LAPORANPRAKTIKUM LISTRIK MAGNET

Praktikum Ke 3MENENTUKAN MEDAN MAGNET BUMI

A. TUJUAN

1. Untuk mengetahui faktor kalibrasi medan magnet.

2. Untuk mengetahui komponen horisontal medan magnet bumi dan

menentukan/menghitung medan magnet bumi horisontal ( ).

3. Untuk mengetahui komponen vertikal medan magnet bumi dan

menentukan/menghitung medan magnet bumi vertikal ( ).

4. Menentukan medan magnet bumi.

B. DASAR TEORI

Susunan eksperimen ini digambarkan pada Gambar 1. Kumparan

Helmholtz lengkap dengan penyangganya dihubungkan seri dan dihubungkan

dengan generator DC oleh hambatan geser dan ammeter. Jolok Hall ditopang

batang penyangga dipasang ke arah pusat susunan kumparan Helmholtz. Di

dalam susunan, kerapatan fluks horisontal pasangan kumparan ditentukan

sebagai fungsi arus kumparan . Faktor kalibrasi ditentukan melalui

gambaran grafik (Gambar 2).

Dengan memakai papan petunjuk (base barrel), pipa penahan (stand

tube) dan pengamatan (optic judgement), magnetometer (dengan skala di

lingkarannya) ditempatkan di antara kumparan sehingga pusat lingkaran kira-

kira tepat sama dengan pusat pasangari kumparan.

1

Gambar 1. Set-up ekperimen untuk menentukan medan magnet bumi

Gambar 2. Fungsi kalibrasi pasangan kumparan Helmholtz.

2

Pertama, arah "utara/selatan" ditandai (dicatat) pada skala pada

lingkaran saat kumparan belum diberi arus. Untuk menjaga arah "utara/selatan"

jarum magnet, jarum harus diputar sedikit dari posisi diamnya beberapa saat.

Kemungkinan hambatan gesek dapat dihilangkan dengan mengetuk-ketak

secara perlahan peralatan. Untuk menentukan komponen horisontal Eh B medan

magnet bumi, sudut simpangan jarum magnet diukur dari posisi diam sebagai

fungsi arus kecil kumparan. Jika polaritas arus dibalik, rangkaian pengukuran

harus diulang. Untuk pengukuran sudut.yang tepat, penunjukan pada kedua

ujung jarum harus diperhitungkan.

Gambar 3. Digram vektor kerapatan fluks magnetik:

A. Bidang horisontal, B. Bidang vertikal

Sudut (Gambar 3a) antara arah "utara/selatan" dan sumbu pasangan

kumparan dicari melalui simpangan maksimum jarum ketika hambatan

rangkaian dihilangkan dan arus kumparan mendekati 4 amper.

Akhirnya, dan untuk kumparan tidak berarus, skala lingkaran

magnetometer berputar pada bidang vertikal sehinggajarum magnet.membentuk

sudut inklinasi . Pastikan bahwa spin sumbu konsisten terhadap arah

"utara/selatan". Untuk mengecek , magnetometer diputar 180° dan demikian

digantikan pada bidang vertikal.

3

Untuk kumparan tidak berarus, jarum magnet magnetometer lurus

dengan sendirinya dengan komponen horisontal (arah "utara/selatan")

medan magnet bumi. Jika penambahan medan magnet dilapiskan tipis

pada komponen ini melalui kumparan Helmholtz, jarum akan berputar

membentuk sudut dan ujung ini akan berada dalam arah resultan .

Pada Gambar 3.A ditunjukkan komponen-komponen medan untuk

kasus umum 90° . Komponen-komponen digambarkan oleh garis putus-

putus yang menggambarkan hasil kondisi jika polacitas arus kumparan dibalik.

Dengari memakai teorema sinus, kita peroleh:

Dalam kasus khusus dimana-sumbu-kumparan tegak lurus arah "utara/selatan"

=90°), penerapannya sebagai berikut:

Dengan memakai kalibrasi

(lihat Gambar 2)

Kita peroleh dari (1)

4

C. ALAT-ALAT

1. Papan petunjuk (base barrel)

2. Pipa penahan (stand tube)

3. Pengamatan (optic judgement)

4. Magnetometer (dengan skala di lingkarannya)

5. Kumparan Helmholtz

6. Generator arus AC

7. Ampermeter AC

8. Hambatan geser

9. Kabel konektor

D. LANGKAH EKSPERIMEN

1. Mengeset peralatan seperti pada Gambar 1.

2. Menghubungkan secara seri antara kumparan Helmholtz, generator arus DC,

hambatan geser, dan ampermeter.

3. Meletakkan tempat penambatan yang menyangga batang besi besi penopang

dengan papan penunjuk dalam poros kumparan pada pusat susunan

kumparan Helmholtz (sebelum memulai pengukuran teslameter harus

menunjukkan posisi nol).

4. Mengukur B dan I (variasi harga)

5. Meletakkan papan penunjuk, pipa penahan, dan pengamatan optik,

magnetometer di antaar kumparan sehingga pusat lingkaran kira-kira tepat

sama dengan pusat pasangan kumparan.

6. Mengukur sudut defleksi (dengan memvariasi I)

7. Mengukur sudut pada saat I maksimum (I = 4 amper)

8. Meletakkan papan petunjuk, pipa penahan dan pengamatan optik,

magnetometer secara vertikal di antara kumparan Helmholtz.

9. Mengukur sudut inklinasi .

5

E. DATA PERCOBAAN

1. Mengetahui factor kalibrasi

No. I (A) B (mT)1. 0,00 0,002. 0,07 0,043. 0,13 0,094. 0,20 0,145. 0,27 0,206. 0,33 0,247. 0,40 0,298. 0,47 0,349. 0,53 0,3810. 0,60 0,4311. 0,67 0,48

2. Menentukan sudut defleksi

No. I (A) (°)1. 0,00 02. 0,07 23. 0,13 44. 0,20 65. 0,27 86. 0,33 107. 0,40 128. 0,47 149. 0,53 1610. 0,60 1811. 0,67 20

Pada saat I maksimum =20°

3. Sudut inklinasi (saat tidak diberi arus) °

6

F. ANALISIS DATA

1. Menentukan faktor kalibrasi

Dari data pertama, dapat ditentukan faktor kalibrasi dengan menggunakan

analisis grafik hubungan antara kuat arus dengan besarnya medan magnet

dari kumparan helmholtz, kita lihat persamaan:

Persamaan di atas dianalogkan dengan persamaan garis umum:

diperoleh

Dari persamaan di atas dapat dibuat grafik hubungan antara dan

seperti pada grafik berikut yang telah ditrendline di Microsoft Excel :

7

Dari grafik di atas diperoleh persamaan y = 0,725x - 0,003 dengan R2 =

0,999. dengan gradien b=0,725.

Sehingga dapat peroleh faktor kalibrasi sama dengan kemiringan grafik

yaitu K=0,725 mT/A.

Ralat mutlak/standar deviasi diperoleh dari :

R2 = 0,999

SK=R= =0,999

Ralat relatif

2. Menentukan medan magnet bumi horizontal ( )

Dari data kedua, dapat ditentukan sudut defleksi, kita lihat persamaan:

dengan dan

)90sin(sin

KB

I Eh

H

Persamaan di atas dianalogkan dengan persamaan garis umum:

diperoleh

Dari persamaan di atas dapat dibuat grafik hubungan antara dan

seperti pada grafik berikut yang telah ditrendline di Microsoft

8

Excel : sebelum diplot pada grafik kita tabelkan dahulu dan

berikut ini:

No.

1. 0,00 0,002. 0,03 0,073. 0,07 0,134. 0,11 0,205. 0,14 0,276. 0,18 0,337. 0,21 0,408. 0,25 0,479. 0,29 0,5310. 0,32 0,6011. 0,36 0,67

9

Dari grafik di atas diperoleh persamaan y = 1,84x + 0,001 dengan R2=1,00.

dengan gradien b=1,84.

Sehingga dapat peroleh medan magnet bumi horizontal ( ) dengan nilai

K hasil dari analisis data pertama yaitu K=0,725 mT/A.

Ralat mutlak/standar deviasi diperoleh dari :

R2 = 1,00

=RK= x 0,725=0,725

10

Ralat relatif

2. Menentukan medan magnet bumi ( )

Dari data ketiga diperoleh sudut inklinasi (saat tidak diberi arus) °,

kemudian dari dasar teori pada gambar 3B sudut adalah sudut yang

dibentuk antara medan magnet bumi ( ) dan medan magnet bumi

horizontal ( ). Lihat gambar di bawah ini.

Kita menentukan hubungan antara sudut , medan magnet bumi ( ) dan

medan magnet bumi horizontal ( ) adalah:

dari hubungan tersebut kita dapat memperoleh besar medan magnet bumi (

) yaitu:

11

Jadi Besarnya medan magnet bumi hasil pada saat dan tempat

praktikum sebesar 1,39 mT.

G. PEMBAHASAN

1. Menguraikan persamaan matematis dalam pengukuran medan magnet bumi

yang dilakukan.

………..(1)

Dengan memakai teorema sinus, kita peroleh:

………..(2)

Dengan mensubstitusi persamaan 1 ke persamaan 2 diperoleh:

12

2. Menentukan medan magnet bumi di tempat eksperimen. Dari analisis data

ketiga diperoleh Besarnya medan magnet bumi hasil pada saat dan tempat

praktikum sebesar 1,39 mT.

H. DAFTAR PUSTAKA

Team. 2005. Petunjuk Praktikum Listrik Magnet. Malang : Laboratorium

Elektromagnetik, Fisika FMIPA UM.

Schaum Series. 1997. Elekomagnetika. Jakarta : Penerbit Erlangga.

13