Magnetic TorqueAffan Hifzhi (1306396472)
Faishal Adlan (1306396302)
Malleo Fauzian (1306396233)
Yogi Muliandi (1306396271)
Copyright 2015 (C) Yogi Muliandi. Impressum 2015
Outline
Pengantar medan magnetik
Momen medan magnetik
Prinsip Biot-Savart
Prinsip Lorentz
Prinsip Faraday
Prinsip Helmholtz
Medan magnet permanen dariNdFeB (Neodymium Iron Boron)
Medan magnet dari koilHelmholtz
Interaksi antara medan magnetdari koil dengan magnetpermanen dalam bentuk torsi
Copyright 2015 (C) Yogi Muliandi. Impressum 2015
Medan Magnetik
Medan magnet adalah sebuahfenomena yang diakibatkan oleharus listrik atau sifat intrinsiksebuah material
Memiliki besar dan arah,sehingga merupakan besaranvektor
Dinyatakan dalam SI dengansimbol B yang bersatuan Tesla(T)
Bersumber dari muatan yang bergerak seperti pada elektromagnet atau sebuah material magnetik dari spinelektron
Copyright 2015 (C) Yogi Muliandi. Impressum 2015
Momen Medan Magnetik
Didefinisikan sebagai vektor yang menyatakan torsi dari medanmagnet eksternal terhadap sebuah medan magnet sistem lain
=
Memiliki satuan
Copyright 2015 (C) Yogi Muliandi. Impressum 2015
Momen Medan Magnetik
Momen magnet dalam sebuah medan eksternal memiliki energi potensial =
Dalam kasus medan eksternal tidak seragam, akan timbul gaya yang besarnya proporsional dengan gradien medan tersebut
Dengan menggunakan pemodelan arus listrik dalam koil didapat
=
=
Hubungan antara Floop dan Fdipoleadalah
= + ( )
Perhatikan bahwa jika B konstan, maka = 0 sehingga tidak ada gaya yang bekerja
Copyright 2015 (C) Yogi Muliandi. Impressum 2015
Copyright 2015 (C) Yogi Muliandi. Impressum 2015
Prinsip Biot-Savart
Pada konduktor yang dialiri aruslistrik akan terdapat medanmagnet berdasarkan prinsipBiot-Savart
=0
4
2
Kawat lurus panjang
=0
2
Copyright 2015 (C) Yogi Muliandi. Impressum 2015
Prinsip Lorentz
Pada sebuah kawat beraruslistrik dalam medan eksternal,akan muncul gaya Lorentz akibatinteraksi antara muatan yangbergerak dengan medaneksternal =
Medan eksternal dapat berupamagnet permanen atau kawatberarus lainnya
Copyright 2015 (C) Yogi Muliandi. Impressum 2015
Prinsip Lorentz
Pada dua kawat berarus, gayapada kawat 2 akibat kawat 1adalah, sesuai dengan prinsipLorentz
21 =0 12
2
Copyright 2015 (C) Yogi Muliandi. Impressum 2015
Prinsip Faraday
Jika terdapat perubahan fluxmagnet di hadapan sebuah koil,akan timbul induksi Faradaysesuai dengan
=
Secara general menjadipersamaan Maxwell-Faraday
, = (,)
Persamaan ini mengimplikasikan bahwa pada medan dinamis berubah terhadap waktu juga akan terdapat medan yang berubah terhadap posisi dan tidak konservatif
Copyright 2015 (C) Yogi Muliandi. Impressum 2015
Prinsip Helmholtz
Jika terdapat dua buah koilidentik dengan arah dan besararus yang sama, maka Hermannvon Helmholtz (1821-1894) telahmembuktikan bahwa bisa dibuatsebuah daerah yang dimanamedan magnetnya sangatseragam
Copyright 2015 (C) Yogi Muliandi. Impressum 2015
Prinsip Helmholtz dan Koil Maxwell
Pada kenyataannya, koilHelmholtz masih menghasilkanmedan magnet yang kurangseragam, sehingga diperlukankoreksi oleh koil ketiga yangmemberikan penyeragamanhingga orde keenam
Copyright 2015 (C) Yogi Muliandi. Impressum 2015
Magnet NdFeB (Neodymium Iron Boron)
Magnet ini merupakan magnetpermanen yang memiliki medanmagnet statis yang paling kuatdibandingkan jenis magnetpermanen lainnya sepertiAlNiCo, SmCo, atau Fe biasa
Dibuat menggunakan materialbumi jarang (rare earth) yaituNd, magnet ini sering digunakanpada aplikasi teknologi modern
Kemagnetannya yang sangatkuat berasal dari fakta bahwaspin elektron sebuah kristalNdFeB sangat seragam danmemiliki energi magnetisasiyang besar
Copyright 2015 (C) Yogi Muliandi. Impressum 2015
Interaksi Medan Magnet dengan NdFeB
Sebuah magnet permanen dapatdiasumsikan sebagai dua buahmonopol magnet hipotetissehingga interaksinya dengansuatu medan eksternal dapatdinyatakan melalui torsi dangaya pada slide sebelumnya
Prinsip ini dapat diterapkan padakasus enjiniring yaitu motorlistrik dan generator
Selain itu, jika magnet ini disusun dalam konfigurasi tertentu, dapat dihasilkan suatudesain yang memiliki medan magnet yang sangat kuat di satu sisi sementara tidak ada medan magnet di sisi yang berlawanan
Konfigurasi ini dikenal sebagai Halbach array
Copyright 2015 (C) Yogi Muliandi. Impressum 2015
Kesimpulan
Torsi dapat dihasilkan melaluiinteraksi antara dua medanmagnet, baik yang dihasilkanmelalui proses elektromagnetmaupun yang intrinsik darisebuah magnet permanen
Dalam percobaan ini, torsimagnet dicari melaluikesetimbangan torsi dengangaya gravitasi
Percobaan ini menggunakankonfigurasi koil Helmholtz agarbisa didapatkan medan yangseragam pada saat yang samamedan tersebut juga dapatdivariasikan denganmenambahkan gradien medan
Magnet yang digunakan padacue ball adalah magnetneodymium yang relatif kuat
Copyright 2015 (C) Yogi Muliandi. Impressum 2015
Referensi
Walker, J., Halliday, D., & Resnick, R. (2014). Fundamentals of Physics (10th ed.). John Wiley & Sons.
Feynman, R., & Leighton, R. (1963). The Feynman Lectures on Physics. Reading, Mass.: Addison-Wesley Pub.
Magnetic Field. (n.d.). In Encyclopdia Britannica (2013 ed.).
Copyright 2015 (C) Yogi Muliandi. Impressum 2015