MEDAN MAGNET, INDUKSI MAGNETIK

DAN GAYA MAGNETIK

A. TUJUAN PRAKTIKUMMengamati pola – pola garis medan magnet.Megamati adanya medan magnet di sekitar arus listrik berserta arahnya.Menentukan medan magnetik.

B. LANDASAN TEORI1. MEDAN MAGNET

Medan magnet adalah ruangan di sekitar kutub magnet, yang gaya tarik/tolaknya masih dirasakan oleh magnet lain.

Kuat Medan ( H ) = ITENSITY.

Kuat medan magnet di suatu titik di dalam medan magnet ialah besar gaya pada suatu satuan kuat kutub di titik itu di dalam medan magnet m adalah kuat kutub yang menimbulkan medan magnet dalam Ampere-meter. R jarak dari kutub magnet sampai titik yang bersangkutan dalam meter. dan H = kuat medan titik itu dalam :

    atau dalam  

Garis Gaya Magnet

Garis gaya adalah : Lintasan kutub Utara dalam medan magnet atau garis yang bentuknya demikian hingga kuat medan di tiap titik dinyatakan oleh garis singgungnya.

Sejalan dengan faham ini, garis-garis gaya keluar dari kutub-kutub dan masuk ke dalam kutub Selatan. Untuk membuat pola garis-garis gaya dapat dengan jalan menaburkan serbuk besi disekitar sebuah magnet.

Gambar pola garis-garis gaya.

Rapat Garis-Garis Gaya ( FLUX DENSITY ) = B

Definisi : Jumlah garis gaya tiap satuan luas yang tegak lurus kuat medan.

Kuat medan magnet di suatu titik sebanding dengan rapat garis-garis gaya dan berbanding terbalik dengan permeabilitasnya.

B = rapat garis-garis gaya.

 = Permeabilitas zat itu.

H = Kuat medan magnet.

catatan : rapat garis-garis gaya menyatakan kebesaran induksi magnetik.

Medan magnet yang rapat garis-garis gayanya sama disebut : medan magnet serba sama ( homogen )

B = µ H = µ r. µ o. H

Bila rapat garis-garis gaya dalam medan yang serba sama B, maka banyaknya garis-garis

gaya (  ) yang menembus bidang seluar A m2 dan mengapit sudut   dengan kuat

medan adalah :   = B.A Sin  Satuanya : Weber.

Diamagnetik Dan Para Magnetik.

Sehubungan dengan sifat-sifat kemagnetan benda dibedakan atas Diamagnetik dan Para magnetik.

Benda magnetik : bila ditempatkan dalam medan magnet yang tidak homogen, ujung-ujung benda itu mengalami gaya tolak sehingga benda akan mengambil posisi yang tegak lurus pada kuat medan. Benda-benda yang demikian mempunyai nilai permeabilitas relatif lebih kecil dari satu. Contoh : Bismuth, tembaga, emas, antimon, kaca flinta.

Benda paramagnetik : bila ditempatkan dalam medan magnet yang tidak homogen, akan mengambil posisi sejajar dengan arah kuat medan. Benda-benda yang demikian mempunyai permeabilitas relatif lebih besar dari pada satu. Contoh : Aluminium, platina, oksigen, sulfat tembaga dan banyak lagi garam-garam logam adalah zat paramagnetik.

Benda feromagnetik : Benda-benda yang mempunyai effek magnet yang sangat besar, sangat kuat ditarik oleh magnet dan mempunyai permeabilitas relatif sampai beberapa ribu. Contoh : Besi, baja, nikel, cobalt dan campuran logam tertentu ( almico )

2. MEDAN MAGNET DI SEKITAR ARUS LISTRIK.

Percobaan OERSTED

Di atas jarum kompas yang seimbang dibentangkan seutas kawat, sehingga kawat itu sejajar dengan jarum kompas. jika kedalam kaewat dialiri arus listrik, ternyata jarum kompas berkisar dari keseimbangannya.

Kesimpulan : Disekitar arus listrik ada medan magnet.

Cara menentukan arah perkisaran jarum.

a. Bila arus listrik yang berada anatara telapak tangan kanan dan jarum magnet mengalir dengan arah dari pergelangan tangan menuju ujung-ujung jari, kutub utara jarum berkisar ke arah ibu jari.

b. Bila arus listrik arahnya dari pergelangan tangan kanan menuju ibu jari, arah melingkarnya jari tangan menyatakan perkisaran kutub Utara.

Pola garis-garis gaya di sekitar arus lurus.

Pada sebidang karton datar ditembuskan sepotong kawat tegak lurus, di atas karbon ditaburkan serbuk besi menempatkan diri berupa lingkaran-lingkaran yang titik pusatnya pada titik tembus kawat.

Kesimpulan : Garis-garis gaya di sekitar arus lurus berupa lingkaran-lingkaran yang berpusatkan pada arus tersebut.

Cara menentukan arah medan magnet

Bila arah dari pergelangan tangan menuju ibu jari, arah melingkar jari tangan menyatakan arah medan magnet.

HUKUM BIOT SAVART

Definisi : Besar induksi magnetik di satu titik di sekitar elemen arus, sebanding dengan panjang elemen arus, besar kuat arus, sinus sudut yang diapit arah arus dengan jaraknya sampai titik tersebut dan berbanding terbalik dengan kwadrat jaraknya.

D B = k .

I . Dl sin q

r2

k adalah tetapan, di dalam sistem Internasional

k =

m0

4 p = 10-7

WeberA . m

Vektor B tegak lurus pada l dan r, arahnya dapat ditentukan denagan tangan kanan. Jika l sangat kecil, dapat diganti dengan dl.

dB =

m0

4 p

I . Dl sin q

r2

Persamaan ini disebut hukum Ampere.

INDUKSI MAGNETIK

Induksi magnetik di sekitar arus lurus.

Besar induksi magnetik di titik A yang jaraknya a dari kawat sebanding dengan kuat arus dalam kawat dan berbanding terbalik dengan jarak titik ke kawat.

B =

m0

2 .

Ip . a

B dalam W/m2

I dalam Ampere

a dalam meter

Kuat medan dititik H =

B

m =

B

m r .m0 =

I2 p . a

r udara = 1

Jika kawat tidak panjang maka harus digunakan Rumus : B=

m0 i

4 pa(cos q1−cos q2 )

Induksi Induksi magnetik di pusat arus lingkaran.

Titik A berjarak x dari pusat kawat melingkar besarnya induksi magnetik di A dirumuskan :

Jika kawat itu terdiri atas N lilitan maka :

B =

m0

2 .

a . I . N

r2.sin α 1

atau B =

m0

2 .

a2 . I . Nr3

Induksi magnetik di pusat lingkaran.

Dalam hal ini r = a dan = 900

Besar induksi magnetik di pusat lingkaran.

B =

m0

2 .

I .Na

B dalam W/m2.

I dalam ampere.

N jumlah lilitan.

a jari-jari lilitan dalam meter.

Arah medan magnetik dapat ditentukan dengan aturan tangan kanan.

Jika arah arus sesuai dengan arah melingkar jari tangan kanan arah ibu jari menyatakan arah medan magnet.

Solenoide

Solenoide adalah gulungan kawat yang di gulung seperti spiral.

Bila kedalam solenoide dialirkan arus listrik, di dalam selenoide terjadi medan magnet dapat ditentukan dengan tangan.

Gambar :

Besar induksi magnetik dalam solenoide.

Jari-jari penampang solenoide a, banyaknya lilitan N dan panjang solenoide 1.

Banyaknya lilitan pada dx adalah :

N

l. dx

atau n dx, n banyaknya lilitan tiap satuan panjang di titik P.

Bila 1 sangat besar dibandingkan dengan a, dan p berada di tengah-tengah maka 1= 0 0

dan 2 = 180 0

Induksi magnetik di tengah-tengah solenoide :

B=m0

2∋. 2

B=m0∋¿ ¿

Bila p tepat di ujung-ujung solenoide 1= 0 0 dan 2 = 90 0

B=m0

2∋. 1

B=m0

2∋¿ ¿

Toroida

Sebuah solenoide yanfg dilengkungkan sehingga sumbunya membentuk lingkaran di sebut Toroida.

Bila keliling sumbu toroida 1 dan lilitannya berdekatan, maka induksi magnetik pada sumbu toroida.

B=m∋¿ ¿

n dapat diganti dengan

N2 pR

N banyaknya lilitan dan R jari-jari toroida.

3. GAYA LORENTZ ( GAYA MAGNETIK )

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)

Sebuah partikel bermuatan listrik yang bergerak

dalam daerah medan magnet homogen akan

mendapatkan gaya. Gaya ini juga dinamakan gaya

Lorentz. Gerak partikel akan menyimpang searah dengan

gaya lorentz yang mempengaruhi. Arah gaya Lorentz

pada muatan yang bergerak dapat juga ditentukan

dengan kaidah tangan kanan dari gaya Lorentz (F) akibat

dari arus listrik, I dalam suatu medan magnet B. Ibu jari, menunjukan arah gaya Lorentz . Jari

telunjuk, menunjukkan arah medan magnet ( B ). Jari tengah, menunjukkan arah arus listrik ( I ).

Untuk muatan positif arah gerak searah dengan arah arus, sedang untuk muatan negatif arah

gerak berlawanan dengan arah arus.

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

untuk kawat dapat dituliskan :

Sehingga besarnya gaya Lorentz yang dialami oleh

sebuah muatan yang bergerak dalam daerah medan

magnet dapat dicari dengan menggunakan rumus :

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

Bila sebuah partikel bermuatan listrik bergerak tegak lurus dengan medan magnet homogen

yang mempengaruhi selama geraknya, maka muatan akan bergerak dengan lintasan berupa

lingkaran. Sebuah muatan positif bergerak dalam medan magnet B (dengan arah menembus

bidang) secara terus menerus akan membentuk lintasan lingkaran dengan gaya Lorentz yang

timbul menuju ke pusat lingkaran. Demikian juga untuk muatan negativ. Persamaan-persamaan

yang memenuhi pada muatan yang bergerak dalam medan magnet homogen sedemikian

sehinga membentuk lintasan lingkaran adalah :

Gaya yang dialami akibat medan magnet : F = q . v . B

Gaya sentripetal yang dialami oleh partikel : Dengan menyamakan kedua persamaan kia

mendapatkan persamaan :

Keterangan: R = jari-jari lintasan partikel dalam meter ( m )

m = massa partikel dalam kilogram ( kg )

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

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

q = muatan partikel dalam coulomb ( C )

C. ALAT DAN BAHANPercobaan I

Alat/bahan Gambar

Magnet Baja

Serbuk Besi

Gabus (syrofoam) Dilapisi

Kertas HVS

Percobaan II

Alat/bahan Gambar

Kompas

Kawat

Kabel

Power Supply

Statif

Percobaan III

Alat/bahan Gambar

Magnet Baja

Kawat

Kabel

Power Supply

Statif

D. PROSEDUR PERCOBAANPercobaan I

1. Menyiapkan alat dan bahan.

2. Menuangkan serbuk besi di atas gabus yang telah dilapisi kertas HVS.

3. Meratakan serbuk besi yang telah dituangkan.

4. Menaruh magnet di bawah gabus yang telah berisi serbuk besi.

5. Mengamati yang terjadi.

Percobaan II

1. Menyiapkan alat dan bahan.

2. Merangkai alat percobaan seperti pada gambar.

3. Mengaliri arus listrik pada kawat dan kabel yang telah dirangkai.

4. Mendekatkan kompas di seluruh sisi kawat yang telah dialiri arus listrik.

5. Mengamati yang terjadi.

Percobaan III

1. Menyiapkan alat dan bahan.

2. Merangkai alat percobaan seperti pada gambar.

3. Mengaliri arus listrik pada kawat dan kabel yang telah dirangkai.

4. Mendekatkan magnet baja di seluruh sisi kawat yang telah dialiri arus listrik.

5. Mengamati yang terjadi.

E. PENGAMATANPercobaan I

Percobaan II

Percobaan III

F. ANALISIS DATAPercobaan I

Medan magnet adalah ruang di sekitar magnet tempat magnet lain atau benda lain yang

dapat dipengaruhi magnet mengalami gaya magnet. Dalam medan magnet, terdapat garis-

garis yang disebut garis gaya magnet. Dari hasil pengamatan, dapat dilihat bahwa magnet

memiliki garis – garis medan yang teratur seperti terlihat pada gambar di bawah ini.

Garis – garis gaya magnet selalu keluar dari kutub

utara magnet dan masuk ke kutub selatan magnet.

Sementara di dalam magnet, garis – garis gaya

magnet memiliki arah dari kutub selatan ke kutub utara magnet. Garis –garis tersebut

tidak pernah saling berpotongan.

Percobaan II

Dari hasil pengamatan dapat dilihat bahwa jarum pada kompas menyimpang bila di

dekatkan pada kawat berarus. Itu membuktikan bahwa di sekitar kawat yang dialiri arus

listrik terdapat medan magnet. Arah arus dan medan magnet dapat di tentukan dengan

kaidah tangan kanan ( percobaan Oersted ). Ibu jari menunjukan arah arus dan lipatan

tangan – tangan yang lain menunjukan arah medan magnet.

Apabila arah arus ke kiri dan kompas diletakan di bawah kawat berarus maka

kutub utara magnet jarum menyimpang ke barat.

Apabila arah arus ke kiri dan kompas diletakan di atas kawat berarus maka kutub

utara magnet jarum menyimpang ke timur.

Apabila arah arus ke atas dan kompas diletakan di kanan kawat berarus maka

kutub utara magnet jarum menyimpang ke barat.

Apabila arah arus ke atas dan kompas diletakan di kiri kawat berarus maka kutub

utara magnet jarum menyimpang ke timur.

Apabila arah arus ke kanan dan kompas diletakan di bawah kawat berarus maka

kutub utara magnet jarum menyimpang ke timur.

Apabila arah arus ke kanan dan kompas diletakan di bawah kawat berarus maka

kutub utara magnet jarum menyimpang ke barat.

Apabila arah arus ke bawah dan kompas diletakan di kanan kawat berarus maka

kutub utara magnet jarum menyimpang ke timur.

Apabila arah arus ke bawah dan kompas diletakan di kiri kawat berarus maka

kutub utara magnet jarum menyimpang ke barat.

Percobaan III

Dari hasil pengamatan, dapat dilihat bahwa sebuah magnet yang ditempatkan pada

medan magnet, akan mengalami suatu gaya yang disebut gaya magnetik (gaya Lorentz).

Arah arus, medan magnet dan gaya Lorentz dapat ditentukan dengan kaidah tangan kanan

yaitu ibu jari arah gaya, telunjuk arah medan dan jari tengah arah arus.

Jika arah arus ke kiri(utara pada saat percobaan) dan arah medan ke atas, maka

arah gaya Lorentz ke barat.

Jika arah arus ke kiri(utara pada saat percobaan) dan arah medan ke bawah, maka

arah gaya Lorentz ke timur.

Jika arah arus ke atas dan arah medan ke kiri (utara pada saat percobaan), maka

arah gaya Lorentz ke timur.

Jika arah arus ke atas dan arah medan ke kanan (selatan pada saat percobaan),

maka arah gaya Lorentz ke barat.

Jika arah arus ke kanan(selatan pada saat percobaan) dan arah medan ke atas,

maka arah gaya Lorentz ke timur.

Jika arah arus ke kanan(selatan pada saat percobaan) dan arah medan ke atas,

maka arah gaya Lorentz ke barat.

Jika arah arus ke bawah dan arah medan ke kiri (ke utara pada saat percobaan),

maka arah gaya Lorentz ke barat.

Jika arah arus ke bawah dan arah medan ke kakan (ke selatan pada saat

percobaan), maka arah gaya Lorentz ke timur.

G. KESIMPULAN Percobaan 1Dari percobaan yang telah dilakukan dapat disimpulkan bahwa, dalam medan magnet terdapat garis – garis yang disebut garis – garis gaya magnet. Garis – garis tersebut selalu keluar dari kutub utara magnet dan menuju kutub selatan.Percobaan 2Dari percobaan yang telah dilakukan dapat disimpulkan bahwa, di sekitar kawat yang dialiri arus listrik terdapat nedan magnet. Arah arus dan arah medan magnet sesuai dengan kaidah tangan kanan yaitu ibu jari menunjukan arah arus dan lipatan keempat tangan lain menunjukan arah medan magnet.Percobaan 3Dari percobaan yang telah dilakukan dapat disimpulkan bahwa, apabila sebuah magnet ditempatkan pada medan magnet atau induksi magnetik akan mengalami gaya yang disebut gaya Lorentz yang arahnya memenuhi kaidah tangan kanan. Ibu jari menunjukan arah gaya, jari telunjuk menunjukan arah medan dan jari tengah menunjukan arah arus.

H. DAFTAR PUSTAKA www.google.com

Kamajaya.2004.Fisika.Bandung:Grafindo Media Pratama.

Puewoko dan Fendi.2010.Fisika 3. Bogor:Yudhistira.

MEDAN MAGNET, INDUKSI MAGNETIK

DAN GAYA MAGNETIK

“LAPORAN FISIKA”

OLEH: KELOMPOK 2 XII IA 3

KOMANG NOVIANTARI (05)

PANDE PUTU HANDI PRAMANA (06)

I PUTU ADI MERTA (07)

NI PUTU AYU RISKA PUSVITA SUANDIWI (08)

AGUSTUS 2012

SMA NEGERI 1 GIANYAR