medan magnet induksi

MEDAN MAGNET INDUKSI
7.7
Gejala Kemagnetan :
Medan Magnet adalah ruangan yang memberikan gaya magnet kepada benda-benda dan muatan
listrik yang bergerak disekitarnya. Adanya medan magnet dinyatakan dengan garis-garis gaya magnet (
garis induksi )
Apabila B membentuk sudut  dengan garis normal N dari bidang datar seluas A , maka fluks
magnetik dirumuskan sebagai berikut :
N
B

A
.  = Arah induksi magnet tegak lurus bidang gambar menuju pembaca
x = Arah induksi magnet tegak lurus bidang gambar menjauhi pembaca
 = B.A Cos
 = fluks magnetik dengan satuan weber ( Wb )
A = luas bidang dengan satuan m2
B = induksi magnet dengan satuan Wb.m-2 atau
tesla ( T )
Medan Magnet di Sekitar Kawat Berarus Listrik
1. Hans Christian Oersted :
Menemukan bahwa disekitar kawat berarus listrik terdapat medan magnet.
P
a
i
2. Andre Marie Ampere .
Menenukan arah medan magnet disekitar kawat berarus listrik.
Arah medan magnet dapat dicari dengan aturan tangan kanan Ampere.
- Arah ibu jari menunjukan arah arus listrik ( i ).
- Arah lipatan empat jari lainnya menyatakan arah induksi magnet( B
i
B
A. Induksi magnet.
Menurut Biot dan Savart besar induksi magnet  B di titik P
berbanding lurus dengan arus listrik ( I ).
-
P
B
r
A

I
berbanding lurus dengan panjang elemen kawat
penghantar ( l
- )
- berbanding terbalik dengan kwadrat jarak
antara titik itu ke elemen kawat penghantar.
( r2 )
- berbanding lurus dengan sinus sudut antara
arah arus dan garis penghubung titi itu ke
elemen kawat penghantar ( Sin  )
a
l
 B = Induksi magnet ( Wb/m2 = tesla )
k = konstanta = 10-7 weber/amp.m
o
=
4
i = kuat arus listrik ( A )
r = jarak AP
 = sudut antara l dengan r
a. Disekitar kawat lurus panjang.
Besar induksi magnet di titik P adalah :
P

B=
a
i
Keterangan :
B = Induksi magnet ( Wb/m2 = tesla )
k = konstanta = 10-7 weber/amp.m
o
=
4
i = kuat arus listrik ( A )
a = jarak titik ke kawat penghantar
Induksi magnet disekitar kawat melingkar.
Besar induksi magnet B di titik P pada sumbu lingkaran yang berjarak r terhadap
keliling lingkaran adalah sebesar :
B Cos
r
a
B

x
A

B
B Sin 
P
i
Besar induksi magnet B di pusat kawat melingkar ( A )yang bejari jari a adalah sebesar
Keterangan :
B = kuat medan magnet induksi [(Wb/m2 = Tesla (T)]
 o = 4  x 10-7 ( Wb/A.m)
a = jarak suatu titik dari kawat (m)
Jika kawat melingkar terdiri dari N lilitan , besar induksi magnet pada pusat lingkarannya
adalah :
Induksi magnet pada sumbu solonoida :
Solonoida adalah kumparan atau lilitan kawat yang sangat rapat.
N
Apabila N = jumlah lilitan , l = panjang lilitan , maka n 
l
T
O
Sumbu
Solenoida
Di pusat solenoida :
N
B = o i .
l
B =  o i .n
Di ujung solenoida :
1
N
B = o i .
2
l
B =
 o .i.n
2
d. Induksi magnet pada Toroida
Toroida adalah solonoida yang dlengkungkan yang sumbunya membentuk lingkaran
dengan jari-jari sebagai berikut :
R  R2
R  1
2
Induksi magnet pada pusat solonoida adalah :
atau
i
B. Gaya Lorentz
Gaya Lorentz akan timbul, bila kawat berarus listrik diletakkan dalam medan magnet.
a. Besar gaya Lorentz :
B
FL = B.i. .sin
Keterangan :
FL = gaya Lorentz (N)
B = kuat medan manet (T)
i = kuat arus listrik ( A)
l = panjang kawat yang dilingkupi oleh medan magnet
 = sudut antara i dengan B
b. Arah gaya Lorentz.
Arah Gaya Lorentz dapat dicari dengan aturan tangan kiri atau tangan kanan.
Aturan tangan kiri :
- jari tengah sebagai arus listrik ( i ).
FL
- telunjuk sebagai iduksi magnet ( B ).
B
- ibu jari sebagai gaya Lorentz ( FL )
atau
FL = i x B.
B
i
FL = i B l Sin
Aturan tangan kanan :
Jari tangan kanan diatur sedemikian rupa sehingga antarn ibu jari, telunjuk dan jari
lainnya saling tegak lurus. Maka berlaku: arah telunjuk menyatakan arah kuat arus listrik
(i) ,sedangkan tiga jari lainnya (jari tengah, jari manis dan kelingking) menyatakan arah
.
kuat
medan magnet (B) dan ibu jari menyatakan ara gaya Lorentz (FL )
FL
i
B
C. Contoh-contoh gaya Lorentz.
a. Pada Muatan bergerak
 Besarnya :
FL = Bq v .sin 
Keterangan :
FL = gaya Lorentz ( N )
q = muatan listrik (C)
B = kuat medan magnet (T)
v  kecepatan gerakan muatan (m/s)
 = sudut antara arah kuat medan
magnet dengan arah gerakan muatan
 Lintasan muatan yang bergerak dalam medan magnet
 Muatan positif..

+q
Muatan negatif..
xxxxxxxxxxxxxxx
xxxxxxxxxxxxxxx
xxxxxxxxxxxxxxx
xxxxxxxxxxxxxxx
xxxxxxxxxxxxxxx
xxxxxxxxxxxxxxx
xxxxxxxxxxxxxxx
-q
xxxxxxxxxxxxxxx
xxxxxxxxxxxxxxx
xxxxxxxxxxxxxxx
xxxxxxxxxxxxxxx
xxxxxxxxxxxxxxx
xxxxxxxxxxxxxxx
xxxxxxxxxxxxxxx
Besar gaya Lorentz adalah :
FL = B q V Sin
b. Muatan yang terperangkap dalam medan
xxxxxxxxxxxxxxx
xxxxxxxxxxxxxxx
xxxxxxxxxxxxxxx
xxxxxx
+q x
xxxxxxxxxxxxxxx
xxxxxxxxxxxxxxx
xxxxxxxxxxxxxxx
Berlaku :
FL = Fs
magnet homogen
B q v =m
v2
r
Sehingga didapat :
mv
r =
Bq
Keterangan :
r = jari-jari lintasan (m)
m = massa muatan listrik (kg)
v = kecepatan muatan listrik (m/s)
B = kuat medan magnet (T)
q = muatan listrik (C)
b. Pada dua kawat sejajar.
Bila dua buah kawat sejajar dialiri arus listrik , maka pada masing-masing kawat
menunjukan gejala intraksi akibat timbulnya gaya Lorentz
1). Interaksi saling tarik.
i
2). Interaksi saling tolak
i
i
i
F1
F1 F2
F2
a
a
1
akan
2
1
2
Besar gaya interaksinya:
FL =
D. AFLIKASI GAYA MAGNETIK
a. Galvanometer ( G )
Komponen dasar sebuah galvanometer ada-lah sebuah bingkai kawat dan medan magnet homogen.
o Bila sebuah G dipasang hambatan de-pan, akan berfungsi sebagai Amper-meter.
o Bila sbuah G diseri dengan hambatan, maka akan befungsi sebagai Volt-meter.
b. Motor listrik .
o Motor pada tepe recorder
o Motor pada kipas angin listrik
E . INDUKTANSI DIRI (L)
Hasil pengamatan Joseph Henry:
Besarnya GGL Indukasi sebanding dengan perubahan arus terhadap waktu,sbb.:
dI
 L
dt
Sedangkan :
  N
d
dt
Maka :
L=
 o. A.N 2
l
Keterangan :
L = induktansi diri (H)
A = luas penampang kumparan ( m2)
l = panjang kumparan ( m)
 o = permeabilitas ruang hampa
( 4  × 10-7 Wb / A.m )
F. ENERGI YANG TERSIMPAN DALAM KUMPARAN ( w)
1
W = L.I2
2
W = energi yang tersimpan pada induktor (J)
L = induktasi diri inductor ( H)
I = kuat arus listrik yang lewat pada
induktor. ( A)