Fisika Dasar II

MEDAN

ELEKTROMAGNET

KELOMPOK 3

Rizka Nurul Zakiyah

Nati Kurniati

Rella Hikmah Rizkiawati

Sinta Hodijah

PENDIDIKAN KIMIA B

MEDAN ELEKTROMAGNET

GEJALA KEMAGNETAN

GAYA MAGNET AKIBAT MUATAN

BERGERAK

GAYA ANTARA DUA KONDUKTOR

BERARUS

HUKUM BIOT-SAVART

HUKUM AMPERE

1. Gejala Kemagnetan

Kemagnetan dapat diartikan sebagai tarikan sebuah magnet

pada bahan-bahan magnetik. Benda magnetik adalah benda

yang dapat ditarik oleh magnet. Benda magnetik biasanya

terbuat dari besi, baja, kobalt, dan nikel. Benda-benda yang

tidak dapat ditarik magnet dinamakan benda nonmagnetik

atau benda bukan magnetik. Magnet terdiri atas beberapa

jenis. Berdasarkan bentuknya, magnet dibedakan atas

magnet batang, magnet silinder, magnet U, magnet ladam,

dan magnet jarum. Magnet mempunyai dua buah kutub yang

disebut kutub magnet. Kutub-kutub ini dinamakan kutub

utara (berwarna merah) dan kutub selatan (berwarna

hitam).

2. Gaya Magnet akibat Muatan Bergerak

Pengertian Gaya Lorentz

Gaya Lorentz adalah gaya yang ditimbulkan oleh muatan listrik yang bergerak atau oleh arus listrik yang berada dalam suatu medan magnet (B). Arah gaya ini akan mengikuti arah maju skrup yang diputar dari vektor arah gerak muatan listrik (v) ke arah medan magnet (B), seperti yang terlihat dalam rumus berikut:

Keterangan:

F = gaya (Newton)

B = medan magnet (Tesla)

q = muatan listrik ( Coulomb)

v = arah kecepatan muatan (m/t)

Jika besar muatan q bergerak dengan kecepatan v, dan I = q/t maka persamaan gaya adalah:

FL = I . ℓ . B sin θ

= q/t . ℓ . B sin θ

= q . ℓ/t . B sin θ

= q . v . B sin θ

*Karena ℓ/t = v

Sehingga besarnya gaya Lorentz yang dialami oleh sebuah muatan yang bergerak dalam daerah

medan magnet dapat dicari dengan menggunakan rumus :

F = q . v . B sin θ

Keterangan:

F = gaya Lorentz dalam newton ( N )

q = besarnya muatan yang bergerak dalam coulomb ( C )

v = kecepatan muatan dalam meter / sekon ( m/s )

B = kuat medan magnet dalam Wb/m2 atau tesla ( T )

θ = sudut antara arah v dan B

Contoh soal

Sebuah proton dengan laju 5,0 x 10 6m/det pada medan

magnet merasaka gaya sebesar 8,0 x 10-14 bergerak

horisontal ke arah utara, ia merasakan gaya nol. Berapa

besar dan arah medan dan magnet di daerah ini? (muatan

pada proton adalah q= +e=1,6x10-19 C).

Hukum Biot-Savart

Hukum Biot-Savart merupakan hukum yang umum yang

digunakan untuk menghitung kuat medan magnet yang

dihasilkan oleh arus listrik. Apapun bentuk konduktor yang

dialiri arus, dan berapa pun arus yang mengalir, maka kuat

medan magnet di sekitar arus tersebut selalu memenuhi hukum

Biot-Savart.

Bunyi Hukum Biot Savart

“Sebuah kawat apabila dialiri oleh arus listrik akan

menghasilkan medan magnet yang garis-garis gayanya berupa

lingkaran-lingkaran yang berada di sekitar kawat tersebut. Arah

dari garis-garis gaya magnet ditentukan dengan kaidah tangan

kanan (apabila kita menggenggam tangan kanan ibu jari sebagai

arah arus listrik sedang keempat jari yang lain merupakan arah

medan magnet)”

Secara matematis untuk menentukan besarnya medan magnet disekitar kawat berarus listrik digunakan metode kalkulus. Hukum Biot Savart tentang medan magnet disekitar kawat berarus listrik adalah:

dB= k i dl sin Ɵ

r2

KETERANGAN:

dB = perubahan medan magnet dalam tesla ( T )

k = μo/2π

μo = permeabilitas ruang hampa =

i = Kuat arus listrik dalam ampere ( A )dl = perubahan elemen panjang dalam meter (m)θ = Sudut antara elemen berarus dengan jarak ke titik yang ditentukan besar medan

magnetiknyar = Jarak titik P ke elemen panjang dalam meter (m)

Aplikasi hukum biot-savart

Kawat konduktor panjang lurus

Kawat konduktor melingkar

Contoh soal

1. Sebuah kawat konduktor dengan panjang tak berhingga sejajar dengan sumbu

z dan dialiri oleh arus DC sebesar 50 A berada pada udara bebas

Hitung vektor rapat fluks magnet B pada jarak 10 cm dari kawat tersebut!

PENYELESAIAN:

B = µ0H

= 4 x 10-7 x (I/2xπxρ) aφ , ρ adalah jarak dari konduktor ke titik

pengamatan

= 4 x 10-7 x (50/2xπx0.1) aφ

= 0.318 x 10-4 aφ T (Tesla)

HUKUM AMPEREHukum Ampere

Metode lain untuk menghitung induksi magnetik yang dihasilkan oleh arus listrik adalah dengan menggunakan hukum Ampere, yang menyatakan bahwa :

“Untuk semua bentuk lintasan tertutup yang mengelilingi penghantar berarus I di dalam vakum, medan magnetik yang ditimbulkan selalu memenuhi hubungan”

Hukum ampere adalah hasil kali panjang setiap segmen ∆l atau ds dengan komponen medan magnet B yang pararel terhadap segmen tersebut . Hal ini sama dengan dikalikan arus total atau I yang melewati permukaan yang dilingkupi lintasan tersebut.

Memiliki persamaan sebagai berikut:

∑BII∆l=µ0I

Hukum ampere

hukum ini bisa dipakai untuk menghitung kuat medan magnet disekitar konduktor yang berarus listrik dan juga mencari sebaran arus listrik pada sebuah konduktor. Untuk kawat lurus berarus listrik I sehingga memberikan kuat medan magnet B pada jarak r dari kawat, dengan mengacu persamaan :

B=µ0 x I

2µ r

Aplikasi Hukum Ampere

hukum ampere diterapkan pada berbagai kasus:

Contoh soal:

Solenoid tipis dengan panjang 10 cm memiliki 400 lilitan kawat dan membawa arus 2 A .

Hitunglah besar medan di dalam dekat pusat?

Penyelesaian:

B= µ0nl

= (12,57x10-7)(2x10-3)(2)=1x10-2= 1x10-2r

Contoh soal

Dua kawat pada kabel alat yang panjangnya 2,0m berjarak

3,0mm dan bawa arus dc 8,0A. Hitung gaya antara kedua

kawat ini.