Upload
fembi-rekrisna-grandea-putra
View
366
Download
20
Embed Size (px)
Citation preview
MINI RISET: INDUKSI MAGNETIK
Makalah ini disusun sebagai Tugas Matakuliah FISIKA
DISUSUN OLEH:
FEMBI REKRISNA GRANDEA PUTRA M0513019
GALIH SUWENO M0513020
IG. DONNY FERNANDO M0513022
IRENE PATASIK M0513023
JURUSAN INFORMATIKA
FAKULTAS MATEMATIKA DAN ILMU PENGETAHUAN ALAM
UNIVERSITAS SEBELAS MARET
TAHUN 2013
A. Tujuan
Adapun tujuan mini riset dalam praktikum percobaan Oersted adalah:
1. Mengetahui hubungan kelistrikan dan kemagnetan melalui sebuah rangkaian.
2. Mencoba dan membuktikan percobaan Oersted tentang hubungan magnet jarum
dengan kawat berarus listrik.
3. Mengetahui arah arus dan medan magnet sesuai kaidah tangan kanan.
B. Dasar Teori
Di sekitar kawat yang berarus listrik terdapat medan magnet yang dapat
memengaruhi magnet lain. Magnet jarum kompas dapat menyimpang dari posisi
normalnya jika dipengaruhi oleh medan magnet. Pada 1819, seorang ahli Fisika
Denmark, Hans Christian Oersted menemukan bahwa di sekitar kawat berarus listrik
terdapat medan magnet.
Dari hasil percobaannya, Oersted mengambil suatu kesimpulan bahwa di sekitar
arus listrik terdapat medan magnet yang dapat memengaruhi kedudukan magnet jarum.
Dari hasil pengamatannya, Oersted mendapatkan bahwa arah penyimpangan kutub
utara magnet jarum sesuai dengan arah ibu jari tangan kanan dan arah arus listrik pada
kawat sesuai dengan arah jari-jari lainnya. Arah medan magnet yang terdapat di sekitar
kawat berarus sesuai dengan kaidah tangan kanan.
Pada 1820, setahun setelah Oersted mencetuskan teorinya, dua orang ilmuwan
Prancis bernama Jean Baptiste Biot (1774-1862) dan Felix Savart (1791-1841),
mengemukakan perhitungan lebih lanjut tentang induksi magnetik oleh elemen arus.
Sepotong elemen kawat dl dilalui arus listrik (i). Arus listrik menimbulkan induksi
magnetik di P sebesar dB. Jarak titik P ke kawat dl adalah r, dengan arah arus i dan
jarak membentuk sudut . Besarnya induksi magnetik di titik P karena pengaruh elemen
kawat yang berarus listrik menurut Hukum Biot-Savart adalah
ππ΅ = ππ.ππ.sin π
π2 (1-1)
(Kamajaya, 2008)
C. Metodologi
Dalam melakukan mini riset ini, metodologi yang kami lakukan yaitu dengan
melakukan praktikum secara langsung.
Alat-alat yang digunakan yaitu:
1. Alas (styrofoam)
2. Kompas
3. Dua buah batu baterai 1,5 volt
4. Kabel listrik
5. Kawat tembaga
Cara kerjanya yaitu:
1. Meletakkan kompas di atas alas.
2. Meletakkan kawat tembaga di atas kompas dan jarum kompas sejajar dengan
kawat tembaga.
3. Menyambungkan kawat tembaga dengan batu baterai dan kutub positif baterai
sejajar dengan kutub utara kompas.
4. Mengamati perubahan arah gerak jarum.
5. Menukar posisi kutub pada baterai dengan cara meletakkan posisi kutub selatan
kompas sejajar dengan kutub positif baterai.
6. Mengamati perubahan arah gerak jarum.
D. Hasil dan Pembahasan
1. Posisi awal ketika tembaga diletakkan searah dengan jarum kompas, ternyata
tidak ada perubahan pada arah gerak jarum.
2. Percobaan 1 ketika kawat tembaga dihubungkan dengan batu baterai dan teraliri
arus listrik, perlahan jarum kompas bergerak dari posisi awal ke arah kanan,
walaupun arah perubahan tidak terlalu signifikan.
3. Percobaan 2 ketika batu baterai diletakkan dengan posisi berbanding terbalik
dengan posisi percobaan 1, ternyata jarum kompas juga mengalami perubahan
arah gerak jarum ke arah kiri secara signifikan.
Dengan menggantikan nilai k pada persamaan (1-1) menjadi
π =π0
4π= 10β7πππ΄β1πβ1
akan diperoleh
ππ΅ =π0
4π
π .ππ.sin π
π2 (1-2)
Untuk nilai l yang sangat panjang, nilai batasnya dapat ditentukan sebagai berikut.
1. batas-batas l menjadi + β dan - β;
2. batas-batas menjadi Ο dan 0.
Dengan menggunakan sepotong elemen kawat dl yang dilalui arus listrik i, dengan
arah ke atas akan diperoleh
π
π= sin π β π =
π
sin π= π csc π
π
π= cot π β π = π cot π β ππ = βπ csc2 π π π
Dengan demikian, persamaan (1-2) dapat dituliskan menjadi
ππ΅ =π0(π)(βπcsc2 π π π)(sin π)
4π(π csc π)2
ππ΅ = βπ0 π sin π π π
4ππ (1-3)
Setelah persamaan (1-3) diintegralkan, akan didapat
π΅ = β« ππ΅ = β« βπ0π sin π π π
4ππ= β
π0π
4ππ
0
π
β« sin π π π
0
π
π΅ =π0π
4ππcosπ |π
0 =π0π
4ππ(cos0 β cosπ)
π΅ =π02π
4ππ
karena (cos 0 - cos Ο) = (1) β (-1) = 2.
Dengan demikian, persamaannya menjadi
π΅ =π0 π
2ππ (1-4)
dengan:
B = induksi magnetik di titik yang diamati (Wbm -2)
Β΅0 = 4Ο Γ 10-7 WbA-1m-1
i = kuat arus listrik (A)
a = jarak titik dari kawat (m)
Dalam SI, satuan untuk B adalah tesla (T). Persamaan (1-4) digunakan
untuk menentukan induksi magnetik di sekitar kawat lurus yang sangat panjang.
Jika tidak terdapat arus yang mengalir melalui sebuah penghantar, jarum
kompas tetap pada posisi seimbang, yaitu utara-selatan. Ketika arus mengalir dari
arah utara, jarum kompas akan menyimpang ke kanan, dan ketika arus mengalir
dari arah selatan, jarum kompas akan menyimpang ke kiri.
Dari percobaan yang dilakukannya, Oersted menyatakan bahwa di sekitar
penghantar berarus terdapat medan magnetik yang arahnya bergantung kepada
arus listrik yang mengalir melalui penghantar tersebut. Untuk menentukan arah
arus listrik dan garis-garis medan magnetik, dapat menggunakan aturan tangan
kanan.
E. Simpulan
Kesimpulan dari percobaan Oersted adalah:
1. Di sekitar kawat penghantar yang dialiri arus listrik timbul medan magnet.
2. Arah medan magnet ditentukan oleh arah arus listrik yang mengalir dalam kawat
penghantar.
Percobaan di atas membuktikan bahwa ketika kawat dialiri arus maka akan ada
magnet yang timbul di sekitar kawat, hal ini bisa dibuktikan dengan menyimpangnya
jarum kompas. Arah medan magnet yang ditimbulkan dapat ditentukan dengan
menggunakan aturan tangan kanan.
F. Daftar Pustaka
Kamajaya. 2008. Fisika untuk Kelas XII Semester 1 Sekolah Menengah Atas. Bandung:
Grafindo Media Pratama.
Dudi Indrajit. 2007. Mudah dan Aktif Belajar Fisika untuk Kelas XII Sekolah Menengah
Atas/Madrasah Aliyah Program Ilmu Pengetahuan Alam. Bandung: Setia Purna
Inves.