1

Tugas Fisika Dasar 2 (Magnetik)

Januar (4312215172) Rhohman Abunawar (4311216235)

MEDAN MAGNET

KEMAGNETAN ( MAGNETOSTATIKA ) Benda yang dapat menarik besi disebut MAGNET. Macam-macam bentuk magnet, antara lain :

- magnet batang - magnet ladam

- magnet jarum Magnet dapat diperoleh dengan cara buatan.

Jika baja di gosok dengan sebuah magnet, dan cara menggosoknya dalam arah yang tetap, maka baja itu akan menjadi magnet. Baja atau besi dapat pula dimagneti oleh arus listrik. Baja atau besi itu dimasukkan ke dalam kumparan kawat, kemudian ke dalam kumparan kawat dialiri arus listrik yang searah. Ujung-ujung sebuah magnet disebut Kutub Magnet. Garis yang menghubungkan kutub-kutub magnet disebut sumbu magnet dan garis tegak lurus sumbu magnet serta membagi dua sebuah magnet disebut garis sumbu.

Sebuah magnet batang digantung pada titik beratnya. Sesudah keadaan setimbang tercapai, ternyata kutub-kutub batang magnet itu menghadap ke Utara dan Selatan.

Kutub magnet yang menghadap ke utara di sebut kutub Utara. Kutub magnet yang menghadap ke Selatan disebut kutub Selatan. Hal serupa dapat kita jumpai pada magnet jarum yang dapat berputar pada sumbu tegak (jarum deklinasi ). Kutub Utara jarum magnet deklinasi yang seimbang didekati kutub Utara magnet batang, ternyata kutub Utara magnet jarum bertolak. Bila yang didekatkan adalah kutub selatan magnet batang, kutub utara magnet jarum tertarik. Kesimpulan : Kutub-kutub yang sejenis tolak-menolak dan kutub-kutub yang tidak sejenis tarik-menarik

2

Jika kita gantungkan beberapa paku pada ujung-ujung sebuah magnet batang ternyata jumlah paku yang dapat melekat di kedua kutub magnet sama banyak. Makin ke tengah, makin

berkurang jumlah paku yang dapat melekat. Kesimpulan : Kekuatan kutub sebuah magnet sama besarnya semakin ke tengah kekuatannya makin berkurang.

HUKUM COULOMB Definisi : Besarnya gaya tolak-menolak atau gaya tarik menarik antara kutub-kutub magnet, sebanding dengan kuat kutubnya masing-masing dan berbanding terbalik dengan kwadrat

jaraknya. F = gaya tarik menarik/gaya tolak menolak dalam newton. R = jarak dalam meter. m1 dan m2 kuat kutub magnet dalam Ampere-meter.

0 = permeabilitas hampa.

Nilai = 107 Weber/A.m

Nilai permeabilitas benda-benda, ternyata tidak sama dengan permeabilitas hampa. Perbandingan antara permeabilitas suatu zat debgan permeabilitas hampa disebut permeabilitas relatif zat itu.

r

= Permeabilitas relatif suatu zat.

r = permeabilitas zat itu

PENGERTIAN MEDAN MAGNET

Medan magnet, dalam ilmu Fisika, adalah suatu medan yang dibentuk dengan menggerakan muatan listrik (arus listrik) yang menyebabkan munculnya gaya di muatan listrik yang bergerak lainnya. (Putaran mekanika kuantum dari satu partikel membentuk medan magnet dan putaran itu dipengaruhi oleh dirinya sendiri seperti arus listrik; inilah yang menyebabkan medan magnet dari ferromagnet "permanen"). Sebuah medan magnet adalah medan vektor: yaitu berhubungan dengan setiap titik dalam ruang vektor yang dapat berubah menurut

3

waktu. Arah dari medan ini adalah seimbang dengan arah jarum kompas yang diletakkan di dalam medan tersebut.

Arus mengalir melalui sepotong kawat membentuk suatu medan magnet (M) disekeliling kawat. Medan tersebut terorientasi menurut aturan tangan kanan.

SIFAT MEDAN MAGNET

Hasil kerja Maxwell telah banyak menyatukan listrik statis dengan | kemagnetan, yang menghasilkan sekumpulan empat persamaan mengenai kedua medan tersebut. Namun, berdasarkan rumus Maxwell, masih terdapat dua medan yang berbeda yang menjelaskan gejala yang berbeda. Einsteinlah yang berhasil menunjukkannya dengan relativitas khusus, bahwa medan listrik dan medan magnet adalah dua aspek dari hal yang sama (tensor tingkat 2), dan seorang pengamat bisa merasakan gaya magnet di mana seorang pengamat bergerak hanya merasakan gaya elektrostatik. Jadi, dengan menggunakan relativitas khusus, gaya magnet adalah wujud gaya elektrostatik dari muatan listrik yang bergerak, dan bisa diprakirakan dari pengetahuan tentang gaya elektrostatik dan gerakan muatan tersebut (relatif terhadap seorang pengamat).

MEDAN MAGNET DI SEKITAR KAWAT LURUS

Besarnya medan Magnet disekitar kawat lurus panjang berarus listrik. Dipengaruhi oleh besarnya kuat arus listrik dan jarak titik tinjauan terhadap kawat. Semakin besar kuat arus semakin besar kuat medan magnetnya, semakin jauh jaraknya terhadap kawat semakin kecil kuat medan magnetnya.

4

Berdasarkan perumusan matematik oleh Biot-Savart maka besarnya kuat medan magnet

disekitar kawat berarus listrik dirumuskan dengan :

B = Medan magnet dalam tesla ( T ) o = permeabilitas ruang hampa = I = Kuat arus listrik dalam ampere ( A ) a = jarak titik P dari kawat dalam meter (m)

Arah medan magnet menggunakan aturan tangan kanan :

Medan magnet adalah besaran vector, sehingga apabila suatu titik dipengaruhi oleh beberapa medan magnet maka di dalam perhitungannya menggunakan operasi vektor. Berikut ditampilkan beberapa gambar yang menunnjukkan arah arus dan arah medan magnet. Arah medan magnet didaerah titik P ( diatas kawat berarus listrik ) menembus bidang menjauhi pengamat sedang didaerah titik Q dibawah kawat berarus listrik menembus bidang mendekati pengamat.

Tanda titikpmenunjukkan arah medan menembus bidang mendekati pengamat.

5

Tanda silang menunjukkan arah medan menembus bidang menjauhi pengamat. Tanda anak panah biru menunjukkan arah arus listrik.

Pada sumbu koordinat x, y, z kawat berarus listrik berada pada bidang xoz dan bersilangan dengan sb. Z negative. Arah arus listrik searah dengan sumbu x positif. Jarak antara kawat I dengan titik pusat koordinat (O) adalah a maka besarnya medan magnet dititik (O) tersebut searah dengan sumbu y negatif.

Keterangan gambar: I = arus listrik B = medan magnet Tanda panah biru menunjukkan arah arus llistrik

MEDAN MAGNET DI SEKITAR KAWAT MELINGKAR

Besar dan arah medan magnet disumbu kawat melingkar berarus listrik dapat ditentukan dengan rumus :

6

Keterangan:

BP = Induksi magnet di P pada sumbu kawat melingkar dalam tesla ( T) I = kuat arus pada kawat dalam ampere ( A ) a = jari-jari kawat melingkar dalam meter ( m ) r = jarak P ke lingkaran kawat dalam meter ( m ) = sudut antara sumbu kawat dan garis hubung P ke titik pada lingkaran kawat dalam

derajad () x = jarak titik P ke pusat lingkaran dalam mater ( m )

Besarnya medan magnet di pusat kawat melingkar dapat dihitung

B = Medan magnet dalam tesla ( T ) o = permeabilitas ruang hampa = 4 . 10 -7 Wb/amp. m I = Kuat arus listrik dalam ampere ( A ) a = jarak titik P dari kawat dalam meter (m)

= jari-jari lingkaran yang dibuat

Arah ditentukan dengan kaidah tangan kanan Perhatikan gambar

7

Sebuah kawat melingkar berada pada sebuah bidang mendatar dengan dialiri arus listrik

Apabila kawat melingkar tersebut dialiri arus listrik dengan arah tertentu maka disumbu pusat lingkaran akan muncul medan magnet dengan arah tertentu. Arah medan magnet ini

ditentukan dengan kaidah tangan kanan. Dengan aturan sebagai berikut: Apabila tangan kanan kita menggenggam maka arah ibu jari menunjukkan arah medan magnet sedangkan keempat jari yang lain menunjukkan arah arus listrik

Keterangan gambar :

MEDAN MAGNET PADA SOLENOIDA

Sebuah kawat dibentuk seperti spiral yang selanjutnya disebut kumparan , apabila dialiri arus listrik maka akan berfungsi seperti magnet batang.

Kumparan ini disebut dengan Solenida

8

Besarnya medan magnet disumbu pusat (titik O) Solenoida dapat dihitung

Bo = medan magnet pada pusat solenoida dalam tesla ( T ) 0 = permeabilitas ruang hampa = 4 . 10 -7 Wb/amp. M I = kuat arus listrik dalam ampere ( A ) N = jumlah lilitan dalam solenoida L = panjang solenoida dalam meter ( m )

Dengan arah medan magnet ditentukan dengan kaidah tangan kanan. Arah arus menentukan arah medan magnet pada Solenoida.

Besarnya medan magnet di ujung Solenida (titik P) dapat dihitung:

BP = Medan magnet diujung Solenoida dalam tesla ( T ) N = jumlah lilitan pada Solenoida dalam lilitan I = kuat arus listrik dalam ampere ( A ) L = Panjang Solenoida dalam meter ( m )

MEDAN MAGNET PADA TOROIDA

Toroida adalah sebuah solenoida yang dilengkungkan sehingga berbentuk lingkaran kumparan.

9

Besarnya medan magnet ditengah-tengah Toroida ( pada titik-titik yang berada pada garis lingkaran merah ) dapat dihitung

Bo = Meda magnet dititik ditengah-tengah Toroida dalam tesla ( T ) N = jumlah lilitan pada Solenoida dalam lilitan I = kuat arus listrik dalam ampere ( A ) a = rata-rata jari2 dalam dan jari-jari luar toroida dengan satuan meter ( m ) a = ( R1 + R2 )

Pada gambar anda anak panah merah adalah arah arus sedang tanda panah biru arah medan

magnet.