Hukum Faraday: Pengertian, Sejarah, Prinsip dan Contoh

Apa itu Hukum Faraday? 

Hukum Faraday atau merupakan hukum dasar elektromagnetisme yang menjelaskan bagaimana medan magnet berinteraksi dengan sirkuit elektrik untuk menghasilkan gaya elektromagnetik. Peristiwa ini dikenal dengan induksi elektromagnetik. Hukum ini juga menjelaskan perbandingan  antara jumlah listrik yang digunakan dan massa zat yang dihasilkan dalam proses elektrolisis. 

Penemu hukum ini adalah Michael Faraday, seorang ilmuwan asal Inggris. Hukum Faraday itu sendiri terbagi dua, yaitu Hukum Faraday I dan Hukum Faraday 2. 

Sejarah Hukum Faraday 

Penemuan Michael Faraday diawali oleh penemuannya terhadap pengaruh elektromagnetik.

Penemuan tersebut adalah sebuah penemuan penting dan monumental dikarenakan artian pentingnya secara teoritis untuk menggunakan elektromagnetik sebagai penggerak arus listrik. Setelah penemuan monumental tersebut, Faraday mencoba eksperimen pada bidang kimia.

Dari hasil eksperimennya, di temukanlah hubungan antara jumlah listrik yang digunakan dengan massa zat yang dihasilkan dalam proses elektrolisis.

Penemuan tersebutlah yang kemudian dinamakan Hukum Faraday. Lebih dari itu, Faraday juga mempopulerkan banyak istilah dalam kimia seperti anoda, katoda, elektroda, dan elektrolit. 

Prinsip Kerja Hukum Faraday 

Dalam penemuan Hukum Faraday tersebut, Michael Faraday melihat bahwa suatu mol elektron yang ada di dalam setiap atom membawa atom-atom tersebut. Perubahan ini terus diamati Faraday dalam proses elektrolisis.

Setelah itu, penemuan ini juga menghasilkan konstanta Faraday, yaitu besaran muatan listrik per mol elektron, yang bernilai 96.500 coulomb/mol yang digunakan untuk menghitung jumlah muatan yang ada di dalam satu mol elektron. 

Hukum Faraday I berbunyi “Ketika proses elektrolisis berlangsung, massa zat yang dilepaskan berbanding lurus dengan jumlah listrik yang digunakan”. 

Dengan begitu, dapat dirumuskan bahwa massa zat ≈ jumlah listrik yang digunakan 

atau w ≈ Q dengan w = massa yang dihasilkan dalam elektrolisis, q = jumlah listrik yang digunakan. w sendiri dapat dirumuskan dengan w = e.i.t/F

keterangan 

w = massa zat yang dihasilkan dengan ketentuan gram 

e = ekuivalen 

i = kuat arus listrik dengan satuan ampere 

t = waktu dengan satuan sekon 

F = konstanta Faraday yaitu 96.500 coulomb/mol 

Hukum Faraday II berbunyi “Ketika proses elektrolisis berlangsung, massa zat yang dilepaskan berbanding lurus dengan massa ekuivalen zat itu”. 

Dengan demikian, hukum ini dapat dirumuskan sebagai massa zat ≈ massa ekivalen zat atau w ≈ ME dengan w = massa dan ME = massa ekuivalen zat. 

Contoh Soal 

1. Arus listrik sebesar 8 Ampere mengalirkan massa tembaga selama 12.000 detik ke dalam larutan CuSO4 (Ar Cu = 63,5). Berapa jumlah massa tembaga?
2. Arus listrik 0,2 Ampere dilewatkan ke dalam sel elektrolisis yang mengandung larutan CuCl2 selama 60 menit. Hitunglah endapan Cu yang terbentuk pada katode. (Ar Cu = 63,5). 
3. Hitunglah berapa jumlah klor dan emas yang terbentuk, jika arus listrik 5 Ampere melewati larutan emas (III) klorida selama 8 menit!
4. Berapa massa ekuivalen untuk reaksi berikut : Cu₂ + (aq) +2e – Cu (s) jika tembaga (Cu) Ar = 63,5? 
5. Berapa waktu yang dibutuhkan untuk mengendapkan 3,3 gram besi dalam larutan besi (III) klorida dengan arus 10 A? (Ar Fe = 55,85). 
6. Sebuah kumparan terdiri dari 30 lilitan, fluks magnet dalam kumparan berubah sebesar 5 x ^10-3  weber dalam selang waktu 12 milisekon. Hitunglah Gaya Gerak Listrik (GGL) Induksi pada kumparan tersebut!

Penerapan Hukum Faraday 

1. Generator Listrik 

Salah satu penerapan hukum Faraday adalah generator listrik. Pada prinsipnya, arus listrik dihasilkan generator melalui induksi elektromagnetik. Dalam medan magnet, perputaran kumparan menghasilkan fluks magnetik yang menginduksi arus listrik. 

2. Mikrofon

Mikrofon merupakan sebuah perangkat yang mengubah gelombang suara menjadi sinyal listrik.

Prosesnya yaitu gelombang suara diubah menjadi getaran mekanik kemudian mengubah fluks magnetik dalam kumparan. Proses tersebut menginduksi arus listrik yang mewakili sinyal suara. 

3. Transformator 

Transformator merupakan alat yang dapat mengubah tegangan listrik. Alat ini bekerja juga dengan proses induksi elektromagnetik.

Caranya yaitu perubahan arus listrik dalam satu kumparan menghasilkan perubahan fluks magnetik yang kemudian menginduksi arus listrik di kumparan yang lain. 

4. Motor Listrik 

Motor listrik bergerak menggunakan prinsip Faraday dan prinsip Lenz. Cara kerjanya berlawanan dengan generator listrik. Arus listrik yang mengalir dalam medan magnet menghasilkan gaya yang mendorong rotasi rotor. 

5. Elektrolisis

Elektrolisis merupakan sebuah proses kimia yaitu proses reaksi redoks yang dipicu arus listrik yang melewati larutan elektrolit. Hal ini sesuai dengan hukum Faraday yang menyatakan hubungan antara jumlah listrik yang digunakan dengan massa zat yang dihasilkan. 

6. Pemurnian Logam Kotor 

Proses pemurnian logam kotor dilakukan dengan cara elektrolisis. Prosesnya diawali dengan menjadikan logam kotor sebagai anode dan logam murni sebagai katode.

Proses pemurnian dilakukan dalam larutan CuSO4 yang difungsikan sebagai larutan elektrolit. Hasil dari keseluruhan proses tersebut adalah logam tunggal murni. 

7. Penyepuhan logam 

Penyepuhan logam merupakan pelapisan logam dengan jenis logam lainnya yang juga menggunakan proses elektrolisis.

Hal ini dilakukan untuk melindungi logam dari potensi korosi dan memperbaiki penampilan logam. Umumnya, penyepuhan logam dilakukan ketika akan membuat alat makan yang berbahan logam emas atau perak. 

8. Produksi zat atau bahan-bahan kimia 

Bahan-bahan kimia yang digunakan dalam laboratorium, industri maupun dalam kehidupan sehari-hari dihasilkan dari elektrolisis. Beberapa contohnya antara lain gas hidrogen, oksigen, dan klorin di laboratorium.