Medan Magnetik

8.1 Medan Magnet Adalah ruang magnet dimana gaya magnet masih bisa kita rasakan. Medan magnet di sekitar magnet batang Di dalam magnet, arah medan magnet dari S ke U; diluar magnet, arah medan dari U ke S.1.

Kawat berarus listrik Arah garis2 gayanya merupakan lingkaran2 sepusat yang berpusat pada kawat.2.

Aturan untuk garis-garis medan magnetik : garis

Aturan untuk garis-garis medan magnetik : 1. Garis-garis medan magnetik tidak pernah saling berpotongan 2. Garis-garis medan magnetik selalu mengarah radial keluar menjauhi kutub utara & radial ke dalam mendekati kutub selatan 3. Tempat di mana garis-garis medan magnetik rapat menyatakan medan magnetik kuat, sebaliknya tempat di mana garis-garis medan magnetik renggang menyatakan medan magnetik lemah

Percobaan Oersted

Saklar

lampu

Kompas

penghantar

Kabel penghubung

Hasil percobaan Oersted : Saat arus mengalir melalui penghantar jarum kompas menyimpang. Menukar polaritas baterai yang berarti membalikkan arah arus yg melalui penghantar, ternyata penyimpangan kompas mengarah sebaliknya. Kesimpulan : 1. Di sekitar penghantar dialiri arus listrik terdapat medan magnetik 2. Arah gaya magnetik yg menyimpangkan jarum kompas bergantung pd arah arus listrik yg mengalir dlm penghantar

Gejala Medan Magnetik di sekitar Penghantar Lurus dialiri Arus Listrik Kaidah tangan kanan pertama: Jika kita menggenggam penghantar lurus dg tangan kanan Ibu jari menunjukkan arah arus listrik (I) Keempat jari2 yang lain menunjukkan arah garisgaris medan magnetik (B)

Gejala Medan Magnetik di sekitar Kumparan (Solenoida) dialiri Arus Listrik

Kaidah tangan kanan pertama : Jika kita menggenggam kumparan dg tangan kanan Lipatan keempat jari menunjukkan arah arus listrik (I) Ibu jari menunjukkan kutub utara pd ujung kumparan

8.2 Hukum Biot-Savart BiotInduksi magnet di sekitar kawat yg berarus listrik dapat ditentukan dari persamaan2 yg diturunkan Biot&Savart. 1. Kawat lurus panjang induksi magnet di titik P : Q0 i Q 0i R = jari2 kawat B! a B! 2 i 2TR a e R P 2Ta a u R a 0 = permeabilitas pd ruang hampa (4T .10-7 T.m/A) 2. Kawat berupa lingkaran B induksi magnet di pusat lingkaran : Q0i r 2r

Q 0iN Jika terdiri N lilitan : B ! 2r

i

3. Kawat solenoida Induksi magnet pada sumbu kawat : a. Di tengah l = panjang kawat N B ! Q 0in dengan n ! -7 l 0 = 12,56x10 Wb/A.mb.

Di ujung kawatQ0in 2

4. Kawat toroida

Q 0 Ni B! 2Tr

Gejala Medan Magnetik dialami Penghantar dialiri arus Listrik di dalam Medan Magnetik Kaidah tangan kanan kedua : Jika penghantar dipasang tegak dlm daerah medan magnetik Keempat jari yg dirapatkan menunjukkan arah induksi magnetik (B) Ibu jari menunjukkan arus listrik (I) Arah dorong telapak tangan menunjukkan arah gaya magnetik (F)

Contoh : 1. Sebuah kawat lurus panjang dialiri arus 10A. Tentukan induksi magnetik (a) di titik P yang berjarak 5 cm dari kawat, dan (b) di titik Q yang berjarak 10 cm dari kawat! 2. Sebuah penghantar yang berbentuk dua buah setengah lingkaran konsentris dengan jari2 a1 = 2 cm dan a2 = 4 cm dialiri arus listrik 2 A. Tentukan induksi magnetik total yg ditimbulkan di titik pusat A!

8.3 Gaya Lorentz Bila sebuah kawat berarus listrik berada dalam medan magnet maka kawat tsb akan mendapat gaya oleh medan magnet yg disebut gaya Lorentz. Selain kawat berarus, partikel yg bermuatan listrik juga akan dipengaruhi jika partikel tsb bergerak dalam medan magnet. B = induksi magnet homogen i = kuat arus listrik F ! Bil sin U l = panjang kawat = sudut antara kawat (l) dg B Untuk partikel bermuatan : F ! qvB sin U q = muatan listriknya v = kecepatan geraknya

1. 2. 3.

Jika elektr / artikel er erak d kecepatan v di dalam pengar medan magnetik B maka arah gaya l rentz F dinyatakan sebagai berik t : eempat jari yg dirapatkan menyatakan B Ibu jari menyatakan F Arah d r ng telapak tangan menyatakan arah gerak partikel (v)

Gaya Lorentz pada Kawat Sejajari1 a

i2

Q 0 i1i2 F! l 2T aa = jarak antara kedua kawat l = panjang kawat

Kawat yg arah arusnya searah akan tarik-menarik. Bila berlawanan arah akan tolak-menolak.

Contoh : 1. Sebuah elektron bergerak dengan kecepatan 5x104 m/s sejajar dengan kawat yang berarus 10 A pada jarak 1 cm dari kawat tsb. Tentukan besar gaya Lorentz pada kawat! 2. Elektron yg bergerak dg kecepatan 5x104 m/s sejajar dg kawat berarus 10 A. Tentukan gaya yg dialami sustu titik yg berjarak 1 cm dari kawat. 3. Pada dua buah kawat sejajar yg masing2 dialiri arus yg sama besar, timbul gaya sebesar 2x10-7 N. Jarak antara kedua kawat itu 1 m. Tentukan besar arus pada masing2 kawat.

Induksi Elektromagnetik

Induksi Eektromagnetik = Gejala timbulnya arus listrik pada suatu penghantar karena pengaruh medan magnetik yang berubah Gaya Gerak Listrik Induksi (GGL Induksi) = Gaya gerak lisrtik yang timbul di ujung-ujung penghantar karena perubahan medan magnetik Arus induksi = Arus listrik yang dihasilkan oleh ggl induksi Contoh alat yang menggunakan induksi elektromagnetik = generator dan transformator

Induksi Elektromagnetik ditimbulkan oleh adanya perubahan fluks magnetikAS U

B

Magnet digerakkan ke dalam (maju mundur)

Gambar 1

AS Magnet diam

B

Gambar 2

Proses Terjadinya GGL Induksi & Arus Induksi

Fluks magnetik yang memotong bidang kumparan ditunjukkan oleh banyaknya garis medan magnetik yang memotong bidang kumparan AB. Saat magnet batang digerakkan maju (posisi gbr 1 ke gbr 2), jumlah garis medan magnetik/fluks magnetik yg memotong bidang kumparan bertambah. Akibatnya pd ujung-ujung kumparan A & B terjadi beda tegangan yg disebut gaya gerak listrik induksi (ggl induksi). Karena kumparan AB ini membentuk rangkaian tertutup maka mengalir arus yg disebut arus induksi, ditunjukkan dg penyimpangan jarum galvanometer ke kanan.

Sebaliknya sama jika magnet batang ditarik mundur dr posisi gbr 2 ke gbr 1. Dimana jumlah garis medan magnetik/fluks magnetik yg memotong bidang kumparan berkurang, sehingga membangkitkan ggl induksi tetapi dg polaritas yang berbeda. Akibatnya pd galvanometer mengalir arus dg arah yg berlawanan, ditunjukkan oleh penyimpangan jarum galvanometer ke kiri Jika magnet batang diam seperti pd gbr 2, tidak ada perubahan garis medan magnetik/fluks magnetik yg memotong bidang kumparan, sehingga pd ujung-ujung kumparan AB tidak timbul ggl induksi

Kesimpulan :

GGL Induksi timbul karena kumparan mengalami perubahan fluks magnetik :

* ! BA' ! BA cos U

GGL atau arus induksi bergantung pd laju perubahan fluks (* dan banyaknya lilitan N : (t

(* I ! N (t