Kajian Fisika Sma

72
KAJIAN FISIKA SMA MEDAN MAGNET PHYSI S IBROHIM MIRGONI E1Q011020

description

ppt kajian fisika sma

Transcript of Kajian Fisika Sma

Page 1: Kajian Fisika Sma

KAJIAN FISIKA SMA

MEDAN MAGNET

PHYSI S

IBROHIM MIRGONI

E1Q011020

IBROHIM MIRGONI

E1Q011020

Page 2: Kajian Fisika Sma

PHYSI S

MATERI KULIAH

Dari beragam pengembangan materi fisika tiap jenjang sekolah ini, karena itulah perlu dilakukan suatu kajian materi fisika sehingga dapat dipahami secara benar bagaimana pemahaman materi fisika pada sekolah menengah pertama dan atas.

Pada wacana selanjutnya akan mengkaji fisika yang ada pada jenjang sekolah menengah pertama (SMP) dan menengah atas (SMA) dalam 2 kategori khusus

O Yang pertama adalah mengkaji fisika berdasarkan sk dan kd dan

O Yang kedua mengkaji fisika dalam segi materi.

O Yang pertama adalah mengkaji fisika berdasarkan sk dan kd dan

O Yang kedua mengkaji fisika dalam segi materi.

Page 3: Kajian Fisika Sma

PHYSI S

Fisika yang dikaji pada bahasan selanjutnya adalah dikhususkan untuk materi tentang medan magnet dan penerapannya. Kajiannya dapat langsung dibahas pada tahap selanjutnya.

Fisika yang dikaji pada bahasan selanjutnya adalah dikhususkan untuk materi tentang medan magnet dan penerapannya. Kajiannya dapat langsung dibahas pada tahap selanjutnya.

1. Kajian berdasarkan (kompetensi dasar) KD dan (standar kompetensi) SK

1. Kajian berdasarkan (kompetensi dasar) KD dan (standar kompetensi) SK

Pada bahasan ini akan ditulis kajian materi tentang medan magnet baik untuk SK da KD SMP maupun SMA.

Pada bahasan ini akan ditulis kajian materi tentang medan magnet baik untuk SK da KD SMP maupun SMA.

Berdasarkan KD dan SK yang ada pada jenjang sekolah SMP dan SMA terdapat beberapa perbedaan yang mendasar, terutama dalam hal segi materi. Namun materi yang ada selalu mengacu pada indikator. Perhatikan tabel perbedaan pkok materi yang diajarkan pada siswa sekolah dasar (SD) dan Sekkolah menengah pertama (SMP)

Berdasarkan KD dan SK yang ada pada jenjang sekolah SMP dan SMA terdapat beberapa perbedaan yang mendasar, terutama dalam hal segi materi. Namun materi yang ada selalu mengacu pada indikator. Perhatikan tabel perbedaan pkok materi yang diajarkan pada siswa sekolah dasar (SD) dan Sekkolah menengah pertama (SMP)

Page 4: Kajian Fisika Sma

PHYSI S

SK SMP : Memahami konsep kemagnetan dan penerapannya dalam kehidupan sehari-hari.

KD Sub Materi

4.2 Mendeskripsikan pemanfaatan

kemagnetan dalam produk

teknologi

•Manfaat Kemagnetan

. 4.3 Menerapkan konsep induksi

Elektromagnetik untuk

menjelaskan

prinsip kerja beberapa alat yang

memanfaatkan prinsip induksi

elektromagnet

•Induksi Elektromagnetik

Page 5: Kajian Fisika Sma

PHYSI S

SK SMA : 2. Menerapkan konsep kelistrikan dan kemagnetan dalam berbagai penyelesaian masalah dan produk teknologi

KD Sub Materi

2.2 Menerapkan

induksi magnet dan

gaya magnetik pada

eerapa produk

teknologi

Kemagnetan,

Hukum Biot-Savart,

Medan magnet dan

kemagnetan

Gaya Lorentz

Page 6: Kajian Fisika Sma

PHYSI S

II. MATERIII. MATERI

Materi yang bersesuaian dengan SK dan KD adalah sbb:• Standar kompetensi :2. Menerapkan konsep kelistrikan dan kemagnetan dalam berbagai penyelesaian masalah dan produk teknologi • Kompetensi dasar:2.3 Menerapkan induksi magnetik dan gaya magnetik pada beberapa produk teknologi..

Materi yang bersesuaian dengan SK dan KD adalah sbb:• Standar kompetensi :2. Menerapkan konsep kelistrikan dan kemagnetan dalam berbagai penyelesaian masalah dan produk teknologi • Kompetensi dasar:2.3 Menerapkan induksi magnetik dan gaya magnetik pada beberapa produk teknologi..

Page 7: Kajian Fisika Sma

PHYSI S

Berdasarkan KD yang ada pada silabus fisika SMA, bahwa materi pokok yang ditargetkan kepada siswa adalah bagimana siswa itu:

Mendeskripsikan induksi magnetik sekitar kawat berarus.

Mendeskripsikan gaya magnetik pada kawat berarus dan muatan bergerak.

Menerapkan prinsip induksi magnetik dan gaya magnetik dalam teknologi

Mendeskripsikan induksi magnetik sekitar kawat berarus.

Mendeskripsikan gaya magnetik pada kawat berarus dan muatan bergerak.

Menerapkan prinsip induksi magnetik dan gaya magnetik dalam teknologi

Page 8: Kajian Fisika Sma

PHYSI S

Sub materi yang dirangkum penulis di sini di antaranya:Sub materi yang dirangkum penulis di sini di antaranya:

Hukum Biot-Savart Medan magnet di sekitar kawat

berarus Gaya magnetik yang dialami oleh

kawat berarus dalam medan magnetik

Gaya magnetik yang dialami oleh muatan yang bergerak dalam medan magnetik

Lintasan yang ditempuh oleh partikel bermuatan dalam medan mgnetik

Gaya antar 2 kawat lurus, panjang, sejajar,dan berarus

Momen kopel pada suatu kumparan berarus.

Hukum Biot-Savart Medan magnet di sekitar kawat

berarus Gaya magnetik yang dialami oleh

kawat berarus dalam medan magnetik

Gaya magnetik yang dialami oleh muatan yang bergerak dalam medan magnetik

Lintasan yang ditempuh oleh partikel bermuatan dalam medan mgnetik

Gaya antar 2 kawat lurus, panjang, sejajar,dan berarus

Momen kopel pada suatu kumparan berarus.

Page 9: Kajian Fisika Sma

PHYSI S

KEMAGNETAN SUATU BAHANKEMAGNETAN SUATU BAHAN

Sifat kemagnetan dalam bahan sudah dibahas dari jenjang SMP namun juga dibahas sedikit pada jenjang SMA. Namun untuk buku-buku terbitan Erlangga kadang-kadang tidak dibahas mengenai sifat kemagnetan bahan karena terlebih dahulu sudah dibahas di SMP.

Sifat kemagnetan dalam bahan sudah dibahas dari jenjang SMP namun juga dibahas sedikit pada jenjang SMA. Namun untuk buku-buku terbitan Erlangga kadang-kadang tidak dibahas mengenai sifat kemagnetan bahan karena terlebih dahulu sudah dibahas di SMP.

Page 10: Kajian Fisika Sma

PHYSI SHal.:

10ISI DENGAN JUDUL HALAMAN TERKAIT

SIFAT KEMAGNETAN BAHAN

Berdasarkan pada bagaimana bahan bereaksi dengan me-dan magnet, maka bahan-bahan magnet dibedakan menjadi bahan diamagnetik, bahan paramagnetik dan bahan ferro magnetik.

Bahan diamagnetik marupakan bahan yang sedikit ditolak oleh medan magnet, contohnya adalah emas, tembaga, dll.

Bahan para magnetik merupakan bahan yang ditarik dengan gaya yang sangat lemah dalam medan magnet, contohnya adalah alumunium, magnesium, dll.

Bahan ferromagnetik merupakan bahan yang ditarik dengan kuat dalam medan magnet.

Page 11: Kajian Fisika Sma

PHYSI S

Page 12: Kajian Fisika Sma

PHYSI S

Page 13: Kajian Fisika Sma

PHYSI S

Page 14: Kajian Fisika Sma

PHYSI S

Page 15: Kajian Fisika Sma

AdaptifHal.: 15 Isi dengan Judul Halaman Terkait

MEDAN MAGNETIK

a. Garis - garis medan magnet tidak pernah saling berpotongan

(bersilangan).

b. Garis-garis medan magnet selalu keluar dari kutub utara dan

masuk ke kutub selatan serta membentuk kurva tertutup.

c. Jika garis-garis medan magnet pada suatu tempat rapat, maka

medan magnet pada tempat tersebut kuat, sebaliknya jika garis-

garis medan magnet pada suatu tempat renggang, maka medan

magnet pada tempat tersebut lemah.

Ada tiga aturan garis-garis medan magnet, yaitu :

Page 16: Kajian Fisika Sma

AdaptifHal.: 16 Isi dengan Judul Halaman Terkait

INDUKSI MAGNETIK

S

U

S

U

S

U

Hasil percobaan Oersted

Pada dasarnya, sumber magnet tidak hanya berupa magnet permanen, tetapi dapat juga berupa elektromagnet, yaitu magnet yang dihasilkan oleh arus listrik atau muatan-muatan listrik yang bergerak.

Page 17: Kajian Fisika Sma

AdaptifHal.: 17 Isi dengan Judul Halaman Terkait

GAYA LORENTZ

Jika kawat panjang l dialiri arus listrik I berada dalam medan magnet B, maka kawat tersebut akan mengalami gaya Lorentz atau gaya magnet yang arahnya dapat ditentukan dengan aturan tangan kanan.

Gaya Lorentz pada kawat lurus berarus listrik

NS

Page 18: Kajian Fisika Sma

AdaptifHal.: 18 Isi dengan Judul Halaman Terkait

GAYA LORENTZ

Keterangan:

FL= gaya lorentz (N)

B = induksi magnet (T)

= sudut antara B dan I

I = arus listrik (A)

l = panjang kawat (m)

sinIBFL

Siswa disuruh membuka keempat jari yang dirapatkan seperti pada gambar di bawah.

Arah keempat jari menunjukkan arah medan magnet homogens B

Arah dari ibu jari menunjukkan arah I (arah arus).

Maka arah tangan menekan adalah arah dari gaya Lorentz

Page 19: Kajian Fisika Sma

PHYSI S

GAYA PADA SUATU KAWAT BERARUS

Sebuah kawat berarus terdiri dari partikel bermuatan yang bergerak sehingga tiap partikel akan mengalami gaya berikut.

BvF qB

+

FB

v

BA

l

Page 20: Kajian Fisika Sma

PHYSI S

GAYA PADA SUATU KAWAT BERARUS…

Suatu kawat diletakkan vertikal antara 2 kutub magnet.

Page 21: Kajian Fisika Sma

PHYSI S

GAYA PADA KAWAT BERARUS

NqB BvF

Gaya total pada segmen kawat adalah jumlah gaya pada seluruh muatan

Asumsikan gayanya sama pada setiap pembawa arus (muatan)

nAlqB BvF Jumlah muatan (N) adalah densitas muatan (n) × Volume (Al)

BvF ˆqvnAlBKumpulkan semua yg tidak berarah (besaran skalar)

qnAvI Ingat laju hanyut Ingat laju hanyut BLF IB

BvF qB

+

FB

vB

A

l

Page 22: Kajian Fisika Sma

AdaptifHal.: 22 Isi dengan Judul Halaman Terkait

GAYA LORENTZ UNTUK MUATAN YANG BERGERAK DALAM B

Gaya lorentz pada muatan bergerak

Keterangan:

B = induksi magnet (T)

= sudat antara B dan v

q = muatan listrik (C)

v = kecepatan partikel (m/s)

Jika sebuah muatan listrik bergerak dalam medan magnet, maka muatan tersebut akan mengalami gaya Lorentz yang besarnya dapat ditentukan dengan persamaan sebagai berikut:

sinvqBFL

+

X X X

X X X

X X X

X X X

X X X

v

FL BX X X

X X X

X X X

X X X

X X X

- v

FL

B

Muatan positif Muatan negatif

Page 23: Kajian Fisika Sma

AdaptifHal.: 23 Isi dengan Judul Halaman Terkait

GAYA LORENTZ

Jika arah v sejajar dengan arah induksi magnet B, maka gaya Lorentz pada partikel bermuatan adalah nol, sehingga partikel bergerak lurus, tetapi jika arah v tegak lurus terhadap induksi magnet B maka, maka gaya Lorentz pada partikel bermuatan adalah FL = Bqv dan mengikuti lintasan lingkaran berjari-jari R. Jadi besar gaya Lorentz FL sama dengan gaya sentripetal FS.

R

vmvqB

FF SL

2

B

Bq

Bq

vmR

Sehingga, Keterangan:

R = jari-jari lintasan (m)

m = massa partikel (kg)

q = kecepatan sudut partikel (rad/s)

Page 24: Kajian Fisika Sma

PHYSI S

LINTASAN YANG DITEMPUH OLEH PARTIKEL BERMUATAN DALAM MEDAN MGNETIKLINTASAN YANG DITEMPUH OLEH PARTIKEL BERMUATAN DALAM MEDAN MGNETIK

Pada sub materi ini siswa SMA sering keliru menentukan lintasan partikel bermuatan jika dikenai dengan medan magnet. Untuk soal-soal semacam ini,guru harus mendemonstrasikan secara langsung dengan menggunakan gambar serta menggunakan aturan tangan kanan. Secara umum lintasan partikel ini ada 3 macam:

Page 25: Kajian Fisika Sma

PHYSI S

1. Garis Lurus (tidak dibelokkan)Terjdi jika arah kecepatan pertikl bermuatan sejajar (serah atau berlawanan arah ) dengan medan magnet. Ini kare partikel tidak mengalami Gaya Lorentz (F = 0).

Untuk gerak ini siswa cukup mudah mendemonstrasikannya dengan menggunakan kaidah tangan kanan.

Page 26: Kajian Fisika Sma

PHYSI S

2. Lingkaran Terjadi jika partikel bermuatan bergerak tegak lurus terhadap medan magnet. Jari-jari lingkaran R dinyatakan oleh:R = mv/BqRumus ini sudah dibuktikan di atas.yaitu bagian erak partikl bermuatan.

Sehingga untuk yang ini guru harus menyediakan berbagai gambar yang arah medannya berbeda-beda, agar siswa dapat mengetahui secara betul konep aturan tangan kanan.

Sehingga untuk yang ini guru harus menyediakan berbagai gambar yang arah medannya berbeda-beda, agar siswa dapat mengetahui secara betul konep aturan tangan kanan.

Page 27: Kajian Fisika Sma

PHYSI S

3. Spiral (Helix)Terjadi jika arah kecepatan tidak sejajar dan tidak tegak lurus terhadap medan magnetik. Sumu putar spiral sejajar dengan arah medan magnetik B dan arah gerak maju spiral dengan komponen kecepatan sejajar dengan B.

3. Spiral (Helix)Terjadi jika arah kecepatan tidak sejajar dan tidak tegak lurus terhadap medan magnetik. Sumu putar spiral sejajar dengan arah medan magnetik B dan arah gerak maju spiral dengan komponen kecepatan sejajar dengan B.

Gerak ini cukup sulit bagi siswa yang memiliki daya hayal gambar yang kurang. Sehingga diperlukan media demonstrasi berupa simulasi, atau deonstrasi dari guru secara langsung.

Page 28: Kajian Fisika Sma

REVIEW TENTANG GAYA LORENTZ

Page 29: Kajian Fisika Sma

HUKUM BIOT-SAVART

Page 30: Kajian Fisika Sma

PHYSI S

Pada pembahasan di SMP tentang Medan Magnet siswa telah mengetahui bahwa arus listrik dapat menimbulkan Medan Magnet.

Sedang arus listrik adalah muatan yang bergerak, di sekitar muatan ada medan listrik. Jika muatan bergerak maka medan listrik yang dihasilkan akan berubah, maka dapat dikatakan bahwa perubahan medan listrik dapat menimbulkan medan magnet.

Pada pembahasan di SMP tentang Medan Magnet siswa telah mengetahui bahwa arus listrik dapat menimbulkan Medan Magnet.

Sedang arus listrik adalah muatan yang bergerak, di sekitar muatan ada medan listrik. Jika muatan bergerak maka medan listrik yang dihasilkan akan berubah, maka dapat dikatakan bahwa perubahan medan listrik dapat menimbulkan medan magnet.

Page 31: Kajian Fisika Sma

PHYSI S

Yang perlu diperhatikan oleh siswa SMA mengenai medan magnet adalah hukum dasar berupa hukuma biot-savartt, hukum ini biasanya dituliskan dalam bentuk:

dB adalah medan magnetik yang diproduksi oleh potongan kecil kawat

ds adalah vektor panjang dari potongan kecil kawat yang searah dengan arah arus

r adalah vektor posisi dari potongan kawat ke titik dimana medan magnetik ingin diukur

I adalah arus dalam kawat

adalah sudut antara ds & r

r

ds

dB

2

ˆ

r

rdsB

Id

Page 32: Kajian Fisika Sma

PHYSI S

HASIL PERCOBAAN BIOT & SAVART …

dB tegak lurus ds dB tegak lurus r|dB| berbanding terbalik |r|2 |dB| sebanding dengan arus I|dB| sebanding dengan |ds| |dB| sebanding dengan sin

Jadi dari hukum inilah persamaan medan magnt di sekitar kawat lurus didapatkan. Namun untuk jenjang SMA penuruan dari persamaan ini tidak dituliskan,

Jadi dari hukum inilah persamaan medan magnt di sekitar kawat lurus didapatkan. Namun untuk jenjang SMA penuruan dari persamaan ini tidak dituliskan,

Page 33: Kajian Fisika Sma

PHYSI S

HUKUM BIOT – SAVART

Semua hasil di atas dapat disimpulkan dalam suatu “hukum” yang dikenal sebagai Hukum Biot-Savart

2

ˆ

r

rdsB

Id

20 ˆ

4 r

rdsB

Id

Masukkan konstanta :

dimana 0 adalah permeabilitas ruang hampa

A

Tm104 7

0

Page 34: Kajian Fisika Sma

AdaptifHal.: 34 Isi dengan Judul Halaman Terkait

Kawat lurus sangat panjang

r

IB o

P 2

P

Keterangan:

B = induksi magnet (T)

o = permeabilitas ruang hampa

(4 x 107 Wb/Am)

I = arus listrik (A)

r = jari-jari lintasan lingkaran (m)

Rumus di buku SMARumus di buku SMA

Page 35: Kajian Fisika Sma

AdaptifHal.: 35 Isi dengan Judul Halaman Terkait

Kawat melingkar

Keterangan:

N = jumlah lilitan

r = jari-jari kawat (m)

Nr

IB o

O 2

r

IB o

O 2

Induksi magnet di titik O dapat ditentukan dengan persamaan berikut:

Jika terdapat N lilitan kawat melingkar, maka persamaan-nya menjadi.

Or

Page 36: Kajian Fisika Sma

AdaptifHal.: 36 Isi dengan Judul Halaman Terkait

KAWAT MELINGKAR

Sementara itu, induksi magnet pada titik S sebagai berikut:

2a2

sin rIB o

S

Keterangan:

a = jarak antara titik p dengan titik s (m)

r = jari-jari kawat ( m )

= sudut antara SP dengan SO

S

O r

a

P

Page 37: Kajian Fisika Sma

AdaptifHal.: 37 Isi dengan Judul Halaman Terkait

INDUKSI MAGNET PADA SOLENOIDA

Nl

iB o

2

Nl

iB o

Induksi magnet di tengah-tengah solenoid dapat ditentukan dengan persamaan sebagai berikut:

Induksi magnet di kedua ujung solenoida sebagai berikut.

Keterangan:

i = arus listrik ( A )

l = panjang solenoida ( m )

N = jumlah lilitan

Source: www.societyofrobots.com

Page 38: Kajian Fisika Sma

AdaptifHal.: 38 Isi dengan Judul Halaman Terkait

INDUKSI MAGNET PADA TOROIDA

r

B

Nr

IB o

2

Induksi magnet pada toroida dapat ditentukan dengan persamaan sebagai berikut:

Keterangan:

r = jari-jari toroida ( m )

l = arus listrik ( A )

N = jumlah lilitan

Source: http://rocky.digikey.com

Page 39: Kajian Fisika Sma

AdaptifHal.: 39 Isi dengan Judul Halaman Terkait

INDUKSI MAGNETIK

Contoh soal yang sesuai untk kuran SMA Contoh soal yang sesuai untk kuran SMA

Berapa induksi magnetik pada jarak 5 cm dari pusat sebuah kawat lurus yang berarus 3A?

Penyelesaian

o = 4 x 107 Tm/A

I = 3 A

r = 5 cm = 0.05 m

B = …?

T

m

AATm

r

IB o

5

7

102,1

)05,0(2

)3)(104(

2

Jadi, induksi magnetik yang dihasilkan adalah 1,2 x 105 T.

Page 40: Kajian Fisika Sma

PHYSI S

ADA BEBERAPA BUKU YANG MENLISKAN PENURUNAN DARI HUKUM BIOT-SAVART..

MAU LIHAAAAATTT?? :-D

Page 41: Kajian Fisika Sma

PHYSI S

MEDAN MAGNETIK DARI SUATU KAWAT LURUS

a

ds x

r

dxds

x

atan

r

asin

x

Tanda (-) karena terletak pada sb-x negatif

Page 42: Kajian Fisika Sma

PHYSI S

MEDAN MAGNETIK DARI SUATU KAWAT LURUS

sinˆˆ rdsrds

B selalu keluar dari kertas

sindx

M a g n e tic F ie ld f ro m a S tr a ig h t w ire

a

d s x

r

dxds

x

atan

20 ˆ

4 r

rdsB

Id

Arah medan:

Besar medan:

sin

ar

22

sin

a

r

dxa

Id sinsin

4

2

0

B

Lebih mudah kalau dinyatakan dalam

dxa

I

2

30 sin

4

ds

r

dB

Page 43: Kajian Fisika Sma

PHYSI S

MEDAN MAGNETIK DARI SUATU KAWAT LURUS

M a g n e tic F ie ld f ro m a S tr a ig h t w ire

a

d s x

r

dxds

x

atan

Besar medan: …

tan

ax

2sin

a

d

dx

d

adx

2sin

dxa

Id

2

30 sin

4

B

Gunakan Kalkulus!

d

a

a

I

22

30

sin

sin

4

da

Isin

40

d

a

IdB

sin4

0B 1800

0 cos4

a

I 24

0 a

I

a

I

2

0

Page 44: Kajian Fisika Sma

PHYSI S

CONTOH LAIN YANG SERING KLUAR DALAM BUKUHitunglah medan magnetik pada titik O dari

segmen kawat berarus seperti pada gambar. Kawat terdiri dari dua bagian yang lurus dan satu bagian melengkung dengan jari-jari R dan sudut . Arah panah pada kawat menyatakan arah arus.

Page 45: Kajian Fisika Sma

PHYSI S

CONTOH LAIN …

Untuk segmen lurus AA’ dan CC’:

Untuk segmen AC, elemen panjang ds selalu tegak lurus dengan r dan mempunyai jarak yang sama ke titik O, sehingga

Dengan demikian

Page 46: Kajian Fisika Sma

PHYSI S

GAYA MAGNETIK DARI SUATU LOOP ARUS MELINGKAR

Tinjau suatu loop kawat melingkar dengan jari-jari R yang terletak pada bidang-yz dan membawa arus I, seperti pada gambar. Tentukan medan magnetik di titik aksial P yang terletak pada jarak x dari titik pusat cincin

Page 47: Kajian Fisika Sma

PHYSI S

GAYA MAGNETIK DARI SUATU LOOP ARUS MELINGKAR

Page 48: Kajian Fisika Sma

PHYSI S

Page 49: Kajian Fisika Sma

PHYSI S

GAYA MAGNETIK DARI SUATU LOOP ARUS MELINGKAR

20 ˆ

4 r

rdsB

Id

dsr

B selalu keluar dari layar

Arah:

ds

r

dB

20

ˆ

4 r

rdsB

I

d

Besar:

ds selalu r

ds

20

4 R

I

dsΒB

20

4 R

Id

ds

20

4 R

I

RR

I

24 2

0

R

I

20

Page 50: Kajian Fisika Sma

PHYSI S

CONTOH MEDAN MAGNETIK YANG LAINPusat loop kawat dengan jari-jari R

Pusat lilitan kawat berjari-jari R dengan N lilitan

Pada suatu jarak a dari kawat lurus panjang

a

IB

2

0

R

IB

20

R

NIB

20

Page 51: Kajian Fisika Sma

GAYA MAGNETIK ANTARA DUA KAWAT SEJAJAR

Page 52: Kajian Fisika Sma

PHYSI S

Biasanya dalam buku-buku terbitan erlangga atau BSE disebutkan bahwa jika ada 2 kawat berarus yag didekatkan maka akan timbul gaya tarik menarik atau tolak menolak. Syaratnya adalah:

Biasanya dalam buku-buku terbitan erlangga atau BSE disebutkan bahwa jika ada 2 kawat berarus yag didekatkan maka akan timbul gaya tarik menarik atau tolak menolak. Syaratnya adalah:

1. Jika dialiri arus yang kedua kawatnya memiliki arah aliran arus yang sama, maka kawat akan saling tarik menarik. Begitu juga sebaliknya,

2. Jika dialiri arus yang kedua kawatnya memiliki arah aliran arus yang berbeda, maka kawat akan saling tolak menoak.

1. Jika dialiri arus yang kedua kawatnya memiliki arah aliran arus yang sama, maka kawat akan saling tarik menarik. Begitu juga sebaliknya,

2. Jika dialiri arus yang kedua kawatnya memiliki arah aliran arus yang berbeda, maka kawat akan saling tolak menoak.

Page 53: Kajian Fisika Sma

PHYSI S

Gambar untuk kedua kawat setelah tarik menarik juga harus diberikan, seperti berikut

Gambar untuk kedua kawat setelah tarik menarik juga harus diberikan, seperti berikut

Gambar untuk kedua kawat setelah tolak-mnolak

Page 54: Kajian Fisika Sma

PHYSI S

Konsep ini tentu sangat baik untuk siswa yang daya hafal materimya cukup tinggi. Namun konsep ini dapat menyulitkan siswa yang daya hafalnya kurang. Sehingga harus diberikan konep yang sebenarnya mengenai ini.

Konsep yang sesungguhnya agar siswa SMA faham mengenai gaya pada kedua kawat ini adalah sama dengan aturan kaidah tangan kanan, yaitu:

Konsep yang sesungguhnya agar siswa SMA faham mengenai gaya pada kedua kawat ini adalah sama dengan aturan kaidah tangan kanan, yaitu:

Page 55: Kajian Fisika Sma

PHYSI S

Konsep yang sesungguhnya agar siswa SMA faham mengenai gaya pada kedua kawat ini adalah sama dengan aturan kaidah tangan kanan, yaitu:

Konsep yang sesungguhnya agar siswa SMA faham mengenai gaya pada kedua kawat ini adalah sama dengan aturan kaidah tangan kanan, yaitu:

1. Ketika arah arus searah maka kedua kawat akan menerima medan magnet B dari kawat di dekatnya yang arah medan untuk kawat pertama akan berlawanan dengan arah medan magnet yang diterima oleh kawat kedua. Lihat gambar di bawah ini:

1. Ketika arah arus searah maka kedua kawat akan menerima medan magnet B dari kawat di dekatnya yang arah medan untuk kawat pertama akan berlawanan dengan arah medan magnet yang diterima oleh kawat kedua. Lihat gambar di bawah ini:

Page 56: Kajian Fisika Sma

PHYSI S

Jadi guru dengan mudah mendemonstrasikan ke siswa SMA secara langsung dengan menggunaan aturan tangan kanan bahwa: jika arah B berlawanan maka arah gaya F untuk kedua kawat seolah-olah terlihat saling tarik menarik

Jadi guru dengan mudah mendemonstrasikan ke siswa SMA secara langsung dengan menggunaan aturan tangan kanan bahwa: jika arah B berlawanan maka arah gaya F untuk kedua kawat seolah-olah terlihat saling tarik menarik

Page 57: Kajian Fisika Sma

PHYSI S

2. Berbeda jika arah arus berlawanan. Maka kedua kawat akan menerima medan magnet B dari kawat di dekatnya yang arah medan untuk kawat pertama akan searah dengan arah medan magnet B yang diterima oleh kawat kedua. Coba dlihat gambar yang sebelah kanan.

2. Berbeda jika arah arus berlawanan. Maka kedua kawat akan menerima medan magnet B dari kawat di dekatnya yang arah medan untuk kawat pertama akan searah dengan arah medan magnet B yang diterima oleh kawat kedua. Coba dlihat gambar yang sebelah kanan.

Sama halnya dengan yang di atas, guru juga harus mendeonstrasikan dengan menggunakn aturan tangan kanan sehingga

arah gaya F seolah-olah saling tarik menarik jika arah medan B sama untuk kedua kawat .

Sama halnya dengan yang di atas, guru juga harus mendeonstrasikan dengan menggunakn aturan tangan kanan sehingga

arah gaya F seolah-olah saling tarik menarik jika arah medan B sama untuk kedua kawat .

Page 58: Kajian Fisika Sma

PHYSI S

Bagaimana dengan besarnya F tarik-menarik atau tolak menolak??

Bagaimana dengan besarnya F tarik-menarik atau tolak menolak??

Page 59: Kajian Fisika Sma

PHYSI S

Ya perhitungannya sama dengan perhitungan gaya lorentz yang dipengaruhi medan magnet

I2

B2

I1

a

IB

2

202

a

Lihat gambar baik-baik!!medan magnetik pada kawat 1 oleh kawat 2

Lihat gambar baik-baik!!medan magnetik pada kawat 1 oleh kawat 2

211 BlIFB Gaya magneik pd kawat 1 oleh B2 (semuanya )

12102011

22l

a

II

a

IlIFB

Page 60: Kajian Fisika Sma

PHYSI S

GAYA MAGNETIK ANTARA DUA KAWAT

SEJAJAR

1210

1 2l

a

IIF

Gaya pada kawat 1 oleh kawat 2

Dari hkum ke 3 Newton dan gaya simetri

2210

2 2l

a

IIF

a

II

l

F

2

210

Gaya / unit panjang

Page 61: Kajian Fisika Sma

MOMEN KOPEL

Page 62: Kajian Fisika Sma

PHYSI S

Sikat-sikat

CincinCara KerjaCara Kerja

Page 63: Kajian Fisika Sma

PHYSI S

Istilah-istilah baru dalam fisika seperti momen atau kopel sering membuat siswa SMA susah menerima konsep secara langsung. Ini pernah terjadi pada saya juga, dulu ketika SMA bagian ini belum saya pahami sepenuhnya karena istilah istilah asing seperti itu.

Istilah-istilah baru dalam fisika seperti momen atau kopel sering membuat siswa SMA susah menerima konsep secara langsung. Ini pernah terjadi pada saya juga, dulu ketika SMA bagian ini belum saya pahami sepenuhnya karena istilah istilah asing seperti itu.

Page 64: Kajian Fisika Sma

PHYSI S

Jadi siswa butuh beberapa konsep umum bahwa:

Kopel adalah pasangan dua buah gaya yang sejajar, sama besar dan berlawanan arah. Kopel yang bekerja pada suatu benda tidak menyebabkan benda itu bergerak translasi, tetapi hanya menyebabkan benda berputar terhadap porosnya.

Pasangan gaya atau yang disebut kopel ini akan menimbulkan momen kopel terhaap poros putar.

Jadi siswa butuh beberapa konsep umum bahwa:

Kopel adalah pasangan dua buah gaya yang sejajar, sama besar dan berlawanan arah. Kopel yang bekerja pada suatu benda tidak menyebabkan benda itu bergerak translasi, tetapi hanya menyebabkan benda berputar terhadap porosnya.

Pasangan gaya atau yang disebut kopel ini akan menimbulkan momen kopel terhaap poros putar.

Page 65: Kajian Fisika Sma

PHYSI S

Momen Kopel Yaitu gabungan gaya-gaya yang terlibat pada suatu benda yang besarnya sama tetapi arahnya berlawanan. Contohnya adalah jarum kompas dalam medan magnet bumi. Tidak berpengaruh dalam gerak lurus (sebagai keseluruhan) dari benda tempat gaya bereaksi. Momen suatu kopel terhadap suatu titik pada bidang kedua gaya adalah sama dan sama dengan hasil kali dari besar salah satu gaya dan jarak kedua garis kerjanya.

Page 66: Kajian Fisika Sma

PHYSI SHal.:

66ISI DENGAN JUDUL HALAMAN TERKAIT

Apabila suatu kawat penghantar berbentuk kumparan dengan luas penampang A dialiri arus listrik dalam medan magnet, maka kumparan tersebut akan mengalami momen gaya Lorentz.

Momen gaya LorentzMomen gaya Lorentz

Keterangan:

= moment gaya (Nm)

I = arus listrik pada kumparan (A)

B = induksi magnet (T)

A = luas kumparan (m2)

= sudut antara B dengan bidang kumparan

Keterangan:

= moment gaya (Nm)

I = arus listrik pada kumparan (A)

B = induksi magnet (T)

A = luas kumparan (m2)

= sudut antara B dengan bidang kumparan

sinABIN

Page 67: Kajian Fisika Sma

PHYSI S

PENERAPAN MEDAN MAGNET DALAM KEHIDUPAN SEHARI-HARIPENERAPAN MEDAN MAGNET DALAM KEHIDUPAN SEHARI-HARI

Page 68: Kajian Fisika Sma

PHYSI S

1. Motor ListrikSiswa tahu bahwa motor listrik adalah alat listrik yang

digunakan untuk mengubah energi listrik menjadi energi mekanik atau energy gerak. Pada prinsipnya sebuah motor listrik terdiri atas dua bagian, yaitu

• Bagian stator dan • Bagian rotor.

Page 69: Kajian Fisika Sma

PHYSI S

Apabila pada kumparan tersebut dialiri arus listrik maka pada kumparan tersebut akan bekerja gaya magnetik (gaya Lorentz).

Arah gaya magnet pada sisi kumparan antara kanan dan kiri mempunyai arah yang berbeda sehingga membentuk momen gaya (torsi). Ini sudah dijelaskan tadi mengenai momen kopel yang ada di sub materi bagian atas.

Dengan demikian akan menyebabkan kumparan tersebut berputar. Jadi sudah jelas siswa mengetahui bagaimana prinsip kerjanya sebuah dynamo.

Apabila pada kumparan tersebut dialiri arus listrik maka pada kumparan tersebut akan bekerja gaya magnetik (gaya Lorentz).

Arah gaya magnet pada sisi kumparan antara kanan dan kiri mempunyai arah yang berbeda sehingga membentuk momen gaya (torsi). Ini sudah dijelaskan tadi mengenai momen kopel yang ada di sub materi bagian atas.

Dengan demikian akan menyebabkan kumparan tersebut berputar. Jadi sudah jelas siswa mengetahui bagaimana prinsip kerjanya sebuah dynamo.

Page 70: Kajian Fisika Sma

PHYSI S

2. Alat-Alat Ukur ListrikHal-hal yang penting diketahui oleh siswa mengenai alat ukur listrik sbb:• Pada prinsipnya cara kerja antara alat ukur listrik dengan motor listrik sama, yaitu pemanfaatan dari gaya magnet. • Perbedaannya pada ampermeter dan voltmeter, jangkar tempat kumparan dibelitkan ditaruh sebuah pegas yang berfungsi untuk meredam putaran dari kumparan, sehingga kumparan hanya akan terpuntir saja, di mana sudut puntiran kumparan akan sebanding dengan besarnya kuat arus yang mengalir pada kumparan tersebut.• Besarnya sudut puntiran inilah yang dikalibrasikan untuk menentukan besaran yang akan diukur yang kemudian dibuatkan jarum penunjuk dan skala untuk hasil pengukuran.

2. Alat-Alat Ukur ListrikHal-hal yang penting diketahui oleh siswa mengenai alat ukur listrik sbb:• Pada prinsipnya cara kerja antara alat ukur listrik dengan motor listrik sama, yaitu pemanfaatan dari gaya magnet. • Perbedaannya pada ampermeter dan voltmeter, jangkar tempat kumparan dibelitkan ditaruh sebuah pegas yang berfungsi untuk meredam putaran dari kumparan, sehingga kumparan hanya akan terpuntir saja, di mana sudut puntiran kumparan akan sebanding dengan besarnya kuat arus yang mengalir pada kumparan tersebut.• Besarnya sudut puntiran inilah yang dikalibrasikan untuk menentukan besaran yang akan diukur yang kemudian dibuatkan jarum penunjuk dan skala untuk hasil pengukuran.

Page 71: Kajian Fisika Sma

PHYSI S

Page 72: Kajian Fisika Sma

PHYSI S

END OF SECTION...