1. Hukum Faraday
2. Hukum Ampere-Biot-Savart
3. Hukum Lenz
4. Prinsip Konversi Energi Elektromekanik
1. Jika sebuah penghantar memotong garis-garis gaya dari suatu medan
magnetik (flux) yang konstan, maka pada penghantar tersebut akan timbul
tegangan induksi.
2. Perubahan flux medan magnetik didalam suatu rangkaian bahan
penghantar, akan menimbulkan tegangan induksi pada rangkaian tersebut.
Kedua pernyataan beliau diatas menjadi hukum dasar listrik yang
menjelaskan mengenai fenomena induksi elektromagnetik dan hubungan
antara perubahan flux dengan tegangan induksi yang ditimbulkan dalam
suatu rangkaian, aplikasi dari hukum ini adalah pada generator. Gambar 1
akan menjelaskan mengenai fenomena tersebut.
Gambar 1. Hukum Faraday, Induksi Elektromagnetik.
Hukum Ampere-Biot-Savart
3 orang ilmuwan jenius dari perancis, Andre Marie Ampere (1775-1863),
Jean Baptista Biot (1774-1862) dan Victor Savart (1803-1862) menyatakan
bahwa:
“Gaya akan dihasilkan oleh arus listrik yang mengalir pada suatu penghantar yang berada diantara medan magnetik”
Hal ini juga merupakan kebalikan dari hukum faraday, dimana faraday
memprediksikan bahwa tegangan induksi akan timbul pada penghantar yang
bergerak dan memotong medan magnetik. Hukum ini diaplikasikan pada
mesin-mesin listrik, dan gambar 2 akan menjelaskan mengenai fenomena
tersebut.
Gambar 2. Hukum Ampere-Biot-Savart, Gaya induksi Elektromagnetik.
Hukum Lenz
Pada tahun 1835 seorang ilmuwan jenius yang dilahirkan di Estonia, Heinrich Lenz (1804-1865) menyatakan bahwa:
“arus induksi elektromagnetik dan gaya akan selalu berusaha untuk saling meniadakan (gaya aksi dan reaksi)”
Sebagai contoh, jika suatu penghantar diberikan gaya untuk berputar dan
memotong garis-garis gaya magnetik, maka pada penghantar tersebut akan
timbul tegangan induksi (hukum faraday). Kemudian jika pada ujung-ujung
penghantar tersebut saling dihubungkan maka akan mengalir arus induksi,
dan arus induksi ini akan menghasilkan gaya pada penghantar tersebut
(hukum ampere-biot-savart). Yang akan diungkapkan oleh Lenz adalah gaya
yang dihasilkan tersebut berlawanan arah dengan arah gerakan penghantar
tersebut, sehingga akan saling meniadakan.
Hukum Lenz inilah yang menjelaskan mengenai prinsip kerja dari mesin
listrik dinamis (mesin listrik putar) yaitu generator dan motor.
Gambar 3. Hukum Lenz- gaya aksi dan reaksi.
Konversi Energi Elektromekanik
Ketiga hukum dasar listrik diatas terjadi pada proses kerja dari suatu
mesin listrik dan hal ini merupakan prinsip dasar dari konversi energi.
Secara garis besar, elektromekanik dari mesin listrik dinamis
dinyatakan:
“Semua energi listrik dan energi mekanik mengalir kedalam mesin, dan
hanya sebagian kecil saja dari energi listrik dan energi mekanik yang
mengalir keluar mesin (terbuang) ataupun disimpan didalam mesin itu
sendiri, sedangkan energi yang terbuang tersebut dalam bentuk panas”
Sedangkan hukum kekelan energi pertama menyatakan bahwa:
“energi tidak dapat diciptakan, namun dapat berubah bentuk dari satu bentuk energi ke bentuk energi lainnya”
Aplikasi dari 4 dasar prinsip kerja mesin listrik dinamis dan hukum kekalan energi digambarkan sebagai berikut:
Gambar 4. Prinsip Konversi Energi Elektromekanik.
Tanda positif (+) menunjukkan energi masuk, sedangkan tanda negatif (-)
menunjukkan energi keluar. Panas yang dihasilkan dari suatu mesin yang
sedang melakukan proses selalu dalam tanda negatif (-).
Sedangkan untuk energi yang tersimpan, tanda positif (+) menujukkan
peningkatan energi yang tersimpan, sedangkan tanda negatif (-)
menunjukkan pengurangan energi yang tersimpan.
Keseimbangan dari bentuk-bentuk energi diatas tergantung dari nilai efisiensi mesin dan sistem pendinginannya.
sumber: http://iweltriana.blogspot.com/2012/05/hukum-hukum-dasar-listrik.html