Gaya gerak listrik

Listrik dan Magnet
Artikel ini merupakan bagain dari seri
Michael Faraday. Bapak kelistrikan dunia, dan sosok penting pada ilmu kemagnetan. Buku rujukan
Statika listrik Muatan listrik Medan listrik Insulator Konduktor Ketribolistrikan Induksi Listrik Statis Hukum Coulomb Hukum Gauss Fluks listrik / energi potensial Momen polaritas listirk
Statika magnet Hukum Ampere Medan magnet Magnetisasi Fluks magnetik Kaidah tangan kanan Kaidah tangan kiri Hukum Biot–Savart Hukum magnet Gauss Momen polaritas magnetik Gaya gerak magnet
Dinamika listrik Gaya Lorentz Hukum Faraday Hukum Lenz Persamaan Maxwell Medan magnetik listrik Radiasi magnetik listrik
Rangkaian listrik Arus listrik Potensi listirk Tegangan listrik Hambatan Hukum Ohm Hukum Kirchoff Rangkaian seri Rangkaian paralel Arus searah Arus bolak-balik Jembatan Wheatstone Daya listrik Energi listrik Gaya gerak listrik Kapasitansi Induktansi Impedansi
Ilmuwan Ampère Biot Coulomb Davy Einstein Faraday Fizeau Gauss Henry Hertz Joule Lenz Lorentz Maxwell Neumann Ørsted Ohm Tesla Kelvin Volta Weber Poisson Wheatstone
l b s

Gaya gerak listrik, disingkat ggl (bahasa Inggris: electromotive force (emf), dilambangkan ${\mathcal {E}}$ dan diukur dalam volt),^[1] adalah aksi listrik yang dihasilkan oleh sumber non-listrik.^[2] Perangkat yang mengubah bentuk energi lain menjadi energi listrik ("transduser"),^[3] seperti baterai (mengubah energi kimia) atau generator (mengubah energi mekanik),^[2] menghasilkan ggl sebagai keluarannya.^[3] Kadang-kadang analogi dengan "tekanan" air digunakan untuk menggambarkan gaya gerak listrik.^[4] (Kata "gaya" dalam hal ini tidak dalam konteks gaya interaksi antar badan, seperti yang dapat diukur dalam pon atau newton.)

Dalam induksi elektromagnetik, ggl dapat didefinisikan di sekitar loop tertutup konduktor sebagai usaha elektromagnetik yang dilakukan pada muatan listrik (elektron dalam hal ini) jika bergerak sekali mengelilingi loop.^[5] Untuk fluks magnetik yang bervariasi seiring waktu yang menghubungkan suatu loop, medan skalar potensial listrik tidak didefinisikan karena medan vektor listrik yang bersirkulasi, tetapi ggl tetap bekerja yang dapat diukur sebagai potensial listrik virtual di sekitar loop.^[6]

Dalam kasus perangkat dengan dua terminal (seperti sel elektrokimia) yang dimodelkan sebagai rangkaian ekivalen Thévenin, ggl ekuivalen dapat diukur sebagai beda potensial sirkuit terbuka atau "voltase" antara kedua terminal. Perbedaan potensial ini dapat menggerakkan arus listrik jika sirkuit eksternal terpasang ke terminal.

Ikhtisar

Perangkat yang dapat menyediakan ggl mencakup sel elektrokimia, perangkat termoelektrik, sel surya, fotodioda, generator listrik, transformator, dan bahkan generator Van de Graaff.^[6]^[7] Di alam, ggl dihasilkan setiap kali fluktuasi medan magnet terjadi melalui suatu permukaan. Pergeseran medan magnetik bumi selama badai geomagnetik menginduksi arus dalam jaringan listrik ketika garis-garis medan magnet bergeser dan memotong konduktor.

Dalam kasus baterai, pemisahan muatan yang menimbulkan perbedaan tegangan antara terminal dilakukan dengan reaksi kimia pada elektrode yang mengubah energi potensial kimia menjadi energi potensial elektromagnetik.^[8]^[9] Sel volta dapat dianggap memiliki "pompa muatan" berukuran atom pada setiap elektrode, yaitu:^[10]

Sebuah sumber ggl dapat dianggap sebagai sejenis pompa muatan yang bertindak untuk memindahkan muatan positif dari titik potensial rendah melalui interiornya ke titik potensial tinggi. … Dengan cara kimia, mekanis atau lainnya, sumber ggl melakukan usaha dW pada muatan itu untuk memindahkannya ke terminal potensial tinggi. Ggl ℰ dari sumber didefinisikan sebagai usaha yang dilakukan per muatan dq: ℰ = dW/dq.

Dalam kasus generator listrik, medan magnet yang berubah-ubah seiring waktu di dalam generator menciptakan medan listrik melalui induksi elektromagnetik, yang pada gilirannya menciptakan perbedaan tegangan antara terminal generator. Pemisahan muatan terjadi di dalam generator, dengan elektron mengalir menjauh dari satu terminal dan menuju yang lain, sampai, dalam kasus sirkuit terbuka, medan listrik yang cukup menumpuk untuk membuat pemisahan muatan lebih lanjut menjadi tidak mungkin. Sekali lagi, ggl diimbangi oleh tegangan listrik karena pemisahan muatan. Jika beban terpasang, tegangan ini dapat menggerakkan arus. Prinsip umum yang mengatur ggl dalam mesin listrik tersebut adalah hukum induksi Faraday.

Referensi

^ emf. (1992). American Heritage Dictionary of the English Language 3rd ed. Boston:Houghton Mifflin.
^ ^a ^b Stewart, Joseph V. (2001). Intermediate electromagnetic theory. World Scientific. hlm. 389.
^ ^a ^b Tipler, Paul A. (January 1976). Physics. New York, NY: Worth Publishers, Inc. hlm. 803. ISBN 978-0-87901-041-6.
^ Irving Langmuir (1916). "The Relation Between Contact Potentials and Electrochemical Action". Transactions of the American Electrochemical Society. The Society. 29: 175.
^ David M. Cook (2003). The Theory of the Electromagnetic Field. Courier Dover. hlm. 157. ISBN 978-0-486-42567-2. Diarsipkan dari versi asli tanggal 2023-07-29. Diakses tanggal 2019-08-21.
^ ^a ^b Lawrence M Lerner (1997). Physics for scientists and engineers. Jones & Bartlett Publishers. hlm. 724–727. ISBN 978-0-7637-0460-5. Diarsipkan dari versi asli tanggal 2023-07-29. Diakses tanggal 2019-08-21.
^ Paul A. Tipler; Gene Mosca (2007). Physics for Scientists and Engineers (edisi ke-6). Macmillan. hlm. 850. ISBN 978-1-4292-0124-7.
^ Alvin M. Halpern; Erich Erlbach (1998). Schaum's outline of theory and problems of beginning physics II. McGraw-Hill Professional. hlm. 138. ISBN 978-0-07-025707-8.
^ Robert L. Lehrman (1998). Physics the easy way. Barron's Educational Series. hlm. 274. ISBN 978-0-7641-0236-3.
^ Singh, Kongbam Chandramani (2009). "§3.16 EMF of a source". Basic Physics. Prentice Hall India. hlm. 152. ISBN 978-81-203-3708-4.

Bacaan lebih lanjut

George F. Barker, "On the measurement of electromotive force". Proceedings of the American Philosophical Society Held at Philadelphia for Promoting Useful Knowledge, American Philosophical Society. January 19, 1883.
Andrew Gray, "Absolute Measurements in Electricity and Magnetism", Electromotive force. Macmillan and co., 1884.
Charles Albert Perkins, "Outlines of Electricity and Magnetism", Measurement of Electromotive Force. Henry Holt and co., 1896.
John Livingston Rutgers Morgan, "The Elements of Physical Chemistry", Electromotive force. J. Wiley, 1899.
"Abhandlungen zur Thermodynamik, von H. Helmholtz. Hrsg. von Max Planck". (Tr. "Papers to thermodynamics, on H. Helmholtz. Hrsg. by Max Planck".) Leipzig, W. Engelmann, Of Ostwald classical author of the accurate sciences series. New consequence. No. 124, 1902.
Theodore William Richards and Gustavus Edward Behr, jr., "The electromotive force of iron under varying conditions, and the effect of occluded hydrogen". Carnegie Institution of Washington publication series, 1906. LCCN 07-3935
Henry S. Carhart, "Thermo-electromotive force in electric cells, the thermo-electromotive force between a metal and a solution of one of its salts". New York, D. Van Nostrand company, 1920. LCCN 20-20413
Hazel Rossotti, "Chemical applications of potentiometry". London, Princeton, N.J., Van Nostrand, 1969. ISBN 0-442-07048-9 LCCN 69-11985
Nabendu S. Choudhury, 1973. "Electromotive force measurements on cells involving beta-alumina solid electrolyte" Diarsipkan 2023-06-28 di Wayback Machine.. NASA technical note, D-7322.
John O'M. Bockris; Amulya K. N. Reddy (1973). "Electrodics". Modern Electrochemistry: An Introduction to an Interdisciplinary Area (edisi ke-2). Springer. ISBN 978-0-306-25002-6.
Roberts, Dana (1983). "How batteries work: A gravitational analog". Am. J. Phys. 51 (9): 829. Bibcode:1983AmJPh..51..829R. doi:10.1119/1.13128.
G. W. Burns, et al., "Temperature-electromotive force reference functions and tables for the letter-designated thermocouple types based on the ITS-90". Gaithersburg, MD : U.S. Dept. of Commerce, National Institute of Standards and Technology, Washington, Supt. of Docs., U.S. G.P.O., 1993.
Norio Sato (1998). "Semiconductor photoelectrodes". Electrochemistry at metal and semiconductor electrodes (edisi ke-2nd). Elsevier. hlm. 326 ff. ISBN 978-0-444-82806-4.
Hai, Pham Nam; Ohya, Shinobu; Tanaka, Masaaki; Barnes, Stewart E.; Maekawa, Sadamichi (2009-03-08). "Electromotive force and huge magnetoresistance in magnetic tunnel junctions". Nature. 458 (7237): 489–92. Bibcode:2009Natur.458..489H. doi:10.1038/nature07879. PMID 19270681. Diarsipkan dari versi asli tanggal 2009-03-13. Diakses tanggal 2009-03-10.