6 HUKUM BIOT-SAVART P Keterangan: B = induksi magnet

S
N
FISIKA
MEDAN MAGNET
DAN INDUKSI
ELEKTROMAGNETIK
MEDAN MAGNETIK
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.
N
S
S
Hal.: 2
Isi dengan Judul Halaman Terkait
N
Adaptif
MEDAN MAGNETIK
SSILAHKAN KLIK SININ
Gambar ini menunjukkan bagaimana medan magnet pada
magnet batang mempengarui jarum kompas.
Hal.: 3
Isi dengan Judul Halaman Terkait
Adaptif
MEDAN MAGNETIK
Ada tiga aturan garis-garis medan magnet, yaitu :
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.
Hal.: 4
Isi dengan Judul Halaman Terkait
Adaptif
INDUKSI MAGNETIK
U
U
U
S
S
S
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.
Hasil percobaan Oersted
Hal.: 5
Isi dengan Judul Halaman Terkait
Adaptif
HUKUM BIOT-SAVART
o I
BP 
2 r
Keterangan:
P
B = induksi magnet (T)
o = permeabilitas ruang hampa
(4 x 107 Wb/Am)
I = arus listrik (A)
r = jari-jari lintasan lingkaran (m)
Hal.: 6
Isi dengan Judul Halaman Terkait
Adaptif
HUKUM BIOT-SAVART
Induksi magnet di titik O dapat ditentukan dengan
persamaan berikut:
BO 
O
o I
2r
r
Jika terdapat N lilitan kawat
melingkar, maka persamaannya menjadi.
Keterangan:
N = jumlah lilitan
BO 
r = jari-jari kawat (m)
Hal.: 7
Isi dengan Judul Halaman Terkait
o I
2r
N
Adaptif
HUKUM BIOT- SAVART
S

O
Sementara itu, induksi magnet pada
titik S sebagai berikut:
a
r
P
BS 
o I r sin 
2a
2
Keterangan:
a = jarak antara titik p dengan titik s (m)
r = jari-jari kawat ( m )
 = sudut antara SP dengan SO
Hal.: 8
Isi dengan Judul Halaman Terkait
Adaptif
INDUKSI MAGNET PADA
SOLENOIDA
Induksi magnet di tengah-tengah
solenoid dapat ditentukan dengan
persamaan sebagai berikut:
B
oi
l
N
Source: www.societyofrobots.com
Induksi magnet di kedua ujung
solenoida sebagai berikut.
Keterangan:
B
i = arus listrik ( A )
l = panjang solenoida ( m )
oi
2l
N
N = jumlah lilitan
Hal.: 9
Isi dengan Judul Halaman Terkait
Adaptif
INDUKSI MAGNET PADA
TOROIDA
B
Induksi magnet pada toroida dapat
ditentukan dengan persamaan sebagai
berikut:
r
o I
B
N
2 r
Keterangan:
r = jari-jari toroida ( m )
l = arus listrik ( A )
N = jumlah lilitan
Source: http://rocky.digikey.com
Hal.: 10
Isi dengan Judul Halaman Terkait
Adaptif
INDUKSI MAGNETIK
Contoh
Berapa induksi magnetik pada jarak 5 cm dari pusat sebuah kawat
lurus yang berarus 3A?
Penyelesaian
o = 4  x 107 Tm/A
I =3A
r = 5 cm = 0.05 m
B = …?
o I
B
2 r
(4  10 7 Tm )(3 A)
A

2  (0,05 m)
 1,2  105 T
Jadi, induksi magnetik yang dihasilkan adalah 1,2 x 105 T.
Hal.: 11
Isi dengan Judul Halaman Terkait
Adaptif
GAYA LORENTZ
Gaya Lorentz pada kawat lurus berarus listrik
S
Hal.: 12
N
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.
Isi dengan Judul Halaman Terkait
Adaptif
GAYA LORENTZ
FL  B I  sin 
Keterangan:
FL= gaya lorentz (N)
B = induksi magnet (T)
Source :http://ima.dada.net/image/medium/4080766.jpg
Ibu jari menyatakan arah arus
listrik, arah jari-jari menyatakan
arah induksi magnet dan hadap
telapak menyatakan arah gaya
Lorentz.
Hal.: 13
 = sudut antara B dan I
I = arus listrik (A)
l = panjang kawat (m)
Isi dengan Judul Halaman Terkait
Adaptif
GAYA LORENTZ
Gaya Lorentz pada dua kawat sejajar berarus listrik
I1
B2
I2
F1 F2
X B1
I1
F1
 O I1 I 2
F1  F2 

2 r
I2
X B2
B1 X
F2
Keterangan:
r = jarak kedua kawat (m)
I = arus listrik (A)
l = panjang kawat (m)
r
Hal.: 14
r
Isi dengan Judul Halaman Terkait
Adaptif
GAYA LORENTZ
Gaya lorentz pada muatan bergerak
Jika sebuah muatan listrik bergerak dalam medan magnet, maka
muatan tersebut akan mengalami gaya Lorentz yang besarnya
dapat ditentukan dengan persamaan sebagai berikut:
X
X
X
X
X+ X
X
X
B
v
X
X
X
vX
X
X
X
Keterangan:
X
X
X
X
B = induksi magnet (T)
X
X
X
BX
X
Muatan positif
Hal.: 15
FL  B q v sin 
X
X
-
X FL X
FL
X
Muatan negatif
X
 = sudat antara B dan v
q = muatan listrik (C)
v = kecepatan partikel (m/s)
Isi dengan Judul Halaman Terkait
Adaptif
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.
FL  FS
Sehingga,
mv2
Bqv 
R
mv
R
qB
qB

B
Hal.: 16
Keterangan:
R = jari-jari lintasan (m)
m = massa partikel (kg)
q = kecepatan sudut partikel (rad/s)
Isi dengan Judul Halaman Terkait
Adaptif
GAYA LORENTZ
Momen 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.
  N I B A sin 
Keterangan:
 = moment gaya (Nm)
I = arus listrik pada kumparan (A)
B = induksi magnet (T)
A = luas kumparan (m2)
 = sudut antara B dengan bidang kumparan
Hal.: 17
Isi dengan Judul Halaman Terkait
Adaptif
GAYA LORENTZ
Contoh
Seutas kawat mempunyai panjang 2 meter dialiri arus listrik sebesar 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?
Penyelesaian
FL = 1,5 N
B = 0.03 T
I = 50 A
l =2m
 = …?
FL  B I  sin 
1,5 N  (0,03 T )(50 A)( 2m) sin 
1,5
sin  
 0,5
3
  sin 1 (0,5)
 30 o
Jadi, sudut antara B dan I adalah 30o.
Hal.: 18
Isi dengan Judul Halaman Terkait
Adaptif
SIFAT KEMAGNETAN BAHAN
Berdasarkan pada bagaimana bahan bereaksi dengan medan 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.
Hal.: 19
Isi dengan Judul Halaman Terkait
Adaptif
INDUKSI ELEKTROMAGNETIK
Fluks magnet
  A B cos 
N

B
A
Keterangan:
 = fluks magnet (Wb)
B = induksi magnet (T)
A = luas permukaan (m2)
 = sudut antara B dengan garis normal bidang
Hal.: 20
Isi dengan Judul Halaman Terkait
Adaptif
INDUKSI ELEKTROMAGNETIK
Hukum Faraday-Lenz’s
 ind

 N
t
Keterangan:
Source: www.radioelectronicschool.net
ind = gaya gerak listrik induksi (volt)
 = perubahan fluks magnet (Wb)
N = jumlah lilitan
t = selang waktu (s)
Hal.: 21
Isi dengan Judul Halaman Terkait
Adaptif
INDUKSI ELECTROMAGNETIK
Contoh
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?
Penyelesaian
N = 100
d = 10-4 Wb
dt = 0,01 s
ind = …..?
 ind
d
 N
dt
 10  4 Wb 

 100
 0,01 s 
 1 volt
Jadi, gaya gerak listrik induksi pada ujungujung kumparan adalah 1 volt.
Hal.: 22
Isi dengan Judul Halaman Terkait
Adaptif
GENERATOR LISTRIK
 ind   N A B  cos t
Keterangan:
N = jumlah lilitan
B = induksi magnet (T)
Source: http://members.shaw.ca/len92/acdc_inside_generator.gif
A = luas bidang kumparan (m2)
 = kecepatan sudut (rad/s)
t = waktu (s)
Hal.: 23
Isi dengan Judul Halaman Terkait
Adaptif
GENERATOR LISTRIK
Skema generator AC
2
1
5
4
3
Source: http://www.ncert.nic.in/html
1. cincin
2. kumparan
3. rangkaian luar
4. sikat
5. Rotor luar
Hal.: 24
Isi dengan Judul Halaman Terkait
Adaptif
GENERATOR LISTRIK
Skema generator DC
1
3
2
1. sikat
2. pelindung
3. komutator
Hal.: 25
Isi dengan Judul Halaman Terkait
Adaptif
INDUKTANSI
Nilai gaya gerak listrik induksi diri yang terjadi pada rangkaian atau kumparan tergantung pada laju perubahan arus.
I
 i  L
t
Keterangan:
ind = gaya gerak listrik insduksi diri (volt)
I = perubahan arus listrik (A)
L = induktansi
t = selang waktu (s)
Hal.: 26
Isi dengan Judul Halaman Terkait
Adaptif
INDUKTANSI
Contoh
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?
Penyelesaian
 = 100 volt
R = 20 W
Arus maksimum
I

R

100 volt
 5A
20 W
L=5H
sehingga
W = ….?
W 
1
1
L I 2  (5 H )(5 A) 2
2
2
 63 J
Jadi, energi yang tersimpan pada kumparan adalah 63 J
Hal.: 27
Isi dengan Judul Halaman Terkait
Adaptif
TRANSFORMATOR
Keterangan:
Vp = tegangan primer (volt)
Ip = arus listrik primer (A)
Vs = tegangan sekunder (volt)
Is = arus listrik sekunder (A)
Np = jumlah lilitan primer
Ns = jumlah lilitan sekunder
Hal.: 28
Isi dengan Judul Halaman Terkait
Adaptif
TRANSFORMATOR
Efisiensi transformator
P1

x100%
P2
Keterangan :
 = transformator
P1 = daya primer (watt)
P2 = daya sekunder (watt)
Hal.: 29
Isi dengan Judul Halaman Terkait
Adaptif
LATIHAN
1. Salah satu kutub sebuah magnet digerakkan masuk ke dalam
sebuah kumparan. Arah arus induksi yang timbul pada kumparan 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?
3.
8W
24 volt
Hal.: 30
4H
S
Pada rangkaian seperti gambar di
samping, tentukan tetapan waktu
rangkaian dan energi yang tersimpan pada induktor, ketika arus
mencapai nilai maksimum?
Isi dengan Judul Halaman Terkait
Adaptif
Hal.: 31
Isi dengan Judul Halaman Terkait
Adaptif