Post on 27-Jan-2016
ABSTRAK
BAB I
PENDAHULUAN
A. Latar Belakang
Magnet berasal dari kata magnesia, yaitu sebuah nama kota kuno
yang sekarang bernama Manisa di wilayah barat Turki, dimana sekitar
2500 tahun lalu kota ini telah ditemukan batu-batuan yang dapat menarik
partikel-partikel besi. Sekarang kita mengenal berbagai magnet buatan,
baik yang bersifat permanen maupun yang bersifat sementara.
Seperti halnya listrik, magnet juga dapat menimbulkan suatu
medan yang disebut medan magnetic, yaitu suatu ruang disekitar magnet
yang masih terpengaruh gaya magnetic. Pada tahun 1269, berdasarkan
hasil eksperimen, Pierre de Maricourt menyimpulkan bahwa semua
magnet bagaimanapun bentuknya terdiri dari dua kutub, yaitu kutub utara
dan kutub selatan.Kutub-kutub magnet ini memiliki efek kemagnetan
paling kuat di bandingkan bgian magnet lainnya. Bentuk medan magnet
dapat diamati dengan menabuurkan serbuk besi secara merata di atas
karton yang bagian bawahnya diberi sebuah magnet batang. Sedangkan
arah medan magnet didefinisikan sebagai arah yang ditunjukkan oleh
kutub utara megnet jarum ketika ditempatkan di sekitar magnet. Dengan
demikian, secara sederhana medan magnetic dapat dinyatakan dengan
garis-garis khayal yang keluar dari kutub utara dan masuk ke kutub selatan
yang disebut garis-garis medan magnetic atau garis-garis gaya magnetic.
Medan magnetic selain ditimbulkan oleh arus listrik dalam suatu
penghantar baik pada penghantar lurus, penghantar melingkar, maupun
pada kumparan.
B. Rumusan MasalahBerdasarkan latar belakang diatas, dapat ditulis rumusan masalah sebagai berikut :1. Bagaimana
C. Tujuan Percobaan1. Menyelidiki pengaruh kuat arus dan jarak terhadap besar magnet
induksi yang timbul.
2. Menyelidiki arah medan magnet induksi di sekitar kawat berarus.
D. Hipotesis
BAB II
KAJIAN TEORI
A. Magnet dan Medan Magnet
Sebuah magnet memiliki dua ujung atau kutub yang disebut kutub,
dimana efek magnet paling kuat. Ketika magnet digantung dengan benang,
ternyata salah satu kutub akan selalu menunjuk ke utara sedangkan kutub
satunya menunjuk arah selatan kutub yang mengarah ke utara disebut kutub
utara sedangkan kutub yang menunjukkan arah selatan disebut kutub selatan.
Dua magnet ketika didekatkan maka masing–masing magnet akan
memberikan gaya satu dengan yang lainnya. Jika kutub yang sama saling
didekatkan maka akan timbul gaya tolak menolak dan sebaliknya jika kutub
yang didekatkan berbeda maka akan saling tarik menarik. Tetapi hal ini tidak
sama dengan gaya yang pada muatan listrik, salah satu hal yang membedakan
jika muatan listrik negatif dan positif dapat dipisahkan sedangakan dengan
mudah, sedangkan jika magnet dipotong–potong tetap akan mendapatkan
kutub utara dan selatan tidak dapat dipisahkan,
(a) (b)
Gambar 1: (a) kutub–kutub magnet yang sama akan tolak–menolak dan yang
tidak sama akan tarik–menarik; (b) Sebuah magnet yang dipotong tidak akan dapat
memisahkan kedua kutubnya, setiap potongnya akan memiliki kutub utara dan
selatan
Gaya yang diberikan satu magnet terhadap yang lainnya dapat
dideskripdikan sebagai interaksi antara suatu magnet dan medan magnet dari
yang lain. Sama halnya pada medan listrik pada medan magnet kita juga
dapat menggambarkan garis – garis medan magnet. Arah medan magnet pada
suatu titik bisa didefinisikan sebagai arah yang ditunjuk kutub utara sebuah
jarum kompas ketika diletakkan dititik tersebut.
Gambar 2: Garis – garis medan magnet
Berdasarkan gambar diatas dapat dilihat bahwa garis – garis tersebut
selalu menunjuk dari kutub utara menuju kutub selatan magnet (kutub utara
jarun kompas tertarik ke kutub selatan magnet). Kita dapat mendifinisikan
medan magnet di sembarang titik sebgai vektor yang dinyatakan dengan
simbol B. Besarnya B dapat didefinisikan dalam momen yang diberikan pada
jarum kompas ketika membentuk sudut tertentu terhadap medan magnet.
B. Medan Magnet yang Disebabkan oleh Kawat Lurus
Pada tahun 1820 Hans Christian Oersted menemukan bahwa ketika jarum
kompas didekatkan kawat listrik maka jarum akan menyimpang. Apa yang
ditemukan Oersted adalah bahwa arus listrikdapat menghasilkan medan
magnet.
Medan magnet yang disebabkan oleh arus listrik pada kawat lurus yang
panjang adalah sedemikian sehingga garis–garis medan magnet merupakan
lingkaran dengan kawat tesebut sebagai pusatnya.
Gambar 3: Arah arus listrik dengan garis – garis medan magnet disekitarmya
sesuai dengan kaidah tangan kanan yaitu ibu jari menunjukkan arah arus dan tangan
yang melingkar merupakan arah medan magnet.
Kuat medan pada suatu titik akan lebih besar jika arus yang mengalir
pada kawat dan medan akan lbih kecil apabila arus yang mengalir lebih kecil.
Eksperimen yang teliti menunjukkan bahwa medan magnet B pada titik
didekat kawat lurus yang panjang berbanding lurus dengan I pada kawat dan
berbanding terbalik terhadap jarak r dari kawat:
B∝ Ir
Hubungan ini akan valid selama r, jarak tegak lurus ke kawat, jauh lebih
kecil dari jarak ke ujung – ujung kawat. Sehingga untuk menghitung besar
medan magnet disekitar kawat dapat dihitung dengan menggunakan
persamaan:
B=µ0 . I
2 π . r
Keterangan: B = medan magnet
µo = permeabilitas ruang hampa (4π.0-7 T)
r = jarak dari kawat
C. Medan Magnet Akibat Adanya Arus dalam Selenoida
Selenoida digunakan untuk menghasilkan medan magnet kuat, seragam
dalam daerah yang dikelilingi oleh kumparannya. Perannya dalam magnet
hampir sama seperti kapasitor pada elektrostatik. Setiap kumparan
menghasilkan medan magnet dan medan total dalam selenoida merupakan
jumlah medan – medan yang disebabkan oleh setiap loop arus.
Gambar 4: medan magnet pada kumparan selenoida
Untuk menghitung besarnya medan magnet yang ada disekitar kumparan
dapat menggunakan persamaan sebagai berikut:
B=μo. N . I
dengan: B = medan magnet
µo = permeabilitas ruang hampa (4π.10-7 T)
N = jumlah lilitan/kumparan
I = arus listrik
Dalam hal ini perlu diperhatikan bahwa B hanya bergantung pada jumlah
loop persatuan panjang, N dan arus I. Medan tidak bergantung pada posisi
didalam selenoida, sehingga B seragam. Hal ini hanya berlaku untuk
selenoida tak hingga, tetapi merupakan pendekatan yang baik untuk titik –
titik yang sebenarnya yang tidak dekat ke ujung.
BAB III
RANCANGAN PERCOBAAN
A. Alat dan bahan
No. Nama Alat/Bahan Spesifikasi Jumlah
1. Baterai 1,5 Volt 2
2. Kabel penghubung 3, dengan penjepi buaya 1
3. Kawat tembaga L = 1m, d = 1 mm 1
4. Kompas Kecil 4
5. HP Android/WP Ada aplikasi magnetometer 1
6. Serbuk besi Halus -
7. Paku - 1
8. Kertas HVS - 1
9. Mistar - 1
B. Rancangan Percobaan Percobaan pertama
- - - -
Kertas HVSSerbuk besi
Percobaan kedua
Percobaan ketiga
C. Variabel Percobaan Pertama
Variabel manipulasi : Jumlah lilitan
Variabel respon : Kuat medan Magnet
Variabel kontrol : Sumber teganagan
Percobaan Kedua
Variabel manipulasi : Jarak kompas ke kawat berarus
Variabel respon : Arah kuat medan magnet
Variabel kontrol : Sumber tegangan
Percobaan Ketiga
Variabel manipulasi : Jarak magnetometer ke kawat berarus
Variabel respon : Sudut dan besar medan magnet
Variabel kontrol : Sumber teganagan
D. Langkah Percobaan Menyelidiki pengaruh medan magnet di sekitar paku yang dililiti kawat
tembaga.
1. Melilitkan kawat solenoida pada paku.
2. Menghubungkan kedua ujung kawat solenoida pada baterai
dengan menggunakan penjepit buaya.
3. Mendekatkan paku yang telah dililiti solenoida pada serbuk besi.
4. Mengamati perubahan yang terjadi dan mencatat hasilnya dalam
bentuk tabel.
5. Mengulangi sebanyak 3 kali percobaan dengan memanipulasi
jumlah lilitan kawat solenoida.
Menyelidiki pengaruh kawat tembaga terhadap arah kompas
1. Menghubungkan baterai dengan kawat tembaga menggunakan
penjepit buaya.
2. Mendekatkan kawat tembaga pada 4 kompas tepat di titik pusat
dengan mengatur jarak tiap kompas dari titik pusatnya.
3. Mengamati perubahan yang terjadi dan mencatat hasilnya dalam
bentuk tabel.
4. Mengulangi percobaan sebanyak 3 kali dengan memanipulasi
jarak kompas terhadap titik pusat.
Menyelidiki pengaruh kuat arus dan jarak terhadap besar magnet
induksi
1. Menghubungkan baterai dengan menggunakan penjepit buaya.
2. Kemudian menjepitkan/menghubungkan kawat tembaga pada
kedua ujung penjepit buaya yang telah dihubungkan dengan
baterai, Setelah itu memastikan bahwa rangkaian telah terhubung
dengan benar.
3. Mengkalibrasi magnetometer
4. Mendekatkan kawat tembaga pada magnetometer dengan jarak
tertentu menggunakan mistar.
5. Mengamati perubahan yang terjadi pada magnetometer dan
mencatat hasilnya dalam bentuk tabel.
6. Mengulangi langkah-langkah di atas sebanyak 3 kali dengan
memanipulasi jarak kawat tembaga terhadap magnetometer.
BAB IV
DATA DAN ANALISIS
A. Data
Berdasarkan praktikum yang telah kami lakukan diperoleh data sebagai
berikut:
A. DATA
Percobaan ke
Jumlah lilitan Jari-jari(R±...) cm
1. 10 4
2. 20 8
3. 30 12
Arah Arus
Percobaan ke
Jarak(S±...)cm
Medan Magnet
Arus Medan Magnet
Positif 1. 0,5 √ Searah jarum jam
2. 1,0 √ Searah jarum jam
3 1,5 - -
Negatif 1. 0,5 √ Searah jarum jam
2. 1,0 √ Searah jarum jam
3. 1,5 - -
Percobaan ke
Jarak(S±...)cm
Besar Medan Magnet(B±...) T
1. 0,5
2. 1,0
3. 1,5
ANALISIS
Berdasarkan praktikum yang telah kami lakukan tentang induksi magnet
oleh kawat berarus listrik diperoleh data seperti pada tabel tersebut di atas.
Dalam praktikum kami melakukan tiga percobaan yaitu pengaruh kuat arus dan
jarak terhadap magnet induksi yang timbul, pengaruh arah kompas di sekitar
kawat tembaga, dan pengaruh kawat berarus yang menghasilkan medan magnet
pada aplikasi magnetometer.
Pada percobaan pertama, alat dan bahan dirangkai seperti yang terdapat
pada rangkaian percobaan.Paku yang telah diberi lilitan diletakkan di atas
kertas dengan ditaburi serbuk besi sampai pada jarak-jarak hingga medan
magnet semakin kecil.
Pada percobaan kedua, alat dan bahan dirangkai seperti yang terdapat
pada rangkaian percobaan. Dua buah baterai disusun pada tempatnya kemudian
dihubungkan penjepit buaya. Kawat tembaga dihubungkan dengan rangkaian
tersebut menggunakan penjepit buaya tetapi sebelum itu, diamplas dulu agar
kuat arus yang mengalir dapat sempurna. Kawat yang telah diberi perlakuan
tersebut diletakkan di tengah kertas. Kompas diletakkan diatas kertas dengan
jarak-jarak tertentu. Arah kompas akan bergerak sesuai dengan arah medan
magnetnya.
Pada tabel data pertama dapat diketahui bahwa jumlah lilitan
mempengaruhi besarnya medan magnet. Lingkaran di bawah paku memiliki
diameter sangat besar ketika jumlah lilitan paling banyak yaitu 30 lilitan.
Sedangkan diameter lingkaran yang sangat kecil ketika jumlah lilitan hanya
sedikit yaitu 10 lilitan. Pada percobaan paku tidak disentuh dengan tangan
ketika didekatkan dengan serbuk besi. Tetapi paku ditancapkan di atas kertas
dengan tujuan agar tidak teraliri oleh elektron yang berada di tangan praktikan.
Pada percobaan kedua, yaitu pengaruh arah 4 kompas yang didekatkan
dengan kawat tembaga yang dialiri listrik dari sumber tegangan sebanyak 2
baterai. Baterai mempunyai fungsi yang sama dengan beberapa percobaan di
atas yaitu sebagai penyedia tegangan agar kuat arus dapat mengalir pada kawat
tembaga. Setelah kawat telah teraliri oleh arus listrik maka didekatkan dengan
4 kompas yang disusun mengitari kawat tembaga. Tetapi sebelum didekatkan
dengan kawat tembaga kompas dikalibrasi hingga arah jarumnya menunjukkan
north dan south dengan konstan.
Pada tabel data kedua di atas diperoleh bahwa jarum 4 kompas bergerak
dengan arah yang berbeda ketika kawat tembaga didekatkan dengan kompas.
Ketika jarak kompas 1,5 cm dari kawat berarus, maka jarum kompas yang
bergerak tidak. Tetapi jika dibandingkan dengan jarak kompas hingga 0,5 cm,
3 jarum kompas yang bergerak semuanya. Sehingga jarak kompas
mempengaruhi pergerakan arah jarum kompas yang menunjukkan bahwa
semakin dekat jarak kawat tembaga dengan kompas, maka hanya sedikit
jumlah kompas yang terpengaruh. Tetapi jika semakin jauh jaraknya kawat
tembaga dengan kompas, maka jarum kompas akan bergerak semua.
Pada percobaan ketiga, alat dan bahan dirangkai seperti yang terdapat
pada rangkaian percobaan. Dua buah baterai disusun pada tempatnya kemudian
dihubungkan penjepit buaya. Kawat tembaga dihubungkan dengan rangkaian
tersebut menggunakan penjepit buaya tetapi sebelum itu, diamplas dulu agar
kuat arus yang mengalir dapat sempurna. Kemudian kawat tembaga didekatkan
pada jarak tertentu dengan magnetometer.
Pada magnetometer menunjukkan hasil medan magnet yang dihasilkan
akibat pengaruh kawat tembaga yang didekatkan dengan jarak tertentu.
Magnetometer yang digunakan dalam satuan µT karena taraf ketelitian alat (B
± 1) µT. Pada arah jarum yang ditunjukkan oleh magnetometer merupakan
arah medan magnet yang dihasilkan. Medan magnet untuk masing-masing
kondisi yang dihasilkan yaitu ke arah kanan dan ke arah kiri atau searah jarum
jam atau berlawanan dengan jarum jam.
Besar kuat arus juga dapat dihitung dengan menggunakan persamaan
matematismedan magnet, sehingga didapatkan rumus seperti di bawah ini:
B=µ o . I2 π .r
I=2 π . r . Bµ o
I= r . B
2.10−7
Keterangan:
µo=4 π .10−7 T.m/A
B. DISKUSIPada percobaan tentang pengaruh arah medan magnet di sekitar
kawat berarus listrik yang dililiti oleh kawat dihasilkan bahwa sebuah
kawat yang dililitkan pada paku yang dialiri arus listrik akan menghasilkan
medan magnet. Hal tersebut dapat diketahui dengan memberikan serbuk
besi pada kertas di sekitar paku yang telah dililiti. Tetapi paku tidak boleh
dipegang oleh tangan karena tangan mengandung elektron yang
mempengaruhi besar kuat arus yang mengalir. Pada percobaan kami,
diketahui bahwa lilitan yang berjumlah 10 memiliki daerah medan magnet
lebih kecil dibandingkan dengan jumlah lilitan 30. Hal tersebut
ditunjukkan dari besar diameternya yang lebih kecil. Pada jumlah lilitan
yang sangat banyak yaitu 30 lilitan daerah medan magnetnya paling besar,
karena diameternya paling besar. Hasil tersebut telah sesuai dengan teori
matematisnya, nilai kuat arus yang mengalir tetap, yaitu:
B=μo. N . I
Berdasarkan rumus matematis di atas dapat diketahui bahwa besar medan
magnet sebanding dengan jumlah lilitan pada paku. Jika jumlah lilitan
banyak maka medan magnet besar, jika jumlah lilitan sedikit maka medan
magnet kecil. Berdasarkan teori tersebut, hasil praktikum kami telah sesuai
dengan teori.
Pada percobaan ketiga yaitu tentang pengaruh arah kompas di sekitar
kawat tembaga dengan menggunakan 4 buah kompas yang didekatkan
pada jarak tertentu. Hasil pada tabel data menunjukkan bahwa pergerakan
arah kompas tidak terlalu mencolok jika jarak antar kompas diletakkan 1,0
cm mengitari kawat tembaga. Hanya 3 buah kompas yang bergerak searah
jarum jam, sedangkan 1 kompas jarumnya tetap mengarah di kutub north.
Hal berbeda terlihat pada jarak antar kompas yaitu 1,5 cm terlihat bahwa
tidak ada kompas jarumnya bergerak searah jarum jam.
Tabel Negatif Kurang Paham
Berdasarkan hasil data tersebut, jika dihubungkan secara teori kurang
benar. Teori menunjukkan bahwa pada saat arus listrik yang mengalir dalam
penghantar diperbesar, ternyata kutub utara jarum kompas menyimpang lebih
jauh. Hal ini berarti semakin besar arus listrik yang digunakan semakin besar
medan magnetik yang dihasilkan. Sehingga dapat diketahui bahwa medan
magnet sebanding dengan kuat arus listrik dan berbanding terbalik dengan
jarak.
Jadi, dapat diketahui bahwa gambar kompas yang kami peroleh dalam
percobaan kurang benar. Pada jarak antar kompas kecil, maka
penyimpangan jarum kompas juga kecil sedangkan pada jarak antar
kompas besar, maka penyimpangan jarum magnet besar. Rumus
matematis mengharuskan berbanding terbalik antara jarak antar kompas
dengan penyimpangan jarum kompas. Hal tersebut disebabkan kesalahan
praktikan dalam menempatkan kompas tidak sesuai dengan posisi yang
benar. Selain itu, pada saat mengkalibrasi kompas, jarum kompas tidak
ditunggu hingga berhenti untuk dilakukan percobaan.
BAB V
PENUTUP
A. Kesimpulan
Berdasarkan hasil pembahasan tersebut, dapat disimpulkan bahwa:
1. Kuat arus dan jarak serta beda potensial antara kawat dan magnometer
mempengaruhi derajat simpangan jarum magnometer.
2. Dari percobaan yang telah kami lakukan hasilnya sesuai dengan teori,
yaitu semakinbanyak jumlah lilitan maka jari-jari semakin panjang atau
besar..
3. Arah medan magnetik berdasarkan praktikum yaitu ke baratlaut karena
arah arus mengalir dari utara ke selatan, sudut simpangan semakin jauh
jika jarak kawat dengan kompas semakin dekat, dan juga semakin besar
arus, maka semakin besar sudut simpangannya.
B. Saran
1. Diharapkan adanya percobaan lanjutan atau percobaan kembali untuk
mendapatkan hasil praktikum yang lebih teliti.
2. Diharapkan hasil praktikum ini dapat bermanfaat bagi pembaca.