Tugas Fisika Magnet

14
MAGNET Untuk memenuhi tugas mata kuliah Fisika Dasar Dosen Mata Kuliah Fisika Dasar : Jejen Rukmana,S.Pd, M.Pd Disusun oleh : Kelompok 7 Tri Febriansyah NIM : 611000331 Timur Setiawan NIM : 611000295 Septa Dominggus NIM : 611000025 Jaka Purnomo NIM : 611000294 Bonifasius Trisno NIM : 611000395 Kelas A (Sore)

description

Listrik Magnet

Transcript of Tugas Fisika Magnet

Page 1: Tugas Fisika Magnet

MAGNET

Untuk memenuhi tugas mata kuliah Fisika DasarDosen Mata Kuliah Fisika Dasar : Jejen Rukmana,S.Pd, M.Pd

Disusun oleh :

Kelompok 7

Tri Febriansyah NIM : 611000331

Timur Setiawan NIM : 611000295

Septa Dominggus NIM : 611000025

Jaka Purnomo NIM : 611000294

Bonifasius Trisno NIM : 611000395

Kelas A (Sore)

SEKOLAH TINGGI KEGURUAN DAN ILMU PENDIDIKANPERSATUAN GURU REPUBLIK INDONESIA

2010

Page 2: Tugas Fisika Magnet

BAB I PENDAHULUAN

A. Latar Belakang

Magnet atau magnit adalah suatu obyek yang mempunyai suatu

medan magnet. Pada saat ini, suatu magnet adalah suatu materi yang

mempunyai suatu medan magnet. Materi tersebut bisa dalam berwujud

magnet tetap atau magnet tidak tetap. Magnet yang sekarang ini ada

hampir semuanya adalah magnet buatan.

Magnet selalu memiliki dua kutub yaitu: kutub utara (north/ N)

dan kutub selatan (south/ S). Walaupun magnet itu dipotong-potong,

potongan magnet kecil tersebut akan tetap memiliki dua kutub.

Magnet dapat menarik benda lain. Beberapa benda bahkan

tertarik lebih kuat dari yang lain, yaitu bahan logam. Namun tidak semua

logam mempunyai daya tarik yang sama terhadap magnet. Besi dan baja

adalah dua contoh materi yang mempunyai daya tarik yang tinggi oleh

magnet. Sedangkan oksigen cair adalah contoh materi yang mempunyai

daya tarik yang rendah oleh magnet.

B. Rumusan Masalah

Bagaimanakah pengaruh yang ditimbulkan medan magnet menurut para

ahli fisika & penerapannya dikehidupan sehari-hari ?

C. Tujuan Penulisan

Makalah ini dibuat dengan tujuan untuk meningkatkan pemahaman

mahasiswa tentang hal-hal yang berkaitan dengan medan magnet dan

penerapannya dikehidupan sehari-hari.

Page 3: Tugas Fisika Magnet

BAB II

PEMBAHASAN

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)

Gambar 1. Gaya Loretz.

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

Page 4: Tugas Fisika Magnet

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 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

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 sehingga

membentuk lintasan lingkaran adalah :

Page 5: Tugas Fisika Magnet

*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 )

Contoh penerapan gaya Lorentz pada kehidupan sehari-hari adalah alat ukur

listrik, kipas dll.

Hukum Ampere-Biot-Savart

3 orang ilmuwan jenius dari perancis, Andre Marie Ampere (1775-1863), Jean

Baptista Biot (1774-1862) dan Victor Savart (1803-1862) menyatakan bahwa:

“Gaya akan dihasilkan oleh arus listrik yang mengalir pada suatu penghantar

yang berada diantara medan magnetik”

Hukum ini diaplikasikan pada mesin-mesin listrik, dan gambar 2 akan

menjelaskan mengenai fenomena tersebut.

Gambar 2. Hukum Ampere-Biot-Savart, Gaya induksi Elektromagnetik.

Page 6: Tugas Fisika Magnet

Hukum induksi magnetik Faraday

Michael faraday (1791-1867), seorang ilmuwan jenius dari inggris menyatakan

bahwa:

1. Jika sebuah penghantar memotong garis-garis gaya dari suatu medan

magnetik (flux) yang konstan, maka pada penghantar tersebut akan timbul

tegangan induksi.

2. Perubahan flux medan magnetik didalam suatu rangkaian bahan penghantar,

akan menimbulkan tegangan induksi pada rangkaian tersebut.

Kedua pernyataan beliau diatas menjadi hukum dasar listrik yang menjelaskan

mengenai fenomena induksi elektromagnetik dan hubungan antara perubahan flux

dengan tegangan induksi yang ditimbulkan dalam suatu rangkaian, aplikasi dari

hukum ini adalah pada generator. Gambar 3 akan menjelaskan mengenai

fenomena tersebut.

Gambar 3. Hukum Faraday, Induksi Elektromagnetik.

Page 7: Tugas Fisika Magnet

Hukum induksi magnetik Faraday ini menyatakan bahwa emf yang ditimbulkan

rangkaian listrik tertutup sama dengan rata-rata perubahan gaya fluks.

Gaya fluks(ф) = Nф..........(1)

dimana N adalah jumlah putaran pada koil dan ф adalah fluks yang

menghubungkannya. Pada banyak kasus, fluks ф tidak berkaitan dengan semua

putaran dan semua putaran tidak berkaitan dengan fluks yang sama. Pada kondisi

ini, penjumlahan semua fluks magnetik dengan putaran rangkaian magnetik

menghasilkan nilai total jaringan fluks ф.

Total fluks sebesar:

.....(2)

dengan Nk adalah jumlah putaran yang terhubung dengan fluks фk. Apabila

terdapat perubahan nilai fluks pada koil, muncul emf yang dihasilkan di dalamnya

dengan nilai sebesar:

.....(3)

Tanda negatif pada persamaan 3 menandakan bahwa arah emf induksi seperti arus

yang dihasilkannya berlawanan dengan perubahan fluks.

Perubahan fluks dapat disebabkan oleh tiga hal.

• Koil tidak berubah terhadap fluks dan magnitudo fluks berubah terhadap waktu.

• Fluks tidak berubah terhadap waktu dan koil bergerak pada fluks tersebut.

• Kedua perubahan yang disebutkan diatas muncul bersamaan, artinya koil

Page 8: Tugas Fisika Magnet

bergerak dalam waktu yang terus berjalan.

Pada metode pertama diatas, dengan koil yang tidak berubah dan fluks yang

berubah terhadap waktu, dihasilkan emf yang disebut emf transformator

(pulsasional). Karena tidak ada gerakan yang terjadi, maka tidak ada konversi

energi dan proses yang sebenarnya terjadi adalah transfer energi. Prinsip ini

digunakan pada transformator yang menggunakan koil tetap dan fluks yang

berubah terhadap waktu untuk transfer energi dari suatu level ke level lainnya.

Pada metode kedua, pengaruh fluks dapat digunakan untuk menggambarkan emf

yang dihasilkan pada konduktor yang bergerak pada medan stasioner yang

konstan. Emf yang dibangkitkan pada konduktor yang bergerak dengan sudut

yang tepat, seragam, stasioner diperoleh dengan:

e = – Blv.....(4)

Dimana

B = kerapatan fluks, Wb/m^2 (T’)

l = panjang konduktor (m)

v = , m/s

Emf yang dibangkitkan pada contoh tersebut disebut dengan emf gerak karena

dihasilkan dari pergerakan konduktor. Karena gerakan ikut berperan dalam

membangkitkan emf ini, proses ini melibatkan konversi energi elektromagnetik.

Prinsip ini dimanfaatkan pada mesin putar seperti mesin induksi DC dan mesin

sinkron.

Pada metode ketiga, konduktor atau koil bergerak sepanjang medan magnetik

stasioner yang berubah terhadap waktu (fluks) dan maka dari itu transformator

seperti halnya emf gerak dihasilkan pada konduktor atau koil. Proses ini meliputi

transfer energi dan konversi energi. Prinsip ini digunakan pada mesin putar.

Page 9: Tugas Fisika Magnet

Hukum Lenz

Pada tahun 1835 seorang ilmuwan jenius yang dilahirkan di Estonia, Heinrich Lenz (1804-1865) menyatakan bahwa:

“Arus induksi elektromagnetik dan gaya akan selalu berusaha untuk saling meniadakan (gaya aksi dan reaksi)”

Sebagai contoh, jika suatu penghantar diberikan gaya untuk berputar dan memotong garis-garis gaya magnetik, maka pada penghantar tersebut akan timbul tegangan induksi (hukum faraday). Kemudian jika pada ujung-ujung penghantar tersebut saling dihubungkan maka akan mengalir arus induksi, dan arus induksi ini akan menghasilkan gaya pada penghantar tersebut (hukum ampere-biot-savart). Yang akan diungkapkan oleh Lenz adalah gaya yang dihasilkan tersebut berlawanan arah dengan arah gerakan penghantar tersebut, sehingga akan saling meniadakan.

Hukum Lenz inilah yang menjelaskan mengenai prinsip kerja dari mesin listrik dinamis (mesin listrik putar) yaitu generator dan motor.

Gambar 4. Hukum Lenz- gaya aksi dan reaksi.

Page 10: Tugas Fisika Magnet

BAB III

KESIMPULAN

Dari pembahasan di atas dapat disimpulkan bahwa suatu gaya yang dihasilkan dalam suatu medan magnet sangat dipengaruhi oleh besarnya muatan, kuat medan magnet, kuat arus listrik, panjang penghantar, dan arah muatan, sehingga dari pengaruh-pengaruh tersebut dapat dimanfaatkan untuk menentukan arah dan besar gaya yang akan dihasilkan, contohnya pada motor kipas, alat ukur listrik dll.

Page 11: Tugas Fisika Magnet

DAFTAR PUSTAKA

Aqu dan Fisika. (2010).Gaya Loretz.[Online]. Tersedia: http://aqudanfisika.blogspot.com/2010/08/blog-post.html.[10 November 2010]

Budikase, E.,Kertiasa, N.(1995).Fisika 3. Jakarta:Pusat Perbukuan Depdikbud.

Guntoro, H. (2009). Hukum-hukum Dasar Listrik.[Online].Tersedia : http://dunia-listrik.blogspot.com[12 November 2010]

Wikipedia. (2010).Magnet.[Online] Tersedia :http://id.wikipedia.org/wiki/Magnet. [11 November 2010]