OLEH : STEVANUS ARIANTOarianto.net/bahan/magnetpower.pdf · 8/7/2017 ir. stevanus arianto 1 oleh :...

8/7/2017

IR. STEVANUS ARIANTO 1

OLEH : STEVANUS ARIANTO

DEFINISI DAN MACAM MAGNET

KUTUB MAGNET

GARIS GAYA MAGNET

RAPAT GARIS GAYA DAN KUAT MEDAN

CONTOH SOAL 1 & 2

DIAMAGNETIK DAN PARAMAGNETIK

MEDAN MAGNETIK DISEKITAR ARUS LISTRIK

POLA GARIS GAYA MAGNET

HUKUM BIOTSAVART

INDUKSI MAGNETIK PADA JARAK A DARI KAWAT LURUS

INDUKSI MAGNETIK PADA KAWAT MELINGKAR

TOROIDA

GAYA LORENTZ

SATUAN KUAT ARUS

MOMEN KOPPEL PADA KAWAT PERSEGI PANJANG

CONTOH SOALCONTOH SOAL

CONTOH SOAL

CONTOH SOAL

CONTOH SOAL

CONTOH SOAL

SOLONOIDA

CONTOH SOAL

HUBUNGAN MEDANLISTRIK DAN MEDAN

MAGNET UNTUK GERAKPARTIKEL BERMUATAN

GERAK PARTIKEL BERMUATAN DALAM MEDAN MAGNET

8/7/2017


DEFINISI DAN MACAMMAGNET

MAGNET adalah : Benda yang dapat menarik besi

Menggosok baja denganmagnet dalam arah yang tetap

Baja atau besi dililiti kumparan kawatyang dialiri arus listrik searah

MACAM BENTUK MAGNET

jarumladam

batang

DIPEROLEH DENGAN :

KUTUB MAGNET

Kutub magnet yang menghadap ke utara disebut kutub Utara.Kutub magnet yang menghadap ke Selatan disebut kutub Selatan

Kutub-kutub yang sejenistolak-menolak

kutub-kutub yang tidak sejenistarik-menarik

Kekuatan kutub sebuahmagnet sama besarnya

semakin ke tengahkekuatannya makin

berkurang.

8/7/2017


GARIS GAYA MAGNET

adalah : Garis yang bentuknya sedemikian hingga kuatmedan di tiap titik dinyatakan oleh garis singgungnya.

GARIS TERSEBUT KELUAR DARI KUTUB UTARADAN MASUK KE KUTUB SELATAN

RAPAT GARIS-GARIS GAYA& KUAT MEDAN MAGNET

RAPAT GARIS GAYAJumlah garis gaya tiapsatuan luas yang tegak

lurus kuat medanB

AKuat medan magnet disuatu titik sebanding

dengan rapat garis-garisgaya dan berbanding

terbalik denganpermeabilitasnya.

H B

B = rapat garis-garis gaya.= Permeabilitas zat itu.

H = Kuat medan magnet.= fluks (jumlah garis gaya)

rapat garis-garis gayamenyatakan besarnya induksi

magnetik

B= B.A Sin

N= B.A cos

Sudut B & bidang

Sudut B dannormal bidang

HHB or ..

8/7/2017


CONTOH SOALFLUX MAGNETIK

Induksi magnetik homogen sebe-sar 100 tesla menumbuk sebuahplat seluas 4 x 5 cm tegak lurus.(lihat gambar).jika kemudian plat dimiringkandengan pusat salah satu sisi-nya sebesar 53 .Hitunglah flux Magnetik yangmenembus plat sekarang.

53o

B

o

JAWABAN CONTOH SOALFLUX MAGNETIK

4 3100.(5.4).10 0,125

weber

53o

B

53O

B N37o

= B. A sin 37 o

4 3100.(5.4).10 0,125

weber

Atau

= B. A cos 53

8/7/2017


BENDADIAMAGNETIK &PARAMAGNETIK

Benda Diamagnetik : bila ditempatkan dalam medan magnet yang tidakBenda Diamagnetik : bila ditempatkan dalam medan magnet yang tidakhomogen, ujunghomogen, ujung--ujung benda itu mengalami gaya tolak sehingga bendaujung benda itu mengalami gaya tolak sehingga benda

akan mengambil posisi yang tegak lurus pada kuat medan. Bendaakan mengambil posisi yang tegak lurus pada kuat medan. Benda--benda yang demikian mempunyai nilai permeabilitas relatif lebih kecilbenda yang demikian mempunyai nilai permeabilitas relatif lebih kecil

dari satu. Contoh : Bismuth, tembaga, emas, antimon, kaca flintadari satu. Contoh : Bismuth, tembaga, emas, antimon, kaca flinta

Benda paramagnetik : bila ditempatkan dalam medan magnet yang tidakhomogen, akan mengambil posisi sejajar dengan arah kuat medan.

Benda-benda yang demikian mempunyai permeabilitas relatif lebih besardari 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 yangsangat besar, sangat kuat ditarik oleh magnet dan mempunyai

permeabilitas relatif sampai beberapa ribu. Contoh : Besi, baja, nikel,cobalt dan campuran logam tertentu ( almico )

MEDAN MAGNET DISEKITAR ARUS LISTRIK

PERCOBAAN OERSTED

Di atas jarum kompas yang seimbang dibentangkan seutaskawat, sehingga kawat itu sejajar dengan jarum kompas. jikakedalam kawat dialiri arus listrik, ternyata jarum kompasberkisar dari keseimbangannya.

Kesimpulan : Disekitar arus listrik ada medan magnet.

8/7/2017


POLA GARIS GAYADI SEKITAR ARUS LISTRIK

Cara menentukan arahmedan magnet

Bila arah dari pergelangantangan menuju ibu jari,

arah melingkar jari tanganmenyatakan arah medan

magnet.

Kesimpulan : Garis-garis gaya di sekitar arus lurusberupa lingkaran-lingkaran yang berpusatkan padaarus tersebut.

HUKUM BIOT SAVART

Besar induksi magnetik di satu titik disekitar elemen arus, sebandingdengan panjang elemen arus, besarkuat arus, sinus sudut yang diapit araharus dengan jaraknya sampai titiktersebut dan berbanding terbalikdengan kwadrat jaraknya

k adalah tetapan, di dalam sistem Internasional 70 104

k

2

sin..

rI

kB2

sin..

4 rI

dB o

8/7/2017


INDUKSI MAGNETIKDISEKITAR ARUS LURUS

dB = k .2

sin.r

dI

adr 2

sin = a/r dan sin = dx/dl , jadi dl = dx. r/a

sin d = dx/r karena d kecil sekali maka : d = dx/r ------> dx = r.d

dl = dx. r/a = r.d r/a = dB =adr

rIk

2

2 .sin dB = ka

dI .sin.

sinB = . = k sin . = k [-cos ]I I Ik d da a a

Jika kawat sangat panjang dibandingkan dengan a makabertambah dari 0 sampai

Lanjutan induksi magnetik

0B = k [-cos ]Ia

0B = k .2 = .24

I Ia a

0B = .2 .

Ia 0

Kuat medan dititik H = = =2 ..

B B Iar

Bi

a0

1 24(cos cos )

8/7/2017


CONTOH SOALINDUKSI PADA KAWAT

LURUS

x x20 cm 20 cm

I1=20A I2=40A I3=10 A

A B C

Tiga buah kawat lurus masing-masing A, Bdan C berturut-turut diberi kuat arus 20 A,40 A dan 10 A ( tampak pada gambar)Hitunglah induksi magnet di C

JAWABAN CONTOH SOALINDUKSI PADA KAWAT

LURUS

x x20 cm 20 cm

I1=20A I2=40A I3=10 A

A B C

B1

B2

75

1 2

4 .10 .20 102 .40.10

B Tesla

75

2 2

4 .10 .40 4.102 .20.10

B Tesla

5 5 54.10 10 3.10CB tesla

Contoh 2

8/7/2017


CONTOH SOAL 2INDUKSI PADA KAWAT

LURUS

xi1=50A 12=100A3 cm

4 cm 4 cm

A

Dua buah kawat panjang masing-masing50 A dan 100 A berada pada jarak 8 cmHitunglah induksi magnetik di A.

JAWABAN CONTOH SOAL 2INDUKSI PADA KAWAT

LURUS

xi1=50A 12=100A3 cm

4 cm 4 cm

A

B1 B2

BA

8/7/2017


LANJUTAN CONTOH NO 2

2 24 7cos 2 1 2sin 1 2( )5 25

242

7

1 /10.210.5.2

50.10.4 mweberB 242

7

2 /10.410.5.2

100.10.4 mweberB

)2180cos(10.4.10.2.2)10.4()10.2( 442424B

24442424 /10.94,4257.10.4.10.2.2)10.4()10.2( mweberB

INDUKSI MAGNETIKDI PUSAT ARUS MELINGKAR

2

Tiap elemen arus dl, menimbulkan induksi magnetik sebesar dB di titik A.. sindB = k . I d

r 2.B = dB2 = k. sinI dlr 2B = k. sinI dl

r

12 sin....2 r

NIaB o3

2 ...2 r

NIaB o

2B = k. sin .2 aIr

02B = 2 a sin

4Ir

8/7/2017


INDUKSI MAGNETIKDI PUSAT KAWAT

MELINGKAR

aNIB O ..

2B dalam W/m^2.I dalam ampere.N jumlah lilitan.a jari-jari lilitan dalam meter

arah arus sesuaidengan arahmelingkar jaritangan kananarah ibu jarimenyatakan arahmedan magnet.

Arah medan magnetik dapat ditentukan dengan aturan tangan kanan :

CONTOH SOALINDUKSI PADA KAWAT

MELINGKAR

I1=40/ A

30 CM

20 CM

40 CM

i2=20/ AA

Dua buah kawat me-lingkar masing-ma-sing berdiameter60 cm dan 40 cm.diberi kuat arus se-perti tampak dalamgambar.

Hitunglah induksi magnetik di titik A.

8/7/2017


JAWABAN CONTOH SOALINDUKSI PADA KAWAT

MELINGKAR

I1=40/ A

30 CM

20 CM

40 CM

i2=20/ AA

B1B2

2

1 3

. .2.o a iB

r7 2

41 3

404 .10 (0,3) .0,0576.10

2.(0,5)B tesla

2.

2.o iBa

7

42 2

204 .10 .0, 2.10

2.(0,2)B tesla

4 4 50, 2.10 0, 0576.10 1, 424.10AB tesla

S O L E N O I D A

Banyaknya lilitan pada dx adalah : . atau n dxN dx

Solenoide adalahgulungan kawatyang di gulungseperti spiral

n banyaknya lilitan tiap satuan panjang.

8/7/2017


Lanjutan solonoida

02

.Di titik P B = . sin .2

a I ndxr

Sin = a/r dan sin = dy/dxdx = r/a . dy dan d = dy/r

2

dx = r da

20

2.dB = . sin .

2a I r d nr a

0dB = n I sin . d2

0B = n I sin . d2

1

2

0B = n I [-cos ]2

02 1B = n I [-cos + cos ]

2 B n I0

B n I0

2

Ditengah : Di Ujung :

CONTOH SOALSOLENOIDA

Solenoida yang panjangnya 20 cm terdiri dari300 lilitan kawat. Jika melalui kawat itu me-ngalir arus listrik sebesar 2 amper , maka :Tentukan :a. kuat medan dalam solenoidab. Permeabilitas bahan magnet yang harusdimasukkan ke dalam solenoida supaya in-duksi magnetiknya menjadi 0,6 tesla.c. Permeabilitas relatif bahan.

8/7/2017


JAWABAN CONTOH SOALSOLENOIDA

300 1.5000, 2

Nn

. . 2.(1.500) 3.000 /B o i nH A mo o

.B H 0,6 .3.000 40 , 6 2 .1 0 / .3 .0 0 0

w eb er A m

4

7

2.10 15912,56.10

ro

a.

b.

c.

T O R O I D A

Sebuah solenoide yang dilengkungkan sehingga sumbunya membentuklingkaran di sebut Toroida.

induksi magnetik padasumbu toroida.

B n I

n dapat diganti dengan : NR2

N banyaknya lilitandan R jari-jari rata-rata toroida

8/7/2017


CONTOH SOALTOROIDA

Sebuah toroida yang diameter rata-rata ling-karannya = 20 cm terdiri dari 500 lilitan ka-wat arus dengan kuat arus 2 amper.Tentukanlah :a.Rapat flux pada sumbu toridab.Jika dalam kumparan toroida diberi cincinbesi yang berpenampang 4 cm2 dan per-meabilitas relatif besi 1200, Tentukan besar-nya flux pada inti besi.

JAWABAN CONTOH SOALTOROIDA

500 2.500. .0,2

N Nnd

7 32.500. . 4 .10 .2. 2.10B o n i tesla

.

. . . . .2 .

r oNB A r o i A

R

7 4 45001.200.4 .10 . .2.4.10 9,6.102 .0,1

weber

a.

b.

8/7/2017


GAYA LORENTZSeutas kawat ditempatkan diantara kutub-kutub magnet ladamkedalam kawat dialirkan arus listrik ternyata kawat melengkung kekiri

Gejala ini menunjukkanbahwa medan magnetmengerjakan gaya padaarus listrik, disebut GayaLorentz.

Besar Gaya Lorentz

F = B I sinF = gaya Lorentz.B = induksi magnetik medan magnet.I = kuat arus.

= panjang kawat dalammedan magnet.

= sudut yang diapit I dan B.

F = B.q.v sinv = kecepatan muatan

q = muatan partikel

CONTOH SOALGAYA LORENTZ

Sebuah proton dipercepat dalam sebuahtabung hampa udara sehingga mempu-nyai kecepatan 3.106 m/s, dengan mu-atan proton = 1,6.10-19 coulomb.agar proton itu berbelok 30o maka di-perlukan gaya sebesar 48.1013 newton.Berapakah induks magnetik yang dibutuh-kan untuk itu.

8/7/2017


JAWABAN CONTOH SOALGAYA LORENTZ

. . sinF B q v13 19 648.10 .1,6.10 .3.10 sin 30oB

13

13

48.10 202,4.10

B tesla

SATUAN KUAT ARUSGAYA LORENTZ DUA KAWAT

SEJAJARArus listrik yang

sejajar dan searahtarik-menarik

dan yang berlawananarah tolak- menolak.

1 Ampere adalah kuat arus dalam kawat sejajar yang jaraknya 1meter dan menimbulkan gaya Lorentz sebesar 2.10^-7 N tiap meter.

besar induksi magnetik arus P pada jarak a : B Ia

P0

2Besar gaya Lorentz pada arus dalam kawat Q : F B IQ Q. .

Besar gaya Lorentz tiap satuan panjang : F B IQ. FI I

aP Q0

2

8/7/2017


CONTOH SOALSATUAN KUAT ARUS

Dua buah kawat lurus panjang diberi kuatarus berlawanan masing-masing A=3 amperdan B= 5 amper, kedua kawat berjarak 4 cmpada jarak 3 cm dari A dan 5 cm dari Bdiletakkan sebuah kawat yang berarus 1 Asearah salah satu kawat di atas.Hitunglah gaya Lorentz yang dialami kawat1 amper.

JAWABAN CONTOH SOALSATUAN KUAT ARUS

X

0

A B4 cm

3 cm

1 A

3 amper 5 amper

FA

FB

F

75

2

. . 4 .10 .3.1 2.10 /2 . 2 .3.10

AA

o i iF N ma

75

2

. . 4 .10 .5.1 2.10 /2 . 2 .5.10

BB

o i iF N ma

5 2 5 2 5 5(2.10 ) (2.10 ) 2.(2.10 )(2.10 )cos(180 )F

5 2 5 2 5 5 3(2.10 ) (2.10 ) 2.(2.10 )(2.10 )( )5

F

1 0 63 , 2 . 1 0 8 5 . 1 0 /F N m

8/7/2017


KAWAT EMPAT PERSEGIPANJANG

P

QR

S

B

Pada QR dan SP tidak bekerja gaya Lorentz,sebab sudut = 0

Pada PQ dan RS bekerja gaya Lorentz masing-masingsebesar :

F = B . I . L sin 90 = B . I . Lo

N

B

F

F

i

Kedua gaya itu membentuk koppel

= F. x = F . QR cos= B.I.L QR cos

= B.I.A cos (90o - )= B.I.A sin

Jika jumlah lilitan kawat N,besar momen koppel :

= B.I.A.N sin

F

F

GERAK PARTIKEL BERMUATANDALAM MEDAN MAGNET

Vektor F selalu tegak lurus pada v, akibatnyapartikel bergerak didalam medan magnetdengan lintasan bentuk : LINGKARAN.

Gaya centripetalnya yang mengendalikangerak ini adalah gaya Lorentz.

Fc = F Lorentz

vqBRvm ..

2

qBvmRR jari-jari lintasan partikel dalam

magnet.m massa partikel.

v kecepatan partikel.q muatan partikel.

8/7/2017


CONTOH SOALGERAK PARTIKEL

BERMUATAN

v

10 cmA P

Sebuah elektron bergerak melingkar melintasi setengahlingkaran AP dengan kecepatan v = 107 m/s. Jika massaelektron 9,1.10-31 Kg dan besar muatan elektron1,6.10-19. Diameter lintasan 10 cm, Hitunglah :a. Besar induksi magnet yang dibutuhkan.b. Waktu yang diperlukan untuk menempuh lintasan AP.

JAWABAN CONTOH SOALGERAK PARTIKEL

BERMUATAN

v

10 cmA PFL

B

..

m vRB q

7 3 1

19 2

. 10 (9,1 .10 ) 1,1 4. 1, 6 .10 .5 .1 0

m vB teslaq R

28

7. 3 ,1 4 .5 .1 0 1, 5 7 .1 0 d e t

1 0Rt ik

v

a.

b.

8/7/2017


HUBUNGAN MEDAN LISTRIKDAN MEDAN MAGNET

+ + + + + + + + +

- - - - - - - - -

+ -

Muatan + dan – berada diantara plat sejajar Yang bermuatan,Ditembakkan dengan v, agar partikel tetap bergerak Lurusmaka harus diberikan medan magnetik, besar dan arah sbb :

v vFlistrik

FLorentz

BFlistrik

FLorentz

BLoretnz listrikF F

EBv

E

PROFICIATKAMU TELAH MENYELESAIKAN PELAJARAN INI

YAITU TENTANG MEDAN MAGNET DAN PERLUKAMU MENGERJAKAN TUGAS , DAN KAMU AKHIRI

DENGAN MENGERJAKAN SOAL-SOAL WEB.

OLEH : STEVANUS ARIANTOarianto.net/bahan/magnetpower.pdf · 8/7/2017 ir. stevanus arianto 1 oleh :...

Documents

Transcript of OLEH : STEVANUS ARIANTOarianto.net/bahan/magnetpower.pdf · 8/7/2017 ir. stevanus arianto 1 oleh :...