Medan Magnetik & Gaya Lorentz

Medan Magnetik Bumi11.5 -15o

North

Di wilayah bumi terdapat medan magnetik bumi Magnet bumi arahnya berlawanan dengan utara selatan bumi. (berlawanan dengan arah kompas)

South

Medan Magnetik Magnet Batang

Flux magnet garis-garis gaya magnet digambarkan dengangaris berarah Arah flux magnet selalu mengarah dari kutub utara menuju ke arah kutub selatan Benda magnet terdiri dari bagian-bagian magnet elementer

Flux & Medan Magnet

Flux magnet () satuannya adalah Weber atau ditulis Wb, Sedangkan Kerapatan Flux magnet disebut Medan Magnet satuannya Wb/m2

Kerapatan Flux Magnet (Medan Magnet) :

B

flux magnet luas

A

B .A

Satuan flux magnet = Wb Satuan luas A= m2 Satuan Medan magnet atau B : Wb/m2 (Tesla)

Jika B membentuk sudut terhadap garis Normal maka: Flux magnet besarnya :

N B

B.A Cos= fluks magnet satuannya Weber atau Wb B = kuat medan magnet Wb/m2 A = luas yang ditembus medan = sudut yang dibentuk antara B dan garis normal N dari bidang

A

Medan Magnet di Sekitar Arus Listrik

i

B

Medan magnet yang timbul arahnya melingkar

Garis-garis ini menggambarkan bahwa di sekitar kawat tersebut medan magnetik atau medan magnet. Medan magnetik diberi simbol* : B Arah B dapat ditunjukkan sbb:

i

r

Menjauhi pembaca Mendekati pembaca

Besarnya Kuat Medan Magnet B pada kawat lurus panjang adalah:

B

i 2 ro

o = 4 . 107 Wb/Am (konstanta permeabelitas) i = kuat arus listrik (Ampere) r = jarak titik terhadap kawat (meter) B= medan magnet (Weber/ m2)

Kawat melingkarKuat medan magnet di titik pusat lingkaran:R

B

0I 2R

i

Jika banyaknya loop terdiri dari N lingkaran, maka kuat medan magnet adalah:

B

N . 0I 2R

Medan pada poros LingkaranrR

B

i

B

o

i R sin r2

SolenoideBo

iN L

o

= 4 . 10-7 Wb/A.m

i = kuat arus listrik (Ampere) N = banyaknya lilitan L = panjang solenoida (meter) n=N L Banyaklilitan panjangsol enoida

ToroidiN 2 Ro

B

= 4 . 10-7 Wb/A.m o i = kuat arus listrik (Ampere) N = banyaknya lilitan r = jari-jari toroida (meter)

GAYA LORENTZ

Gaya Lorentz

Penghantar berarus listrik berada dalam ruang medan magnet maka pada penghantar tersebut akan bekerja gaya yang disebut gaya Lorentz

F = i L B sini = kuat arus listrik (Ampere) L = panjang kawat yang dipengaruhi (meter) B= medan magnet (Weber/ m2) FL= gaya yang terjadi (Newton) = sudut yang dibentuk B dan i

Partikel bermuatan bergerak dalam medan magnetik

FB

qv B+

Gaya bekerja dalam arah radial, ia bekerja untuk mempertahankan partikel bergerak dalam lingkaran

FB

qvB

mv r

2

FB

qB

mv r

+ + v

r

mv qB

Contoh soal

Sebuah elektron qe= 1,6 . 1019 C, me= 9,1.1031 kg, bergerak dalam lintasan lingkaran dengan jari-jari 14 cm dalam sebuah medan magnetik 0,35 Tesla yang tegak lurus dengan kecepatan elektron. Tentukan laju linier elektron.

Dua Kawat Sejajar yang Dialiri Arus Listrik DCSecara berbarengan gaya itu saling tarik menarik. i Besarnya B1o

2

r

Maka gaya F2 = i2 L B1 F2 = i2 L ( o iBesarnya B2 =2o 2

2 r

)

i

r

Maka gaya F1 = i1 L B2 = = i1 L

i2 2 ro

Gaya Lorentz & Momen Gaya (Torsi) pada sebuah Loop Arus = (gaya x jarak thd titik tumpu atau poros ) yaitu: F1 ( b) 1 = = ( i L B) b ; karena L= a maka = iaB b ; karena a b = Luas A ; maka ; jika i dan B membentuk sudut , maka 1 = iAB 1 = i A B sin

Maka total Torsi sebelah kiri dan kanan: = i A B sin = N i A B sini

Torsi inilah yang memutar kumparan (motor listrik)

U F1 F2

S

Soal-soal Tugas:P

1. Lihat gambar, hitunglah Kuat Medan di titik P2. Sebuah solenoida memiliki 100 untuk panjang 10 cm. Jika dialiri arus 5 A, hitunglah medan magnet di pusatnya !

5 cm

10 A

I1=10 A

3. Dari gambar tersebut di atas maka hitunglah kuat medan total di titik P dan titik Q (akibat arus listrik kawat 1 dan kawat 2 !!!)

P 2cm

4cm

2cm Q

I2=20 A

4. Sebuah kawat berisolasi dibentuk seperti pada gambar di bawah ini : Jika pada kawat mengalir arus 10 A, dan jari-jari bagian yang melingkar adalah 5 cm, Hitunglah kuat medan magnet di titik pusat lingkaran C !!

C

5. Penghantar dialiri arus listrik 20 A, ditempatkan dalam medan magnet uniform 5 Wb/m2 sehingga bagian penghantar sepanjang 30 cm terpengaruh oleh medan magnet tsb. Hitunglah besarnya gaya pada kawat penghantar dan tentukan kemanakah kawat tersebut akan bengkok ?

i

6. Dua kawat panjang sejajar terpisah 5 cm di udara. Kuat arus yang mengalir pada kawat masing-masing 10A dan 20 A. Hitunglah gaya persatuan panjang kawat yang bekerja pada masing-masing kawat jika : a. arah arus pada kawat sama b. arah arus pada kawat saling berlawanan