Power Point Presentation Mnggu

31

Click here to load reader

Transcript of Power Point Presentation Mnggu

Page 1: Power Point Presentation Mnggu

SMK PERGURUAN CIKINI

MEDAN MAGNET DAN INDUKSI

ELEKTROMAGNETIKSN

FISIKAFISIKA

Page 2: Power Point Presentation Mnggu

AdaptifIsi dengan Judul Halaman TerkaitHal.: 2

MEDAN MAGNETIK

SN

S N

Medan magnet biasanya dinyatakan dengan garis-garis khayal yang disebut garis medan magnet atau garis gaya magnet. Garis-garis ini mempunyai arah yang keluar dari kutub utara magnet dan masuk ke kutub selatan magnet seperti ditunjukkan gambar di bawah ini.

Page 3: Power Point Presentation Mnggu

AdaptifIsi dengan Judul Halaman TerkaitHal.: 3

MEDAN MAGNETIK

SILAHKAN KLIK SINIS N

Gambar ini menunjukkan bagaimana medan magnet pada magnet batang mempengarui jarum kompas.

Page 4: Power Point Presentation Mnggu

AdaptifIsi dengan Judul Halaman TerkaitHal.: 4

MEDAN MAGNETIK

a. Garis - garis medan magnet tidak pernah saling berpotongan

(bersilangan).

b. Garis-garis medan magnet selalu keluar dari kutub utara dan

masuk ke kutub selatan serta membentuk kurva tertutup.

c. Jika garis-garis medan magnet pada suatu tempat rapat, maka

medan magnet pada tempat tersebut kuat, sebaliknya jika garis-

garis medan magnet pada suatu tempat renggang, maka medan

magnet pada tempat tersebut lemah.

Ada tiga aturan garis-garis medan magnet, yaitu :

Page 5: Power Point Presentation Mnggu

AdaptifIsi dengan Judul Halaman TerkaitHal.: 5

INDUKSI MAGNETIK

S

U

S

U

S

U

Hasil percobaan Oersted

Pada dasarnya, sumber magnet tidak hanya berupa magnet permanen, tetapi dapat juga berupa elektromagnet, yaitu magnet yang dihasilkan oleh arus listrik atau muatan-muatan listrik yang bergerak.

Page 6: Power Point Presentation Mnggu

AdaptifIsi dengan Judul Halaman TerkaitHal.: 6

HUKUM BIOT-SAVART

r

IB o

P 2

P

Keterangan:

B = induksi magnet (T)

mo = permeabilitas ruang hampa

(4p x 107 Wb/Am)

I = arus listrik (A)

r = jari-jari lintasan lingkaran (m)

Page 7: Power Point Presentation Mnggu

AdaptifIsi dengan Judul Halaman TerkaitHal.: 7

HUKUM BIOT-SAVART

Keterangan:

N = jumlah lilitan

r = jari-jari kawat (m)

Nr

IB oO 2

r

IB oO 2

Induksi magnet di titik O dapat ditentukan dengan persamaan berikut:

Jika terdapat N lilitan kawat melingkar, maka persamaan-nya menjadi.

Or

Page 8: Power Point Presentation Mnggu

AdaptifIsi dengan Judul Halaman TerkaitHal.: 8

HUKUM BIOT- SAVART

Sementara itu, induksi magnet pada titik S sebagai berikut:

2a2

sin rIB o

S

Keterangan:

a = jarak antara titik p dengan titik s (m)

r = jari-jari kawat ( m )

q = sudut antara SP dengan SO

S

O r

aq

P

Page 9: Power Point Presentation Mnggu

AdaptifIsi dengan Judul Halaman TerkaitHal.: 9

INDUKSI MAGNET PADA SOLENOIDA

Nl

iB o

2

Nl

iB o

Induksi magnet di tengah-tengah solenoid dapat ditentukan dengan persamaan sebagai berikut:

Induksi magnet di kedua ujung solenoida sebagai berikut.

Keterangan:

i = arus listrik ( A )

l = panjang solenoida ( m )

N = jumlah lilitan

Source: www.societyofrobots.com

Page 10: Power Point Presentation Mnggu

AdaptifIsi dengan Judul Halaman TerkaitHal.: 10

INDUKSI MAGNET PADA TOROIDA

r

B

Nr

IB o

2

Induksi magnet pada toroida dapat ditentukan dengan persamaan sebagai berikut:

Keterangan:

r = jari-jari toroida ( m )

l = arus listrik ( A )

N = jumlah lilitan

Source: http://rocky.digikey.com

Page 11: Power Point Presentation Mnggu

AdaptifIsi dengan Judul Halaman TerkaitHal.: 11

INDUKSI MAGNETIK

Contoh

Berapa induksi magnetik pada jarak 5 cm dari pusat sebuah kawat lurus yang berarus 3A?

Penyelesaian

mo = 4 p x 107 Tm/A

I = 3 A

r = 5 cm = 0.05 m

B = …?

T

m

AATm

r

IB o

5

7

102,1

)05,0(2

)3)(104(

2

Jadi, induksi magnetik yang dihasilkan adalah 1,2 x 105 T.

Page 12: Power Point Presentation Mnggu

AdaptifIsi dengan Judul Halaman TerkaitHal.: 12

GAYA LORENTZ

Jika kawat panjang l dialiri arus listrik I berada dalam medan magnet B, maka kawat tersebut akan mengalami gaya Lorentz atau gaya magnet yang arahnya dapat ditentukan dengan aturan tangan kanan.

Gaya Lorentz pada kawat lurus berarus listrik

NS

Page 13: Power Point Presentation Mnggu

AdaptifIsi dengan Judul Halaman TerkaitHal.: 13

GAYA LORENTZ

Ibu jari menyatakan arah arus listrik, arah jari-jari menyatakan arah induksi magnet dan hadap telapak menyatakan arah gaya Lorentz.

Keterangan:

FL= gaya lorentz (N)

B = induksi magnet (T)

= sudut antara B dan I

I = arus listrik (A)

l = panjang kawat (m)

sinIBFL

Source :http://ima.dada.net/image/medium/4080766.jpg

Page 14: Power Point Presentation Mnggu

AdaptifIsi dengan Judul Halaman TerkaitHal.: 14

GAYA LORENTZ

Gaya Lorentz pada dua kawat sejajar berarus listrik

r

XF1 F2B2

B1

I1 I2

XXF2F1 B1

B2

I2I1

r

r

IIFF O

2

2121

Keterangan:

r = jarak kedua kawat (m)

I = arus listrik (A)

l = panjang kawat (m)

Page 15: Power Point Presentation Mnggu

AdaptifIsi dengan Judul Halaman TerkaitHal.: 15

GAYA LORENTZ

Gaya lorentz pada muatan bergerak

Keterangan:

B = induksi magnet (T)

= sudat antara B dan v

q = muatan listrik (C)

v = kecepatan partikel (m/s)

Jika sebuah muatan listrik bergerak dalam medan magnet, maka muatan tersebut akan mengalami gaya Lorentz yang besarnya dapat ditentukan dengan persamaan sebagai berikut:

sinvqBFL

+

X X X

X X X

X X X

X X X

X X X

v

FL BX X X

X X X

X X X

X X X

X X X

- v

FL

B

Muatan positif Muatan negatif

Page 16: Power Point Presentation Mnggu

AdaptifIsi dengan Judul Halaman TerkaitHal.: 16

GAYA LORENTZ

Jika arah v sejajar dengan arah induksi magnet B, maka gaya Lorentz pada partikel bermuatan adalah nol, sehingga partikel bergerak lurus, tetapi jika arah v tegak lurus terhadap induksi magnet B maka, maka gaya Lorentz pada partikel bermuatan adalah FL = Bqv dan mengikuti lintasan lingkaran berjari-jari R. Jadi besar gaya Lorentz FL sama dengan gaya sentripetal FS.

R

vmvqB

FF SL

2

B

Bq

Bq

vmR

Sehingga, Keterangan:

R = jari-jari lintasan (m)

m = massa partikel (kg)

q = kecepatan sudut partikel (rad/s)

Page 17: Power Point Presentation Mnggu

AdaptifIsi dengan Judul Halaman TerkaitHal.: 17

GAYA LORENTZ

Apabila suatu kawat penghantar berbentuk kumparan dengan luas penampang A dialiri arus listrik dalam medan magnet, maka kumparan tersebut akan mengalami momen gaya Lorentz.

Momen gaya Lorentz

sinABINKeterangan:

= moment gaya (Nm)

I = arus listrik pada kumparan (A)

B = induksi magnet (T)

A = luas kumparan (m2)

= sudut antara B dengan bidang kumparan

Page 18: Power Point Presentation Mnggu

AdaptifIsi dengan Judul Halaman TerkaitHal.: 18

GAYA LORENTZ

Seutas kawat mempunyai panjang 2 meter dialiri arus listrik sebe-sar 50 A. Jika kawat tersebut mengalami gaya magnet sebesar 1,5 N dalam medan magnet yang serba sama dengan B = 0,03 T, maka tentukan sudut antara B dan I?

Contoh

Penyelesaian

FL = 1,5 N

B = 0.03 T

I = 50 A

l = 2 m

a = …? o

L

mATN

IBF

30

)5,0(sin

5,03

5,1sin

sin)2)(50)(03,0(5,1

sin

1

Jadi, sudut antara B dan I adalah 30o.

Page 19: Power Point Presentation Mnggu

AdaptifIsi dengan Judul Halaman TerkaitHal.: 19

SIFAT KEMAGNETAN BAHAN

Berdasarkan pada bagaimana bahan bereaksi dengan me-dan magnet, maka bahan-bahan magnet dibedakan menjadi bahan diamagnetik, bahan paramagnetik dan bahan ferro magnetik.

Bahan diamagnetik marupakan bahan yang sedikit ditolak oleh medan magnet, contohnya adalah emas, tembaga, dll.

Bahan para magnetik merupakan bahan yang ditarik dengan gaya yang sangat lemah dalam medan magnet, contohnya adalah alumunium, magnesium, dll.

Bahan ferromagnetik merupakan bahan yang ditarik dengan kuat dalam medan magnet.

Page 20: Power Point Presentation Mnggu

AdaptifIsi dengan Judul Halaman TerkaitHal.: 20

INDUKSI ELEKTROMAGNETIK

Fluks magnet

a

N B

A

cosBA

Keterangan:

= fluks magnet (Wb)

B = induksi magnet (T)

A = luas permukaan (m2)

= sudut antara B dengan garis normal bidang

Page 21: Power Point Presentation Mnggu

AdaptifIsi dengan Judul Halaman TerkaitHal.: 21

tNind

Keterangan:

eind = gaya gerak listrik induksi (volt)

D = perubahan fluks magnet (Wb)

N = jumlah lilitan

Dt = selang waktu (s)

INDUKSI ELEKTROMAGNETIK

Source: www.radioelectronicschool.net

Hukum Faraday-Lenz’s

Page 22: Power Point Presentation Mnggu

AdaptifIsi dengan Judul Halaman TerkaitHal.: 22

INDUKSI ELECTROMAGNETIK

Sebuah kumparan mempunyai 100 lilitan dan dalam waktu 0,01 s menimbulkan perubahan fluk magnetik sebesar 10-4 Wb, hitung gaya gerak listrik induksi pada ujung-ujung kumpatan?

Contoh

Penyelesaian

Jadi, gaya gerak listrik induksi pada ujung-ujung kumparan adalah 1 volt.

N = 100

df = 10-4 Wb

dt = 0,01 s

eind = …..?volt

s

Wb

dt

dNind

1

01,0

10100

4

Page 23: Power Point Presentation Mnggu

AdaptifIsi dengan Judul Halaman TerkaitHal.: 23

GENERATOR LISTRIK

tBANind cos

Keterangan:

N = jumlah lilitan

B = induksi magnet (T)

A = luas bidang kumparan (m2)

w = kecepatan sudut (rad/s)

t = waktu (s)

Source: http://members.shaw.ca/len92/acdc_inside_generator.gif

Page 24: Power Point Presentation Mnggu

AdaptifIsi dengan Judul Halaman TerkaitHal.: 24

GENERATOR LISTRIK

1. cincin2. kumparan3. rangkaian luar4. sikat5. Rotor luar

Source: http://www.ncert.nic.in/html

1

2

34

5

Skema generator AC

Page 25: Power Point Presentation Mnggu

AdaptifIsi dengan Judul Halaman TerkaitHal.: 25

GENERATOR LISTRIK

1

1. sikat 2. pelindung3. komutator

2

3

Skema generator DC

Page 26: Power Point Presentation Mnggu

AdaptifIsi dengan Judul Halaman TerkaitHal.: 26

INDUKTANSI

t

ILi

Nilai gaya gerak listrik induksi diri yang terjadi pada rang-kaian atau kumparan tergantung pada laju perubahan arus.

Keterangan:

eind = gaya gerak listrik insduksi diri (volt)

DI = perubahan arus listrik (A)

L = induktansi

Dt = selang waktu (s)

Page 27: Power Point Presentation Mnggu

AdaptifIsi dengan Judul Halaman TerkaitHal.: 27

INDUKTANSI

Sebuah kumparan mempunyai induktansi 5 H dan sebuah resistor yang mempunyai hambatan 20 W. Keduanya dipasang pada sumber tegangan 100 volt. Hitung energi yang tersimpan pada kumparan jika arus mencapai nilaimaksimum?

Contoh

Penyelesaian

Jadi, energi yang tersimpan pada kumparan adalah 63 J

e = 100 volt

R = 20 W

L = 5 H

W = ….?

J

AHILW

sehingga

Avolt

RI

maksimumArus

63

)5)(5(2

1

2

1

520

100

22

Page 28: Power Point Presentation Mnggu

AdaptifIsi dengan Judul Halaman TerkaitHal.: 28

TRANSFORMATOR

Keterangan:

Vp = tegangan primer (volt)

Vs = tegangan sekunder (volt)

Np = jumlah lilitan primer

Ns = jumlah lilitan sekunder

Ip = arus listrik primer (A)

Is = arus listrik sekunder (A)

Page 29: Power Point Presentation Mnggu

AdaptifIsi dengan Judul Halaman TerkaitHal.: 29

TRANSFORMATOR

%1002

1 xP

P

Efisiensi transformator

Keterangan :

h = transformator

P1 = daya primer (watt)

P2 = daya sekunder (watt)

Page 30: Power Point Presentation Mnggu

AdaptifIsi dengan Judul Halaman TerkaitHal.: 30

LATIHAN

1. Salah satu kutub sebuah magnet digerakkan masuk ke dalam sebuah kumparan. Arah arus induksi yang timbul pada kumpa-ran berlawanan dengan arah putaran jarum jam.

a. kutub apa yang dimasukkan?

b. bagaimana arah arus induksi jika magnet ditarik keluar?

2. Jelaskan prinsip kerja generator dan apa perbedaan antara generator arus bolak-balik dengan generator arus searah?

Pada rangkaian seperti gambar di samping, tentukan tetapan waktu rangkaian dan energi yang tersim-pan pada induktor, ketika arus mencapai nilai maksimum?

3. 8 W 4 H

24 voltS

Page 31: Power Point Presentation Mnggu

AdaptifIsi dengan Judul Halaman TerkaitHal.: 31