medan magnet - Wanda Saputra

MEDAN MAGNET
Magnet dan Medan Magnet
Semua magnet akan menarik penjepit kertas, paku, dan benda-benda
yang terbuat dari besi. Semua magnet, apakah berbentuk batang atau
tapal kuda, memiliki dua ujung atau muka, yang disebut kutub,
dimana efek magnet paling kuat berada. Jika magnet digantungkan
dengan benang, satu kutub magnet akan selalu menunjuk ke utara. Hal
ini merupakan prinsip dari kompas. Jarum kompas merupakan magnet
yang ditopang pada pusat gravitasinya sehingga dapat berotasi dengan
bebas. Kutub suatu magnet yang tergantung bebas yang menunjuk ke
utara disebut kutub utara magnet. Kutub lain yang mengarah ke
selatan disebut kutub selatan.
Hanya besi dan beberapa materi lain seperti kobalt, nikel, dan
gadolinium yang menunjukan yang menunjukan efek magnetik yang
kuat. Materi-materi ini disebut feromagnet (dari kata latin ferrum untuk
besi).
Jika sebuah kawat yang diletakkan
vertikal di sekitar tumpukan serbuk besi
diberi arus listrik, maka serbuk besi ini
akan membentuk garis-garis konsentris
dengan kawat sebagai pusatnya.
Garis-garis ini menggambarkan bahwa di
sekitar kawat tersebut medan magnet
Medan magnetik diberi simbol : B
Medan Magnet: merupakan ruang
magnet yang di dalamnya masih bisa di
rasakan adanya gaya magnet
Medan Magnet (B) serupa medan listrik (E)
Perbedaan antara gaya listrik dan gaya magnet
Gaya Listrik
 Bekerja searah dengan
medan listrik
 Bekerja pada partikel
bermuatan tanpa
memperdulikan
apakah bergerak atau
tidak
 Bekerja memindahkan
partikel
Gaya Magnet
 Bekerja dalam arah tegak
lurus medan magnet
 Bekerja pada partikel
bermuatan hanya jika
partikel tersebut bergerak
 Tidak bekerja untuk
memindahkan partikel
Medan magnet disekitar/akibat arus listrik
Gaya magnet pada kawat berarus

 
Fmagnet  ILxB
Fmagnet  ILB sin 
Satuan SI untuk B adalah : tesla (T)
1 tesla = 1 newton / (coulomb meter/detik)
= 1 newton / (ampere meter)
Kalau dikaitkan dengan “definisi “ medan magnet : Jika sebuah kawat dengan
panjang 1 meter dan berarus listrik 1 ampere dalam pengaruh medan magnet
menghasilkan gaya 1 Newton, maka besar medan magnet tersebut adalah 1 tesla.
Satuan yang lebih awal untuk B (bukan SI)
adalah : gauss.
1 tesla = 104 gauss
Contoh soal
sebuah kawat membawa arus 30 A memiliki panjang l = 12cm
antarakutub magnet dengan sudut θ = 600 medan magnet
hampir seragam pada 0,90 T. Berapa gaya pada kawat?
F = IlB sin θ
= (30 A)(0,12 m)(0,90 T)(0,866) = 28 N
Gaya pada muatan listrik yang bergerak di
medan magnet
F = qvB sin θ
Persamaan ini memberikan besar gaya pada partikel
muatan q yang bergerak dengan kecepatan v pada kuat
medan magnet B, dimana θ adalah sudut antara v dan B.
Gaya paling besar terjadi ketika partikel bergerak tegak
lurus terhadap B(θ=900)
Gaya sebesar nol jika partikel bergerak pararel dengan
geris-gars medan(θ=0)
 Besarnya gaya magnetik FB yang bekerja pada suatu partikel
sebanding dengan muatan q dan laju partikel |v|
 arah dari gaya FB bergantung pada arah kecepatan partikel v
dan arah medan magnetik B
 Ketika partikel bergerak sejajar dengan vektor medan
magnetik, gaya magnetik yang bekerja pada partikel adalah
nol
Ketika vektor kecepatan partikel v membuat sudut   0
dengan medan magnetik, gaya magnetik bekerja dalam arah
yang tegak lurus dengan v dan B. Dengan kata lain F 
bidang yang dibentuk oleh v dan B
Gaya magnetik yang bekerja pada muatan positif
berlawanan arah dengan gaya magnetik yang bekerja pada
muatan negatif yang begerak dalam arah yang sama
Besarnya medan magnetik yang bekerja pada partikel yang
bergerak sebanding dengan sin  dimana  adalah sudut
yang dibentuk vektor kecepatan partikel dan medan
magnetik B
Contoh
Sebuah proton dengan laju 5,0x106 m/det pada medan
Magnet merasakan gaya sebesar 8,0x10-14 N menuju
Barat ketika bergerak vertikal ke bawah. Ketika bergerak
Horizontal ke arah utara, ia merasakan gaya nol.
Berapa besar dan arah medan magnet di daerah ini?
(muatan pada proton adalah q = +e = 1,6 x 10-19C)
Penyelesaian
Karena proton tidak merasakan gaya ketika bergerak ke
utara, Medan pasti mempunyai arah utara-seltan. Kaidah
tangan kanan Memberitahu kita bahwa B pasti menunjuk
ke utara untuk Menghasilkan gaya ke barat ketika proton
bergerak ke atas.
F
8,0 1014 N
B

 0,10
19
6
qv (1,6 10 C )(5,0 10 m / det)
Medan magnet yang disebabkan oleh kawat
lurus
Medan magnet B pada titik di dekat kawat lurus yang
panjang berbanding lurus dengan arus I pada kawat
dan berbanding terbalik terhadap jarak r dari kawat;
0 I
B
2r
Nilai konstanta µ0 yang disebut permaebiliteas ruang
hampa, adalah µ0 = 4π x 10-7 T . m/A.
Contoh
Kawat dinding sebuah gedung membawa arus dc sebesar
25A keatas. Berapa medan magnet pada titik 10cm
di utara kawat ini?
penyelesaian:
0 I (4 107 T .m / A)( 25 A)
B

 5,0 105 T
2r
(2 )(0,10m)
Gaya antara dua kawat pararel
 0 I1 I 2
F

l
2 L
L = jarak antara kawat
l = panjang kawat
contoh
Dua kawat pada kabel alat yang panjangnya 2,0m berjarak
3,0mm dan membawa arus dc 8,0 A. Hitung gaya antara
kedua kawat.
penyelesaiaan
(2,0 107 T .m / A)(8,0 A) 2 (2,0m)
3
F

8
,
5

10
N
3
(3,0 10 m)
karena arus mempunyai arah yang berlawanan, gaya akan
cenderung memisahkan keduanya
Medan magnet menghasilkan arus listrik
Seorang berkebangasaan inggris Michael Faraday menemukan bahwa
medan magnet dapat menghasilkan listrik. Dalam percobaannya
Faraday menyimpulkan bahwa meskipun medan magnet konstan tidak
dapat menghasilkan arus listrik, namun perubahan medan magnet
dapat menghasilkan arus listrik. arus ini dinamakan arus induksi.