Hukum Faraday

Pengertian dan Bunyi hukum Faraday 1 dan 2☑️ Rumus (persamaan), Contoh Soal dan pembahasan hukum Faraday 1 dan 2 lengkap☑️

Seorang ilmuwan yang berasal dari Inggris bernama Michael Faraday menemukan sebuah hukum yang digunakan dalam ilmu kimia dinamakan Hukum Faraday. Hubungan antara penggunaan muatan listrik dan hasil massa zat dalam electrode dijelaskan melalui hukum ini.

Rangkaian listrik yang berinteraksi dengan medan magnet dapat diprediksi menggunakan Hukum Faraday dengan tujuan menimbulkan suatu fenomena terkait induksi elektromagnetik atau gaya terkait gerak listrik.

Melalui artikel ini, tim wikielektronika.com akan mengulas secara detail mengenai bunyi hukum faraday 1 dan 2, rumus dan juga contoh soal lengkap dengan jawaban pembahasannya.

Pengertian Hukum Faraday

Dalam ilmu elektronika, hukum Faraday adalah ketetapan yang mengatur tentang dasar elektromagnetisme dalam memprediksi bagaimana medan magnet berinteraksi dengan rangkaian listrik untuk menghasilkan gaya gerak listrik (induksi elektromagnetik).

Hukum Faraday menyatakan bahwa arus listrik akan diinduksi dalam konduktor yang terkena medan magnet yang berubah. Arah aliran arus ini dapat ditentukan dengan menggunakan Fleming’s right-hand rule.

Hukum induksi Faraday juga menjelaskan bagaimana prinsip kerja sebuah transformator, motor, generator, dan induktor. Michael Faraday melakukan experimen menggunakan magnet dan kumparan.

Hukum ini banyak sekali diterapkan dalam disiplin ilmu kimia maupun fisika. Penemu hukum ini bernama Michael Faraday. Beliau merupakan seorang ilmuwan yang berasal dari Inggris.

Selama percobaan, Michael Faraday menemukan bagaimana EMF diinduksi dalam sebuah kumparan ketika fluks yang melewati kumparan berubah.

Melalui hukum ini, hal-hal terkait elektromagnetisme bisa dipelajari dengan lebih mudah. Berikut beberapa penjelasan definisi dari hukum Faraday :

• Hukum Faraday merupakan sebuah prinsip dasar yang digunakan dalam operasi induktor, transformator, serta beragam tipe generator listrik, solenoid, dan motor listrik. Michael Faraday sendiri bekerja di bidang elektrolisis dan menemukan hukum ini sebagai sebuah ilmu untuk mempelajari dasar elektromagnetisme. Makna elektromagnetisme adalah proses terkait perubahan kimia yang menghasilkan aliran arus listrik ataupun sebaliknya.
• Pada mulanya, Michael Faraday yang lahir pada tanggal 22 September 1791 di Inggris tepatnya Newinton Butts mendapatkan julukan Bapak Listrik. Michael Faraday juga ahli di bidang fisika karena mempelajari berbagai aspek kualitatif dan kuantitatif dari sebuah elektrolisis.
• Hukum Faraday tersebut menemukan sebuah hubungan antara jumlah penggunaan listrik dengan hasil dari massa zat. Pemahaman hukum ini biasanya digunakan dalam istilah satu Faraday dan mol elektron. Makna 1 Faraday sama dengan 1 mol elektron. Di dalam 1 faraday atau 1 mol elektron terdapat muatan listrik yang berjumla 96.500 coulumb.

Hukum faraday memiliki keterikatan dengan induksi elektromagnetik. Setiap kali sebuah konduktor ditempatkan dalam medan magnet yang bervariasi, maka gaya gerak listrik akan diinduksi.

Bunyi Hukum Faraday

Hukum Faraday sendiri terdiri dari dua jenis. Setiap jenisnya memiliki bunyi yang berbeda dengan rumus yang berbeda pula. Michael Faraday menamakan hukum yang ia temukan ke dalam tipe Hukum Faraday 1 dan Hukum Faraday 2.

Bunyi Hukum Faraday 1 :

Bunyi Hukum Faraday 1 menyatakan bahwa “Massa zat yang dihasilkan (w) pada elektrolisis berbanding lurus dengan jumlah muatan listrik yang digunakan (Q).”.

Untuk Hukum Faraday 1 sendiri menggunakan satuan Q sebagai muatan listrik yang ada dalam elektron, w sebagai massa zat, t sebagai waktu dengan satuan detik dan i sebagai arus listrik dengan satuan ampere. Inilah bunyi Hukum Faraday 1 :

• Massa zat (w) yang merupakan hasil dari elektrode berlangsung saat proses elektrolisis memiliki perbandingan yang lurus dengan penggunaan muatan listrik (Q).
• Hasil kali antara selang waktu (t) dan kekuatan arus listrik (i) adalah sama dengan jumlah pemakaian muatan listrik (Q).

Pada hukum faraday 1 ini, setiap perubahan medan magnet pada kumparan kawat akan menyebabkan ggl diinduksi dalam kumparan. Peristiwa inilah yang dinamakan GGL Induksi.

Bunyi Hukum Faraday 2 :

Bunyi Hukum Faraday 2 menyatakan bahwa “Massa zat yang dihasilkan (w) pada elektrolisis berbanding lurus dengan massa ekuivalen zat (Me) tersebut.”

Selain Hukum Faraday 1, Michael Faraday juga menciptakan Hukum Faraday 2 dengan menggunakan satuan ME sebagai massa untuk ekivalen zat dan w sebagai massa zat.

Sementara itu, ME merupakan muatan ion atau biloks atau Ar. Rumus yang digunakan dalam Hukum Faraday 2 berbeda dengan Hukum Faraday 1. Berikut bunyi Hukum Faraday 2 :

• Hasil dari massa zat di dalam sebuah elektrode yang berlangsung saat proses elektrolisis memiliki perbandingan yang lurus dengan jumlah massa dari sebuah ekivalen zat.
• Massa dari ekivalen zat tersebut merupakan Ar atau massa atom yang relatif dimana Ar tersebut dibagi ke dalam perubahan terhadap bilangan oksidasi maupun muatan ion.

Rumus Hukum Faraday

Hukum Faraday sendiri dibagi menjadi Hukum Faraday 1 dan Hukum Faraday 2 dengan rumus yang berbeda-beda. Muatan yang digunakan dalam Hukum Faraday 1 ada selang waktu (t), jumlah penggunaan listrik (Q), dan valensi zat (n).

Selain itu, ada lagi jumlah kekuatan arus listrik (i), massa ekivalen zat (e), dan massa atom relatif (Ar). Untuk rumusnya sendiri bisa anda lihat pada ulasan dibawah ini.

Rumus Hukum Faraday 1 :

w ≈ Q

Artinya, jumlah muatan listrik yang digunakan (Q) sama dengan hasil kali antara kuat arus listrik (i) dan selang waktu (t). Sehingga diperoleh persamaan :

Q = i x t

Dengan ketetapan 1 mol elektron sama dengan 1 Faraday yang memiliki muatan listrik sebesar 96.500 Coulomb. Hubungan tersebut dapat dirumuskan dengan :

Q = n_e × F

w ≈ I x ta

W = e x F = e x i x t : 96500 = Ar x I x t : (n x 96500)

Dimana,

• Q = Muatan listrik dalam elektron
• e = massa ekivalen zat
• i = kuat arus listrik (Ampere)
• n = valensi zat
• W = massa zat (gram)
• t = waktu (detik)
• Ar = massa atom relatif

Rumus Hukum Faraday 2 :

Ada juga Hukum Faraday 2 dengan rumus yang berbeda dengan Hukum Faraday 1 dengan massa ekivalen zat (ME) dan massa zat (w). Massa ekivalen (ME) suatu zat merupakan hasil dari perhitungan massa atom relatif (Ar) dibagi dengan perubahan bilangan oksidasinya atau muatan ionnya. Dimana rumusnya adalah :

W = ME

W1/ W2 = e1/ e2

Dimana,

• w     = massa zat
• ME = massa ekivalen zat
• ME = Ar/biloks

Hubungan Rumus Hukum Faraday 1 dan 2 :

Contoh Soal Hukum Faraday 1 dan 2

Hukum Faraday 1 dan 2 diterapkan dalam beberapa soal di mata pelajaran atau mata kuliah fisika dan kimia. Soal-soal dapat diselesaikan dengan menerapkan rumus yang tepat. Tingkat kesukaran soal tergantung dengan banyaknya muatan yang digunakan.

Contoh Soal 1:

1. Hitunglah massa tembaga yang dapat dibebaskan oleh arus 10 amper yang dialirkan selama 965 detik ke dalam larutan CuSO₄ (Cu = 63,5)

Pembahasan :

Cu di endapkan di katoda sehingga kita gunakan rumus berikut,

Contoh Soal 2:

2. Pada elektrolisis larutan CuSO4, sel dialiri arus sebesar 772 A selama 100 detik. Hitunglah massa endapan Cu dan volume O2 yang dihasilkan pada elektrolisis pada keadaan RTP! (Ar Cu = 63,5)!

Pembahasan :

Contoh Soal 3 :

3. Lelehan Al2O3 dielektrolisis dengan dialiri arus sebesar 100 A. Berapakah massa alumunium yang diperoleh jika elektrolisis terjadi selama 200 detik? (Ar Al = 27)

Pembahasan :

Nilai biloks atau valensi dihitung dalam jumlah 1 mol. Satu mol Al dihasilkan oleh katoda, dengan valensi 3 elektron. Sehingga massa alumunium yang dihasilkan adalah,

Penerapan Hukum Faraday

Hukum Faraday adalah salah satu hukum elektromagnetisme yang paling dasar dan penting. Hukum ini menemukan aplikasinya di berbagai sektor besar seperti industri mesin listrik, industri medis, maupun otomotif. Berikut beberapa contoh penerapan hukum Faraday dalam kehidupan sehari hari.

• Contoh Penerapan Hukum Faraday Fisika

Hukum Faraday digunakan dalam ilmu fisika untuk pembelajaran di universitas maupun sekolah. Penerapan dalam ilmu fisika dapat dilihat dari kehidupan sehari-hari.

Hukum Faraday dalam penerapan ilmu fisika menggunakan rumus tertentu yang berbeda dengan rumus yang digunakan dalam ilmu kimia. Contoh penerapannya bisa dilihat dalam pembelajaran ilmu fisika terkait ion, electrode, katode, dan anode.

Yang pertama bisa kita lihat pada alat Transformator daya yang prinsip kerjanya berdasarkan hukum Faraday.

Prinsip kerja dasar generator listrik adalah hukum Faraday tentang Mutual induksi.

Alat alat musik seperti gitar listrik, biola listrik dan masih banyak lagi yang lainnya.

• Contoh Penerapan Hukum Faraday Kimia

Selain diterapkan dalam ilmu fisika, Hukum Faraday juga diterapkan dalam ilmu kimia. Dalam ilmu kimia sendiri biasanya hukum ini digunakan dalam reaksi oksidasi dan reduksi.

Reaksi tersebut digunakan pada proses elektrolisis dimana terjadi aktivitas transfer elektron. Arus listrik atau elektron yang berasal dari luar digunakan untuk pembentukan Cu(s). Contoh penerapannya dapat dilihat dalam pembelajaran ilmu kimia terkait proses reaksi oksidasi dan reduksi.

Kompor induksi yang bekerja berdasarkan prinsip induksi timbal balik. Ketika arus mengalir melalui kumparan kawat tembaga yang ditempatkan di bawah wadah memasak, akan menghasilkan medan magnet yang berubah. Medan magnet bolak-balik ini menginduksi ggl dan karenanya arus dalam wadah konduktif/ panas.

Electromagnetic Flow Meter digunakan untuk mengukur kecepatan fluida tertentu. Ketika medan magnet diterapkan pada pipa berinsulasi listrik di mana cairan mengalir, maka menurut hukum Faraday, gaya gerak listrik diinduksi di dalamnya. GGL induksi ini sebanding dengan kecepatan aliran fluida.

Itulah pengertian Hukum Faraday yang biasanya digunakan dalam ilmu fisika dan ilmu kimia. Michael Faraday sebagai penemu Hukum Faraday membuat rumus tertentu dalam menyelesaikan beragam soal yang dapat diselesaikan menggunakan hukum ini.