Hukum Faraday – Pengertian, Rumus, Bunyi dan Contoh Soal

Posted on

Hukum Faraday – Jika kalian belum mengetahui lebih jelas mengenai hukum faraday, maka pada kesempatan ini rumus.co.id akan menjelaskan pengertian, rumus, bunyi dan contoh soal terkait Hukum Faraday. Silahkan kalian simak penjelasan secara lengkapnya dibawah ini!

Hukum Faraday
Hukum Faraday

Pengertian Hukum Faraday

Hukum Faraday adalah hukum yang mempelajari mengenai dasar “Elektromagnetisme” yang menjelaskan tentang proses arus listrik yang menghasilkan suatu medan magnet dan proses bagaimana suatu medan magnet menghasilkan arus listrik dalam sebuah konduktor. Hukum Faraday lalu dijadikan sebagai prinsip dan dasar oleh sebuah kinerja Induktor, Transformator, Generator Listrik, Selenoid, dan Motor Listrik.

Ilmu yang mempelajari tentang dasar proses kinerja pada suatu arus listrik dan medan magnet sering disebut sebagai Hukum Induksi Elektromagnetik Faraday. Hukum Faraday ini pertama dikemukakan oleh ilmuwan yang bernama Michael Faraday pada tahun 1831. Michael merupakan seorang ilmuwan fisika yang berasal dari Negara Inggris.

Perlu kalian ketahui bahwa pada sebuah Induksi Elektromagnetik, akan terdapat gejala gaya gerak listrik atau disingkat juga dengan istilah (ggl) di sebuah kumparan akibatnya ada suatu perubahan fluks magnetik dalam konduktor. Gejala gaya gerak listrik itu pun akan muncul jika pada konduktornya bergerak secara relatif melintasi bagian medan magnet. Tahukah kamu arti dari fluks pada sebuah kumparan? Fluks adalah jumlah garis gaya yang melintasi luasan didalam suatu bidang yang tegak lurus dilengkapi dengan garis gaya magnetik.

Untuk mengetahui kinerja pada suatu Hukum Faraday, Michael membuat sebuah percobaan Hukum Faraday. Itilah percobaan tersebut ialah “Eksperimen Faraday”. Pada percobaan tersebut, Michael Faraday memakai bahan perantara kumparan dan sebuah magnet yang dikaitkan dengan Galvometer. Pertama-tama, magnet diletakkan dengan jarak yang agak jauh dengan kumparan, sehingga tidak akan ada defleksi yang dihasilkan Galvometer.

Kemudian, kamu akan menemukan jarum yang menunjukkan pada angka 0 dalam Galvometer. Ketika magnet tersebut mulai bergerak masuk pada arah kumparan, jarum pada Galvometer itu akan megikuti gerak menyimpang ke satu arah tertentu. Arah yang selalu dilakukan yaitu arah ke kanan. Saat magnet tersebut didiamkan maka jarum yang berada pada Galvometer pun akan ikut bergerak kembali menuju pada posisi 0. Namun, saat magnet digerakkan dan ditarik ke arah yang jauh dari kumparan maka akan terjadi proses defleksi didalam Galvometer.

Hal itu akan menyebabkan jarum Galvometer yang awal bergerak secara menyimpang ke arah yang berlawanan yakni ke kiri. Ketika magnet didiamkan, maka jarum pada Galvometer akan kembali dalam posisi 0. Proses tersebut pun akan berlaku pada gerakan kumparan. Jika magnet berada didalam posisi yang tetap maka Galvometer akan menunjukkan defleksi dengan cara yang semula.

Dalam percobaan ini, pemakaian Galvometer sangatlah berpengaruh untuk menentukan berjalannya pada percobaan Hukum Faraday. Galvometer adalah alat uji untuk mengetahui ada tidaknya sebuah arus listrik. Dari percobaan Faraday ini kamu bisa mengetahui bahwa semakin cepat perubahan pada medan magnet tersebut maka akan semakin besar juga gaya gerak listrik yang diinduksi oleh kumparan.

Bunyi Hukum Faraday I

“Massa zat yang dihasilkan oleh suatu elektrode selama elektrolisis (G) akan berbanding lurus dengan jumlah muatan listrik yang akan digunakan (Q).”

Secara matematis, hukum Faraday I ditulis dengan persamaan dibawah ini.

G \sim Q

Sebagaimana jumlah pada muatan listrik (Q) itu sama dengan hasil kali dari kuat arus listrik (i) dan juga selang waktu (t),

Q = i × t

G \sim i \times t

Pada massa zat yang dihasilkan selama elektrolisis (G) juga berbanding lurus dari kuat arus listrik (i) dan juga selang waktu (t).

Muatan listrik (Q) yang dipakai pada elektrolisis berbanding lurus dengan jumlah mol elektron yang terlibat dengan reaksi redoks (ne). Secara eksperimen diperoleh bahwa 1 mol elektron mempunyai sebuah muatan listrik sebesar 96.500 coulomb. Nilai muatan listrik elektron ini dinyatakan sebagai konstanta Faraday (F). Jadi, hubungan tersebut bisa dirumuskan sebagai berikut.

Q = ne × F

Hukum Faraday II

“Massa zat yang dihasilkan oleh suatu elektrode selama elektrolisis (G) akan berbanding lurus dengan massa ekivalen zat yang digunakan (Mek).”

Secara matematis, hukum Faraday II ditulis dengan persamaan dibawah ini.

G \sim M_{ek}

Massa ekivalen zat merupakan massa zat yang jumlah mol setara secara stoikiometri pada 1 mol elektron. Massa ekivalen dalam suatu unsur sama dengan massa atom relatif (Ar) dari unsur tersebut dibagi menggunakan perubahan bilangan oksidasi (biloks) yang dialami pada reaksi elektrolisis.

M_{ek} = \frac{A_r}{perubahan biloks}

Berdasarkan dengan konsep stoikiometri dasar terkait hubungan massa (m), jumlah mol (n) dan massa molar (}) sebagai berikut:

m = n \times \}

G = n_e \times M_{el}

G = \frac{Q}{F} \times M_{ek}

G = \frac{i \times t}{F} \times M_{ek}

akan mendapat persamaan di atas yang merupakan sebuah gabungan oleh kedua hukum Faraday, di mana:

G \sim i \times t \times M_{ek}

  • G = massa zat yang telah dihasilkan (gram)
  • Q = muatan listrik (coulomb)
  • i = kuat arus listrik (ampere)
  • t = waktu (sekon)
  • Mek = massa ekivalen zat (gram/mol)
  • F = konstanta Faraday (96.500 coulomb/mol)

Oleh sebab itu, jika diberikan dengan jumlah muatan listrik yang sama, maka perbandingan massa zat-zat yang dihasilkan juga sama dengan perbandingan massa ekivalennya pada masing-masing zat.

G_A : G_B = M_{ek A} : M_{ek B}

Secara sistematis, hubungan di antara jumlah listrik yang dialirkan dengan massa zat yang dihasilkan pada elektrolisis bisa dilihat pada skema gambar dibawah ini.

Hukum Faraday 2
Hukum Faraday 2

Contoh Soal Hukum Faraday

Contoh Soal 1

Pada sebuah proses elektrolisis, larutan tembaga (CuSo4) dialiri dengan arus listrik sebesar 10 ampere selama waktu 965 detik. Jika berat ekuivalen logam tembaga yaitu 63,5 dan berat ekuivalen gas oksigen yaitu 16, hitunglah besaran massa tembaga yang diendapkan pada katoda tersebut!

Pembahasan:
Untuk menghitung suatu besaran massa logam yang dialiri listrik pada saat elektrolisis, persamaan Hukum Faraday I yang dirumuskan yakni Q = i x t bisa diuraikan menjadi m = e x i x t/96.500, dengan melibatkan sebuah massa zat (m) yang dihasilkan pada satuan gram serta berat ekuivalen zat yang bersangkutan (e).

Berdasarkan dengan catatan di atas, maka diketahui bahwa e (Ar/Valensi) tembaga = 63,5; i = 10 ampere; dan t = 965 detik.

Penyelesaian:

mtembaga = e x i x t / 96.500

= 63,5 x 10 x 965 / 96.500

= 31,25 x 0,1

= 3,125 gram

Maka, massa tembaga yang diendapkan pada katoda saat proses elektrolisis berlangsung yaitu 3,125 gram.

Contoh Soal 2

Sejumlah arus bisa mengendapkan 1,56 gram perak dari suatu larutan AgNO3. Jika arus yang sama dialirkan selama waktu yang sama juga pada lelehan AlCl3, berapa gram aluminium yang bisa diendapkan? jawab (Ar Ag = 108; Al = 27)

Jawab:

Massa Al bisa dihitung menggunakan rumus:

G_{Al} : G_{Ag} = M_{ek Al} : M_{ek Ag}

Diketahui GAg = 1,56 g

Setengah dari reaksi reduksi Al dan Ag yaitu:

Al3+ + 3e → Al, sehingga M_{ek Al} = \frac{A_r Al}{perubahan biloks Al}.

M_{ek Al} = \frac{27 g mol^{-1}}{3} = 9 g mol^{-1}

Ag+ + e → Ag, sehingga M_{ek Ag} = \frac{A_r Ag}{perubahan biloks Ag}.

M_{ek Ag} = \frac{108 g mol^{-1}}{1} = 108 g mol^{-1}

G_{Al} : 1,56 g = 9 g mol^{-1} : 108 g mol^{-1}

Jadi, G_{Al} = \frac{9}{108} \times 1,56 g = 0.13 g.

Demikian pembahasan menggenai Hukum Faraday – Pengertian, Rumus, Bunyi dan Contoh Soal, semoga bisa bermanfaat untuk kalian setelah membaca artikel ini.

Artikel Terkait :