LKS IPA SMP KLAS 9 SEMESTER 1

1

MAGNET LISTRIK RINGKASAN MATERI 4.1 Di sekitar arus listrik terdapat medan magnet

� Pada tahun 1820 Hans Christian Oersted, seorang ilmuwan berkebangsaan Denmark menemukan bahwa di sekitar kawat berarus listrik terdapat medan magnet.

� Medan magnetnya dapat ditunjukkan dengan cara mendekatkan kompas di bawah kawat berarus listrik, dimana jarum kompas akan menyimpang. Gambar :

4.2.1 Medan magnet di sekitar kawat berarus listrik

� Kuat medan di sekitar kawat berarus listrik dipengaruhi oleh besarnya kuat arus listrik yang mengalir dan jaraknya terhadap kawat

� Arah arus listrik dan arah medan magnet dapat ditentukan dengan menggunakan aturan (kaidah) tangan kanan.

� Ibu jari menyatakan arah arus listrik, empat jari lainnya menunjukkan arah medan magnet (gaya magnet) Gambar :

4.2.2 Medan magnet pada sebuah kumparan berarus listrik Kumparan (solenoida) yang diberi arus listrik dapat bersifat seperti magnet batang.

Pada kumparan yang diberi arus listrik berlaku kaidah tangan kanan, yaitu : jika arah arus pada kumparan sesuai dengan jari-jari yang menggenggam, maka ibu jari menunjukkan kutub utara magnet. Kumparan yang diberi arus listrik, disebut elektromagnet (magnet listrik). Kekuatan elektromagnet dapat diperbesar dengan cara : 1. Memperbanyak jumlah lilitan 2. Memperbesar kuat arus listrik yang mengalir 3. Memberi inti besi lunak di dalam kumparan

I

U

S

Arah penyimpangan kutub magnet jarum di sekitar kawat berarus listrik dapat menggunakan aturan telapak tangan kanan, artinya: ibu jari menunjukkan penyimpangan kutub utara, sedang keempat jari yang lurus menunjukkan arah arus listrik.

Kaidah tangan kanan pada penghantar lurus

Kaidah tangan kanan pada penghantar melingkar

Standar Kompetensi : Memahami konsep kemagnetan dan penerapanya dalam kehidupan sehari-hari

Kompetensi Dasar : Mendeskripsikan pemanfaatan kemagnetan dalam produk teknologi

LKS IPA SMP KLAS 9 SEMESTER 1

2

Alat-alat yang menggunakan elektromagnet antara lain : bel listrik, pesawat telepon, relai.

4.2.3 Gaya Lorentz Penghantar berarus listrik yang berada di dalam medan magnet akan mengalami gaya, yang disebut Gaya Lorentz. Arah gaya Lorentz ditentukan dengan kaidah tangan kanan, yaitu: ibu jari menunjuk arah arus, jari telunjuk menunjuk arah medan magnet, dan jari tengah menunjuk arah gaya Lorentz. Gambar :

Besarnya Gaya Lorentz ditentukan oleh:

1. Kuat arus (I) 2. Panjang penghantar yang berada dalam medan magnet (L) 3. Kuat medan magnet (B) Rumus : Contoh soal : Kawat penghantar sepanjang 25 meter berupa lilitan berada dalam medan magnet motor mobil-mobilan. Apabila pada kawat dialirkan arus 2 ampere,dan besar kuat medan magnet 100 tesla, berapa gaya Lorentz yang memutar motor? Penyelesaian: Diketahui : L = 25 m I = 2 A B = 100 T Ditanyakan : F = …… ? Jawab : F = B . I . L = 100 T x 2 A x 25 m = 5.000 N

F = Besarnya gaya Lorentz, dalam satuan Newton (N) B = Kuat medan magnet , dalam satuan Tesla (T) I = Kuat arus listrik, dalam satuan Ampere (A) L = Panjang penghantar, dalam satuan meter (m)

F = B . I . L

LKS IPA SMP KLAS 9 SEMESTER 1

3

Alat-alat listrik yang memanfaatkan sifat gaya Lorentz adalah: motor listrik dan alat ukur listrik (AVO-meter, Galvanometer, dll.)

1. Motor Listrik Sederhana

2. Alat Ukur Listrik

Latihan Soal :

1. Jelaskan faktor-faktor yang mempengaruhi kekuatan medan magnet di sekitar penghantar berarus listrik!

2. Sebutkan keuntungan elektromagnet ! 3. Sebutkan 3 (tiga) cara memperkuat elektromagnet ! 4. Gambar berikut merupakan kawat berarus. Arah medan magnetnya ditunjukkan

dengan anak panah. Tentukan arah arus listriknya !

a. b. c.

Gambar di samping memperlihatkan bagian-bagian motor listrik arus searah sederhana. Pada kedua sisi lilitan kawat (kumparan) bekerja gaya-gaya Lorentz yang arahnya berlawanan (ke atas dan ke bawah). Kedua gaya tersebut berusaha memutar kumparan. Ketika kumparan telah bergerak setengah putaran, arah arus dibalik sehingga arah gaya Lorentz pada tiap sisi kumparan tidak berubah. Hal ini dimungkinkan karena yang digunakan arus searah dan motor dilengkapi dengan komutator. Daya motor listrik dapat diperbesar dengan cara : a. memperbesar kuat arus b. memperkuat medan magnet c. memperbanyak jumlah lilitan kumparan d. memasukkan inti besi lunak ke dalam

kumparan

Salah satu jenis alat ukur listrik adalah : Amperemeter. Sebuah kumparan dengan inti besi lunak diletakkan dalam medan magnet. Jika kumparan tidak dialiri arus jarum akan menunjuk angka nol (O). Jika arus mengalir melalui kumparan, maka pada sisi-sisi kumparan akan bekerja gaya Lorentz yang arahnya berlawanan, sehingga kumparan akan berputar. Besarnya sudut putar tergantung besarnya arus listrik. Semakin besar arus semakin besar pula sudut putarnya. Putaran kumparan ini diteruskan pada jarum penunjuk skala.

LKS IPA SMP KLAS 9 SEMESTER 1

4

5. Apa yang kamu ketahui tentang gaya Lorentz ? 6. Sebutkan faktor-faktor yang mempengaruhi besarnya gaya Lorentz ! 7. Tentukan arah gaya Lorentz !

a. b. c.

8. Kawat berarus listrik panjangnya 75 cm berada dalam medan magnet 250 tesla. Jika

kuat arus yang mengalir 800 mA,tentukan besarnya gaya Lorentz ! 9. Sebuah kawat penghantar dialiri arus listrik 500 mA berada dalam medan magnet

150 tesla akan bekerja gaya Lorentz 30 N. Tentukan panjang kawat ! 10. Sebutkan faktor-faktor yang dapat memperbesar daya motor listrik !

MEDAN MAGNET DI SEKITAR KAWAT BERARUS LISTRIK

I. TUJUAN : menyelidiki bahwa di sekitar kawat berarus listrik terdapat medan magnet II. ALAT DAN BAHAN :

- kompas : 1 buah - kawat email : secukupnya - baterai 1,5 V : 3 buah

III. KEGIATAN : 1. Rangkai alat seperti gambar !

2. Setelah kawat dialiri arus listrik, apa yang terjadi pada jarum kompas ? Jawab : ………………………………………………………………………………… Informasi : Jarum kompas menyimpang menunjukkan bahwa di sekitar kawat yang berarus listrik terdapat medan magnet. Makin besar simpangannya, makin besar medan magnetnya.

3. Ke arah manakah penyimpangan jarum kompas ? Jawab : ………………………………………………………………………………… 4. Jika arah arus dibalik, ke arah manakah penyimpangan jarum kompas ? Jawab : ………………………………………………………………………………… 5. Jika arus diperbesar, apa pengaruhnya terhadap penyimpangan jarum kompas ? Jawab : ………………………………………………………………………………… 6. Jika kompas dijauhkan dari kawat berarus, apa pengaruhnya terhadap

penyimpangan jarum kompas ? Jawab : ………………………………………………………………………………… IV. KESIMPULAN :

Dari percobaan di atas dapat disimpulkan bahwa besarnya medan magnet di sekitar kawat berarus listrik ditentukan oleh : 1. ………………………………………………………………………………………… 2. …………………………………………………………………………………………

I

B I

B

I

B

Kompas diletakkan di bawah kawat

U

S

LKS IPA SMP KLAS 9 SEMESTER 1

5

MEDAN MAGNET DI SEKITAR KUMPARAN BERARUS LISTRIK

I. TUJUAN : menyelidiki bahwa di sekitar kumparan berarus listrik terdapat medan magnet II. ALAT DAN BAHAN :

- kompas : 2 buah - kawat email : secukupnya - baterai 1,5 V : 2 buah - pipa paralon kecil : 15 cm - inti besi lunak : 1 buah

III. KEGIATAN : 1. Lilitkan kawat email sebanyak-banyaknya pada pipa paralon ! 2. Letakkan kedua kompas di depan ujung lilitan, seperti gambar !

3. Hubungkan ujung-ujung kumparan dengan baterai !

Informasi :

• Terpengaruhnya jarum kompas menunjukkan bahwa di sekitar kumparan yang berarus listrik terdapat medan magnet.

• Kumparan yang diberi arus listrik disebut elektromagnet (magnet listrik) 4. Ulangi kegiatan 3 dengan memasukkan inti besi lunak ke dalam lilitan.

5. Tentukan kutub utara dan kutub selatan kumparan! Jawab : …………………………………………………………………………………

6. Jika baterai dibalik, tentukan kutub utara dan kutub selatan kumparan ! Jawab : ………………………………………………………………………………… 7. Jika arus listrik diperbesar, apa pengaruhnya terhadap kekuatan elektromagnet ? Jawab : ………………………………………………………………………………… 8. Jika jumlah lilitan diperbanyak, apa pengaruhnya terhadap kekuatan elektromagnet ? Jawab : …………………………………………………………………………………

IV. KESIMPULAN :

Dari kegiatan di atas dapat disimpulkan bahwa kekuatan elektromagnet ditentukan oleh : a. ………………………………………………………………………………………… b. ………………………………………………………………………………………….. c. …………………………………………………………………………………………..

Terpengaruhkah jarum kompas ? Jawab : …………………………

Apa yang terjadi pada jarum kompas ? Jawab : …………………………………………………….………………………...

Apa yang terjadi pada jarum kompas? (Bandingkan dengan hasil kegiatan 3) Jawab : ……………………………………………………………………………….

U

A B