lurus dengan periode bandul. Ketika panjang tali dirubah maka waktu yang diperoleh dalam satu putaran bandul akan semakain cepat.Sehingga dapat disimpulkan semakin rendah tali yang di pakai semakin cepat waktu yang dibutuhkan beban untuk mencapai satu putaran penuh.Kemudian gravitasi akan sangat berpengaruh dalam penentuan jumlah prioda pada bandul.

Dari percobaan kedua dimana massa benda dijadikan sebagai variabel manipulasi, dapat diketahui bahwa massa tidak mempengaruhi periode bandul. Dari tabel hasil percobaan dapat terlihat bahwa tidak terlihat perbedaan antara bandul 1 yang mempunyai massa 1 kg dan bandul 2 yang memiliki massa 0,5 kg. Maka dapat dikatakan bahwa perubahan massa tidak mempengaruhi periode ayunan bandul. Pada percobaan kedua dengan panjang tali yang sama memiliki hasil yang sama pada perhitungan waktu dalam satu putaran bandul. Hal ini disebabkan percepatan yang diberikan pada bandul bernilai sama, begitu pula pada simpangan yang diberikan.

KESIMPULAN

 Berdasakan hasil percobaan bandul yang telah dilakukan maka dapat disimpulkan bahwa semakin besar sudut awal simpangan makasemakin besar pula periode gerakan bandul, gaya gesek dapat memperlambat gerakan osilasi bandul, semakin panjang tali bandul maka semakin besar pula periode pergerakan bandul, massa tidak mempengaruhi periode pergerakan bandul.

DAFTAR PUSTAKA

Ginting, H P M. 2013. Laporan Fisika Dasar. http://gintingchemicalengeneeringa2.blogspot.co.id/2013/05/laporan-fisika-dasar_21.html. Diakses 19 Februari 2017. 

Lauren, Selvy. 2013. Getaran dan Gelombang. http://selvylauren38.blogspot.co.id/2013/11/getaran-dan-gelombang.html. Diakses 19 Februari 2017.

Ramlan, Taufik. 2001. Gelombang dan Optik. Bandung. Penerbit UPI.

Viridi, Sparisoma. 2011. Ayunan Sederhana: Pengaruh Panjang Tali, Sudut Awal, dan Massa Bandul terhadap Periode serta Menentukan Konstanta Redaman. Prosiding Simposium Nasional Inovasi Pembelajaran dan Sains 2011 (SNIPS 2011). 22-23 Juni 2011, Bandung, Indonesia. Hal 74-76.