Post on 31-Oct-2014
description
belajarfisika91.wordpress.com 1
MEDAN MAGNETIKMEDAN MAGNETIK
RACHMAT ABDUS SYUKURRACHMAT ABDUS SYUKURSMASMANN 91 JAKARTA 91 JAKARTA
BLOG : BLOG : http://belajarfisika91.wordpress.com
http://rachmat-abd-syukur.blogspot.comE-mail : syukur91@yahoo.co.idE-mail : syukur91@yahoo.co.id
belajarfisika91.wordpress.com 2
Standar Kompetensi :Standar Kompetensi :Menerapkan konsep kelistrikan dan kemagnetan Menerapkan konsep kelistrikan dan kemagnetan dalam berbagai penyelesaian masalah dan produk dalam berbagai penyelesaian masalah dan produk teknologi.teknologi.
Kompetensi Dasar : Kompetensi Dasar : MenerMeneraapkan induksi magnet dan gaya magnetik pada pkan induksi magnet dan gaya magnetik pada
beberapa produkbeberapa produk t teknologi.eknologi.
Indikator :Indikator :• Mendeskripsikan induksi magnetik sekitar kawat Mendeskripsikan induksi magnetik sekitar kawat
berarusberarus• Mendeskripsikan gaya magnetik pada kawat berarus Mendeskripsikan gaya magnetik pada kawat berarus
dan muatan bergerakdan muatan bergerak• Menerapkan prinsip induksi magnetik dan gaya Menerapkan prinsip induksi magnetik dan gaya
magnetik dalam teknologi.magnetik dalam teknologi.
belajarfisika91.wordpress.com 3
KUAT MEDAN KUAT MEDAN MAGNETIKMAGNETIK
belajarfisika91.wordpress.com 4
• Medan magnetikMedan magnetik didefinisikan sebagai didefinisikan sebagai daerah atau ruang di sekitar magnet yang daerah atau ruang di sekitar magnet yang masih dipengaruhi masih dipengaruhi gaya magnetikgaya magnetik. .
• Kuat dan arah medan magnetik dapat juga Kuat dan arah medan magnetik dapat juga dinyatakan oleh dinyatakan oleh garis-garis gaya magnetikgaris-garis gaya magnetik. .
• Jumlah garis gaya per satuan penampang Jumlah garis gaya per satuan penampang melintang adalah ukuran melintang adalah ukuran “kuat medan “kuat medan magnetik”magnetik”, dilambangkan dengan huruf “, dilambangkan dengan huruf “B” B” dan satuannya “dan satuannya “Wb/mWb/m22 ” atau “ ” atau “Tesla”Tesla”. .
MEDAN MAGNETIKMEDAN MAGNETIK
belajarfisika91.wordpress.com 5
GARIS – GARIS MEDAN MAGNETIKGARIS – GARIS MEDAN MAGNETIK
Ada tiga aturan Ada tiga aturan garis-garis medan magnetgaris-garis medan magnet, yaitu :, yaitu :
1.1. Garis-garis medan magnetGaris-garis medan magnet tidak pernah tidak pernah memotong satu sama lainmemotong satu sama lain
2.2. Garis-garis medan magnetGaris-garis medan magnet selalu keluar dari selalu keluar dari kutub utara dan memasuki kutub selatan dan kutub utara dan memasuki kutub selatan dan membentuk kurva tertutup.membentuk kurva tertutup.
3.3. Jika Jika garis-garis medan magnetgaris-garis medan magnet di daerah di daerah tertentu rapat, maka medan magnetis pada tertentu rapat, maka medan magnetis pada daerah itu kuat, demikian sebaliknya jika daerah itu kuat, demikian sebaliknya jika garis-garis medan magnet renggang, maka garis-garis medan magnet renggang, maka medan magnetis di daerah itu lemah.medan magnetis di daerah itu lemah.
belajarfisika91.wordpress.com 6
GARIS – GARIS MEDAN MAGNETIKGARIS – GARIS MEDAN MAGNETIK
belajarfisika91.wordpress.com 7
HUKUM BIOT SAVARTHUKUM BIOT SAVART
Seutas kawat lurus jika Seutas kawat lurus jika dialiri arus listrik akan dialiri arus listrik akan menghasilkan menghasilkan medan medan
magnetmagnet dengan dengan garis-garis garis-garis gaya magnetnyagaya magnetnya berupa berupa
lingkaran-lingkaran di lingkaran-lingkaran di sekitar kawat tersebut. sekitar kawat tersebut. Arah garis-garis gaya Arah garis-garis gaya
magnetmagnet ditentukan dengan ditentukan dengan kaidah tangan kanan. kaidah tangan kanan.
(Hk. Oersted)(Hk. Oersted)
belajarfisika91.wordpress.com 8
HUKUM BIOT SAVARTHUKUM BIOT SAVART
Secara matematis Secara matematis Hukum Biot - SavartHukum Biot - Savart tentang medan tentang medan magnet di sekitar kawat berarus listrik adalahmagnet di sekitar kawat berarus listrik adalah :
Keterangan:Keterangan:
dB = perubahan medan magnet ( Tesla ) k = μo / 2
μo = permeabilitas ruang hampa
μo = 4 x 10-7 Wb/Amp.m
i = Kuat arus listrik (Ampere) dl = perubahan elemen panjang (meter) θ = Sudut antara elemen berarus dengan
jarak ke titik. r = Jarak titik P ke elemen panjang (meter)
belajarfisika91.wordpress.com 9
2
0
a
iB
iP
a
Medan Magnet di Sekitar Kawat LurusMedan Magnet di Sekitar Kawat Lurus
Besarnya kuat medan magnet di sekitar kawat berarus listrik dirumuskan dengan :
a = jarak titik P dari kawat dalam meter (m)
Tanda = arah medan menembus bidang mendekati pengamat.
Tanda = medan menembus bidang menjauhi pengamat.
belajarfisika91.wordpress.com 10
Medan Magnet di Sekitar Kawat MelingkarMedan Magnet di Sekitar Kawat Melingkar
Besar dan arah medan magnetBesar dan arah medan magnet disumbu kawat melingkar berarus listrik dapat ditentukan dengan rumus :
N = jumlah lilitan kawat
Keterangan:Keterangan:
BBPP = Induksi magnet di P pada sumbu kawat melingkar ( T) = Induksi magnet di P pada sumbu kawat melingkar ( T)
I = kuat arus pada kawat ( A ) I = kuat arus pada kawat ( A )
a = jari-jari kawat melingkar ( m ) a = jari-jari kawat melingkar ( m )
r = jarak P ke lingkaran kawat ( m ) r = jarak P ke lingkaran kawat ( m )
θ = sudut antara sumbu kawat dan garis hubung P ke titik pada lingkaran kawatθ = sudut antara sumbu kawat dan garis hubung P ke titik pada lingkaran kawat (°) (°)
x = jarak titik P ke pusat lingkaran ( m ) , x = jarak titik P ke pusat lingkaran ( m ) ,
dengan dengan
belajarfisika91.wordpress.com 11
B
i
a
2
0
a
iB
2 0
a
iNB
Medan Magnet di Sekitar Kawat MelingkarMedan Magnet di Sekitar Kawat Melingkar
Besarnya kuat medan magnet di pusat kawat melingkar dapat dirumuskan dengan :
atau
Arah ditentukan Arah ditentukan dengan kaidah dengan kaidah tangan kanantangan kanan
Perhatikan gambarPerhatikan gambar
belajarfisika91.wordpress.com 12
Medan Magnet pada SolenoidaMedan Magnet pada Solenoida
Sebuah kawat dibentuk seperti spiral yang selanjutnya disebut kumparankumparan atau solenoidasolenoida, Apabila dialiri arus listrik maka akan berfungsi seperti magnet batangmagnet batang.
Besarnya medan magnetmedan magnet :
disumbu pusat (titik O) Solenoida
di ujung Solenida (titik P)
dengan 0 L
NninB
2
0inB
belajarfisika91.wordpress.com 13
Medan Magnet pada ToroidaMedan Magnet pada Toroida
ToroidaToroida adalah sebuah solenoida yang dilengkungkan sehingga berbentuk lingkaran kumparan.
Besarnya medan magnetmedan magnet ditengah-tengah ToroidaToroida (pada titik-titik (pada titik-titik yang berada pada garis lingkaran merah)yang berada pada garis lingkaran merah) adalah:
a = rata-rata jari2 dalam dan jari2 luar toroida dengan satuan ( meter )
a = ½ ( R1 + R2 )
belajarfisika91.wordpress.com 14
CONTOH SOALCONTOH SOAL
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 kawat berada pada sumbu x dialiri arus listrik sebesar 2 A searah dengan sumbu x positif . Tentukan besar dan arah medan magnet dititik P yang berada pada sumbu y berjarak 4 cm dari pusat koordinat 0 ( lihat gambar) ?
3. 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!
belajarfisika91.wordpress.com 15
CONTOH SOALCONTOH SOAL
4. Sebuah kawat melingkar dialiri arus listrik sebesar 4 A (lihat gambar). Jika jari-jari lingkaran 8 cm dan arak titik P terhadap sumbu kawat melingkar adalah 6 cm maka tentukan medan magnet pada :
a) pusat kawat melingkar ( O )
b) dititik P
belajarfisika91.wordpress.com 16
CONTOH SOALCONTOH SOAL
5. Sebuah Solenoida panjang 2 m memiliki 800 lilitan. Bila Solenoida dialiri arus sebesar 0,5 A, tentukan induksi magnet pada : a. Pusat solenoida b. Ujung solenoida
6. Sebuah Toroida terdiri dari 6000 lilitan dialiri arus listrik sebesar 10 A . Jika jari-jari dalam dan luar berturut-turut 2 dan 4 meter . Tentukan besarnya induksi magnet ditengah toroida !
belajarfisika91.wordpress.com 17
GAYA MAGNETIKGAYA MAGNETIK
belajarfisika91.wordpress.com 18
Gaya Pada Penghantar Gaya Pada Penghantar Berarus ListrikBerarus Listrik
Panghantar berarus listrik yang berada di dalam medan magnet akan mengalami gaya magnetgaya magnet. Besarnya Besarnya gaya ini bergantung pada :gaya ini bergantung pada : kuat arus listrikkuat arus listrik, kuat medan magnetkuat medan magnet, dan panjang penghantarpanjang penghantar.
belajarfisika91.wordpress.com 19
Arah gaya magnetik dapat ditentukan Arah gaya magnetik dapat ditentukan dengan kaidah tangan kanan dengan kaidah tangan kanan ((Kaidah Kaidah
FlemingFleming))
belajarfisika91.wordpress.com 20
Penggunaan Gaya MagnetikPenggunaan Gaya Magnetik
• Gaya magnetik yang timbul pada penghantar berarus listrik digunakan untuk mengubah energi listrik menjadi energi gerak.
• Contoh : motor listrik dan alat ukur listrik.
Fungsi komutator adalah agar arus listrik yang mengalir pada loop tidak berbalik arah, sehingga loop dapat terus berputar.
belajarfisika91.wordpress.com 21
BvF qB
Medan menembus bidang
Perhatikan laju tidak berubah Perhatikan laju tidak berubah tetapi tetapi arah berubah. arah berubah. Besar gaya magnet :
ataudengan F v dan F B = sudut antara arah v dengan arah B
Gaya Pada Muatan yang Gaya Pada Muatan yang bergerakbergerak
v
B
Muatan uji, +q
Fmagnet
+v v
FB
+
+
+ ++
+ sin qvBF
Arah FArah F dengan dengan kaidah tangan kaidah tangan
kanankanan
belajarfisika91.wordpress.com 22
Medan menembus bidang
Gaya Pada Muatan yang Gaya Pada Muatan yang bergerakbergerak
v
FB
+
+r
Gaya magnetGaya magnet selalu dalam arah radial atau menuju pusat, yang mengakibat-kan partikel bergerak melingkar, maka secara matematis diperoleh hubungan :
magnet gaya
qvBF
F
B
B
lsentripeta gaya 2
r
mvF
F
s
s
r
mvqB
FFB
s
qB
mvr rr = jari-jari lintasan
belajarfisika91.wordpress.com 23
Velocity Selector (selektor Velocity Selector (selektor kecepatan)kecepatan)
EB FF
EB FF
EB FF FFEE
FFBB
belajarfisika91.wordpress.com 24
Gaya Pada Dua Penghantar Gaya Pada Dua Penghantar SejajarSejajar
• Penghantar yangg arah arusnya searah akan tarik-menarik.
• Bila arusnya berlawanan arah akan tolak-menolak.
Dengan besar gaya magnetgaya magnet :
a = jarak antara kedua kawatl = panjang kawat
2
210 la
iiF
belajarfisika91.wordpress.com 25
CONTOH SOALCONTOH SOAL
7. 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!
8. 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.
9. Sebuah proton bergerak dalam lintasan lingkaran dengan jari-jari 14 cm dalam sebuah medan magnetik 0.35 T yang tegak lurus dengan kecepatan proton. Tentukan laju linier proton.
10.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.
SELAMAT BELAJAR YAASELAMAT BELAJAR YAA ……… ……… __