Hukum Faraday: Prinsip, Bunyi, Rumus dan Penerapannya

Ilmu fisika telah berkembang pesat. Hal ini terjadi karena adanya hukum ohm untuk mengetahui besar hambatan listrik, hukum coulomb yang menggambarkan kekuatan elektrostatik antara muatan elektrik dan sebagainya. Tak kecuali berperannya hukum faraday. 

Hukum Faraday merupakan hukum yang  berkaitan erat dengan elektrolisis. Hayo, kalian masih ingat kan pembahasan tempo hari tentang sel elektrolisis? Nah, mereka saling berkaitan karena di dalam larutan elektrolit terdapat muatan listrik yang dapat diketahui massa zat yang dihasilkannya baik pada batang anode atau katode.

Sejarah Hukum Faraday

Penggubah dunia dalam ilmu pengetahuan yang terukir dalam sejarah sepanjang masa adalah seorang berkebangsaan Inggris bernama Michael Faraday. Beliau dijuluki sebagai “Bapak Listrik” karena sumbangsih pemikirannya mengenai kelistrikan sangat besar. Beliau lahir di desa Newington Butts, pada tanggal 22 September 1791. Lahir dari keluarga miskin dan religius, sehingga ia hanya berkesempatan mengikuti pendidikan formal saja.

Namun, kondisinya itu tidak membuatnya putus asa. Faraday remaja mencoba untuk mencari penghasilan dengan cara menjadi penjual dan penjilid buku. Nah, dari situlah ia mulai membaca buku untuk menambah pengetahuannya. Hingga pada tahun 1812, Faraday turut menghadiri kelas Humphry Davy tak lain lagi sebagai pijakan awal untuk penemuan barunya.

Setelah kelas selesai, Faraday berinisiatif mengirimkan buku catatan yang ia tulis kepada Davy.Ternyata, Humphry Davy memberi tanggapan positif, sehingga beliau berhasil menjadi asistennya di Royal Institution pada tahun 1813. Bertahun-tahun mengabdi sebagai ilmuwan, bereksperimen dengan ilmu sains adalah makan sehari-harinya. Prestasi yang beliau ukir sangat luar biasa. 

Tak hanya itu, ia turut serta dalam mempopulerkan ilmu pengetahuan kepada masyarakat awam di kala itu. Dengan kemampuan analisa dan pendekatan rasional yang sederhana, karirnya sebagai peneliti pun berkembang pesat. Di umurnya yang ke-40 tahun tepatnya tepatnya pada tahun 1831, beliau berhasil menemukan teori elektromagnetik.

Apa itu elektromagnetik? Elektromagnetik merupakan sejenis medan magnet yang berasal dari kumparan yang dialiri arus listrik. Rupanya pemikirannya tidak berhenti sampai situ saja, beliau menemukan adanya hubungan antara kuantitas jumlah listrik dengan massa zat pada konsep elektrokimia.

Peraga sederhananya yakni menggunakan cincin induksi sebagai trafo elektronik pertama, sementara itu percobaan kedua ia berhasil menemukan induksi magnet listrik dengan arus listrik yang stabil.  

Penemuan inilah yang menjadi cikal bakal penemuan listrik modern, generator listrik dan transformator. Tak selang lama kemudian, kesehatannya memburuk karena mengalami gangguan syaraf. Namun, statusnya sebagai dosen kala itu tak membuatnya lepas dari tanggung jawab.  Tepatnya pada usianya yang sudah senja yakni 75 tahun, akhirnya beliau wafat serta dimakamkan di Pemakaman Highgate London Utara. 

Baca Juga: Apa Itu Gelombang Elektromagnetik? Yuk, Pelajari di Sini!

Prinsip Hukum Faraday

Sebelum mengenal prinsip hukum faraday, kita perlu mengetahui arti hukum faraday. Melansir sampoerna academy, Hukum Faraday merupakan  aturan yang memuat penjelasan tentang hubungan antara massa zat yang terdapat dalam elektrode (anoda dan katoda) yang berasal dari suplai elektrolisis. 

Michael Faraday berkeyakinan bahwa selama proses elektrolisis terjadi, setiap atom berasal dari satu mol elektron. Alhasil terbentuknya konstanta yang berfungsi untuk menghitung besaran muatan yang terdapat di dalam satu mol elektron. 

Konstanta Faraday tersebut berguna dalam perhitungan stoikiometri. Lalu untuk simbolnya berupa letter “F” yang berarti L/Mol. dan mempunyai nilai (6,02214 x 10^23 elektron/mol) x (1,6022 x 10^-19 C/elektron) yakni  96.500 C. 

Hukum Faraday ini kental sekali dengan bagaimana kemampuan medan magnet dalam berinteraksi dengan rangkaian listrik. Tak hanya itu, ia berguna dalam perhitungan untuk mengukur gaya gerak listrik atau induksi elektromagnetik. 

Bunyi Hukum Faraday

Adapun bunyi hukum faraday yang perlu kalian ketahui yaitu bunyi Hukum Faraday 1 dan Hukum Faraday 2. 

Bunyi hukum Faraday 1

“Massa zat yang dilepaskan selama proses elektrolisis berbanding lurus dengan jumlah listrik yang digunakan”

Bunyi hukum Faraday 2

“Massa zat yang dilepaskan pada elektrolisis berbanding lurus dengan massa ekuivalen zat tersebut”

Rumus Hukum  Faraday

Selanjutnya kita akan mengetahui rumus hukum Faraday 1 yang menerangkan bahwa massa zat berbanding lurus dengan jumlah listrik yang digunakan.

Rumus Hukum Faraday 1

G\approx Q atau G\approx I.t

Keterangan:

G = massa dari proses elektrolisis (gram)

I =arus listrik (A)

Q = muatan listrik dalam sel (\varOmega)

t = waktu (s)

Dari rumus di atas, didapatkan bahwa suatu massa zat (W) yang terlarut akan berbanding lurus dengan muatan listrik yang dinyatakan dengan simbol (Q).  Dengan kata lain, bertambahnya massa zat akan mempengaruhi jumlah peningkatan muatan listrik. 

Rumus Hukum Faraday 2

Massa zat(w)\approx </span><span style="font-weight: 400">massa ekivalen zat(ME)

Sedangkan untuk mencari nilai massa ekivalen zat adalah dengan membagikan atom relatif (Ar) dengan bilangan oksidasi suatu atom.  

Massa ekivalen zat (ME) = ArBilangan Oksidasi

Berdasarkan penjelasan bunyi hukum Faraday 2, menerangkan bahwa suatu massa zat berbanding lurus dengan massa ekuivalen (ME). Sehingga massa zat tersebut mempunyai nilai yang setara dengan massa ekivalen zat tersebut. 

Penerapan Hukum Faraday di Kehidupan Sehari-Hari

Penerapan hukum dapat kalian jumpai di lingkungan sekitar kita. Berikut ini adalah contoh penerapannya.

Generator Listrik

Prinsip dari hukum Faraday pada generator listrik adalah menghasilkan arus listrik yang memadai melalui peristiwa induksi elektromagnetik. Kumparan kawat yang berfungsi sebagai medan magnet akan menghasilkan perubahan fluks magnetik sehingga hantaran arus listrik berhasil terjadi. 

Mikrofon

Mikrofon bisa berfungsi karena adanya perubahan energi listrik menjadi energi suara. Energi suara berasal dari sinyal listrik serta gelombang suara tersebut mengalami getaran mekanik. Getaran tersebut akan mengubah fluks magnetik dalam kumparan. 

Transformator

Pengimplentasian hukum Faraday selanjutnya adalah transformator. Alat tersebut adalah semacam perangkat untuk mengubah tingkatan tegangan listrik. Peranti ini bekerja berdasarkan prinsip induksi elektromagnetik. 

Motor Listrik

Siapa sih yang nggak tau motor listrik? Motor listrik memakai listrik sebagai bahan bakarnya. Salah satu cara untuk mengurangi efek negatif dari polusi udara ini memang memiliki harga relatif mahal. Prinsip atau cara kerja dari motor listrik ini adalah arus listrik yang mengalir dalam kumparan sebagai medan magnet ini akan menghasilkan gaya yang mendorong rotasi motor. 

Baca Juga: Mengenal Elektron Valensi Beserta Penjelasannya

Kesimpulan

Michael Faraday adalah seorang ilmuwan berkebangsaan Inggris yang mencetuskan hukum Faraday. Beberapa catatan tentang rekam hidupnya berperan penting dalam kemajuan ilmu pengetahuan terapan. Kontribusinya yang kental terhadap bidang kelistrikan membuatnya dijuluki sebagai “Bapak Listrik”.  Salah satu hasil eksperimennya yaitu elektrolisis membawa dampak positif dalam terciptanya alat-alat yang mempermudah kehidupan manusia. 

Akhirnya kita sampai juga di pembahasan terakhir. Bagaimana nih kawan literasi? Sudah paham tentang hukum faraday beserta penjelasannya, ya. Sudah sepantasnya kita mencontoh semangat beliau dalam proses belajar kita, sehingga karya yang kita hasilkan dapat berguna bagi masyarakat . 

Sampai jumpa dan semoga bermanfaat ya, kawan literasi!