Pengertian Gaya Gerak Listrik (GGL), Manfaat, Cara Memperbesar, Rumus, dan Contoh Soal

Dunia mekanikal elektrikal (ME) tidak terlepas dari mempelajari banyak hal tentang gaya, misalnya gaya gerak listrik (GGL) yang akan dibahas melalui ulasan ini. Pada dasarnya, GGL bersumber pada setiap alat yang memiliki muatan listrik postif dan negatifnya terpisah.

Jadi, alat tersebut memiliki dua ujung yang dinamakan terminal. Muatan negatif berada di terminal positif dan muatan negatif berada di terminal negatif. Bagi yang ingin mengetahui hal-hal salah satu gaya dalam kelistrikan ini, simak ulasan berikut.

Apa itu Gaya Gerak Listrik (GGL)?

Gaya Gerak Listrik (GGL) merupakan beda potensial yang ada di setiap ujung penghantar yang belum diberi arus listrik. GGL juga berupa energi yang disalurkan pada setiap muatan listrik untuk menggerakkan dua kutub generator atau batarai.

Elektron-elektron yang memiliki muatan terus bergerak dari kutub negatif ke kutub positif. Perantaranya adalah komponen konduktor yang berada di luar baterai.

Sejarah GGL

Via wikimedia.org

Ilmuwan Michael Faraday pernah melaksanaan sebuah eksperiman dengan magnet dan kumparan. Ketika kutub utara magnet didekatkan pada kumparan, jarum galvanometer akan membias ke arah kanan. Hal ini juga berlaku sebaliknya ketika magnet dalam di dalam kumparan yang didekatkan.

Maka, jarum dala galvanometer tidak akan membias atau bergerak sama sekali. Eksperimen ini membuktikan adanya peristiwa induksi elektromagnetik atau munculnya arus listrik. Nah, beda potensial yang ditimbulkan setiap ujung kumparan dikenal sebagai GGL induksi.

Perlu diketahui bahwa jarum galvanometer juga bergerak ketika magnet dijauhkan dari kumparan. Namun, arah pembiasan jarum galvanometer berkebalikan dengan arah penyimpangan ketika jarum diletakkan pada kumparan.

Dari hasil penelitiannya tersebut, maka diperoleh hasil bahwa GGL induksi bisa mengalami perubahan garis gaya. Hal ini tergantung dari gaya magnet yang melingkupi kumparan di dekatnya.

Manfaat Gaya Gerak Listrik

Induksi elektromagnetik sendiri merupakan perubahan energi gerak menjadi energi listrik. Proses ini biasanya digunakan pada pembangkit energi lstrik, misalnya generator dan dinamo. Pada kedua alat tersebut, di dalamnya terdapat magnet dan kumparan.

Komponen tersebut berputar secara teratur sehingga menimbulkan perubahan garis gaya magnet pada kumparan. Hal ini menyebabkan GGL induksi berubah pada kumparan. Energi magnetik yang disalurkan dinamo dan generatur diubah menjadi energi gerak rotasi.

Dengan demikian, GGL induksi yang dihasilkan dilakukan secara periudik. Artinya, induksi tersebut dilakukan secara berulang dan terus menerus. Adapun manfaat dari GGL bisa ditemui pada alat-alat sebagai berikut.

1. Generator Listrik

Generator listrik merupakan alat yang digunakan untuk mengkoversi energi mekanik menjadi energi listrik. Pada dasarnya, ada dua jenis generator yang sering digunakan, yaitu generator arus searah (DC) dan generator arus bolak-balik (AC).

Adapun cara kerja generator listrik adalah berdasarkan proses induksi elektromagnetik. Caranya adalah dengan memutar kumparan yang ada di magnet generator. Proses ini terjjadi sampai terjadi GGL induksi.

2. Transformator

Benda yang juga disebut sebagai trafo ini merupakan alat untuk mengubah tegangan arus bolak-balik. Proses ini dilakukan berdasarkan proses induksi elektromagnetik. Caranya adalah dengan memindahkan energi listrik dari kumparan primer ke sekunder.

Trafo akan menimbulkan GGL, terutama pada komponen kumparan sekunder. Hal ini karena medan magnet yang berubah-ubah karena adanya arus AC, yaitu pada kumparan primer. Pada kumparan tersbeut, besi lunak diinduksikan dan dimasukkan ke dalam kumparan sekunder.

Proses Terjadinya GGL Induksi

Konsep induksi elektromagnetik dalam ilmu Fisika memang didasari eksperimen yang dilakukan oleh Michael Faraday. Hasil percobaan tersebut membuktikan bahwa magnet yang bergerak di dekat kumparan bisa menimbulkan arus listrik.

Sebenarnya, hasil temuan Faraday merupakan lanjutan eksperimen yang dilakukan Oersted. Ia mengungkapkan bahwa di sekitar kawat yang mengandung arus bisa terjadi medan magnet.

Percobaan dilakukan pada sebuah kumparan kawat solenoide yang disambungkan dengan alat glvanometer. Magnet batang digerakkan di dalam kumparan sehingga menyebabkan jarum galvanometer bergerak dari kanan ke kiri.

Adapun galvanometer sendiri merupakan alat untuk mengecek keberadaan arus listrik pada kawat penghantar. Jarum yang ada di galvanometer menunjukkan besarya arus listrik yang ada di kumparan kawat.

Beda potensial yang timbul akibat gerakan magnet di dalam kumparan disebut GGL (Gaya Gerak Listrik). Hal ini karena adanya proses perubahan fluks magnet atau garis gaua magnet. Terutama ketika magnet tersebut digerakkan keluar masuk kumparan.

Cara Memperbesar GGL Induksi

Seperti yang telah disebutkan di atas, GGL induksi memang memberikan manfaat pada kinerja peralatan elektronik. Lalu, bagaimana cara memperbesar GGL induksi?

Pada dasarnya, GGL induksi pada sebuah kumparan bergantung pada tiga faktor utama, yaitu sebagai berikut.

Banyak lilitan pada kawat
Besarnya medan magnet
Perubahan fluks magnet (garis gaya magnet)

Oleh karenanya dengan mengetaui faktor GGL induksi maka dapat diketahui cara yang bisa dilakukan untuk memperbesar gaya gerak listrik adalah sebagai berikut.

Menambah jumlah lilitan kawat pada kumparan rangkaian. Semakin banyak lilitan, maka GGL induksi yang dihasilkan juga semakin besar.
Memperkuat induksi magnet pada rangkaian, yaitu dengan mengganti magnet lama dengan magnet yang lebih kuat.
Mengubah perubahan fluks magnet jadi lebih besar. Metode ini bisa dilakukan dengan menambah laju gerakan magnet yang lebih kuat.

Rumus GGL

Eksperimen yang dilakukan Faraday mengungkapkan besar GGL berbanding lurus dengan laju perubahan fluks magenetik yang melewati kumparan. Dengan demikian, teori ini bisa diungkapkan dalam rumus sebagai berikut.

Ei = -N ∆ɸ/∆t

Catatan:

N = jumlah lilitan

∆ɸ = fluks magnetik (Wb)

∆t = selang waktu (sekon)

Ei = GGL induksi (Volt)

Contoh Soal GGL

Untuk lebih jelas memahami cara menghitung GGL, Anda bisa melihat contoh soal di bawah ini.

Fluks magnetik sebuah kumparan dengan 60 lilitan dari 2,50 x 10^-4 Wb menjadi 1,25 x 10^-3 Wb. Hitunglah GGL induksi kumparan dalam waktu 0,30 sekon!

Jawab:

Diketahui:

N= 60

ɸ₁= 2,50 x 10^-4 Wb

ɸ₂= 1,25 x 10^-4 Wb

∆t= 0,30 s

Ditanya:

ε =...?

Penyelesaian:

ε = -N ∆ɸ/∆t

= -N(ɸ₁- ɸ₂) /∆t

=-60(2,50 x 10^-4 -1,25 x 10^-3)/0,30

=-0,2 Volt

Nilai GGL negatif menandakan fluks induksi berlawanan arah dengan fluks utama.

Gaya gerak listrik (GGL) memang memberikan manfaat untuk beberapa peralatan listrik di kehidupan manusia. GGL bisa diperbesar dengan beberapa cara sesuai dengan kebutuhannya. Tak heran eksperimen yang dilakukan Faraday memberikan dampak yang cukup besar pada berbagai peralatan listrik.