magnetisme - WordPress.com

MAGNETISME (1)
Listri k Menghasilkan Magnet
1. Pendahuluan
• Tahun 1926 de Maricout melakukan studi tentang magnet dan
mengamati adanya sepasang kutub pada benda magnet. Kutub-kutub
ini kemudian dinamakan dengan “kutub utara” dan “kutub selatan”.
Jika kutub yang sejenis (utara dengan utara atau selatan dengan
selatan) didekatkan maka akan saling menolak, dan sebaliknya jika
kutub yg berlainan jenis didekatkan akan saling menarik.
• Gaya saling-tolak dan saling-tarik pada magnet, serupa dengan gaya
Coulomb dalam Elektrostatik.
S
U
U
S
Saling menolak
S
U
U
S
Saling menarik
S
U
S
S
U
S
U
U
Dalam Magnet Tidak Terdapat Unipolar
(satu kutub terpisah) Seperti Dalam Listrik
• Pasangan kutub ini dikenal dengan istilah dipole magnet (di = dua,
pole = kutub). Sedangkan di dalam magnet tidak (belum) ditemukan
kutub tunggal / monopol (utara saja atau selatan saja), berbeda
dengan listrik yang memiliki monopol (muatan positif saja atau
muatan negatif saja)
• Sebagaimana pada muatan listrik, sebuah dipol magnet (yg
merupakan satuan terkecil magnet) memiliki medan magnet yg
arahnya dari kutub utara menuju kutub selatan, hal ini mirip seperti
pada muatan listrik positif dimana medan listrik mengarah keluar
menjauhi muatan dan pada muatan negatif sebaliknya.
2. Sumber-Sumber Medan Magnet : Arus dan Muatan Listrik
Dapat Menghasilkan Medan Magnet
2.1 Medan Magnet Dari Suatu Muatan Bergerk
• Medan magnet dapat dihasilkan dari suatu muatan listrik q yg
bergerak dengan kecepatan v. Medan magnet yg dihasilkan pada
jarak r dari muatan bergerak q adalah :
μo q ( v x ŕ )
μo = Konstanta permeabilitas udara yg
B = ---------------besarnya : 4¶ x 10-7 N/A2
2
4¶ . r
r = Jarak dari muatan terhadap titik
dimana medan magnet diukur
Arah B menembus bid. kertas
ŕ = Vektor satuan arah tegak lurus
permukaan perkalian vektor v & r
v
r
Arah Medan Magnet Yang
Dihasikan Dari Sebuah
ø
Muatan Listrik Yang
q
Bergerak
2.2 Medan Magnet Disekitar Kawat Berarus Listrik
• Karena medan magnet dapat timbul pada muatan yang
bergerak, maka dapat dipastikan bahwa kawat berarus listrik
akan menimbulkan medan magnet, hal ini karena arus
merupakan muatan listrik yang bergerak
• Hal ini pertama kali diamati oleh HC. Oerted pada tahun 1820
ketika mengamati jarum kompas yg bergerak karena pengaruh
kawat berarus listrik
• Arah medan magnet dapat dilihat melalui aturan-tangan-kanan.
Aturan-tangan-kanan berarti : jika empat jari tangan kanan kita
mengepal dan ibu jari menunjukkan arah arus listrik pada
kawat, maka keempat jari yg mengepal tersebut menunjukkan
arah medan magnet disekitar kawat berarus
• Besarnya medan magnet bergantung dari bentuk kawat berarus
dan dapat dihitung dengan menggunakan hukum Biot-Savart :
• Untuk kawat berarus, dapat menggunakan persamaan (1)
dengan menggantikan qv pada persamaan (1) dengan suatu
elemen arus Idl, karena keduanya identik, sehingga diperoleh :
μo q ( v x ŕ )
B = ---------------4¶ . r2
Persamaan (1)
r = Jarak suatu titik dgn kawat berarus
dl = Elemen panjang kawat
l = Arus listrik (konstan)
μo
dl x ŕ
B ( P ) = ----- I ∫ -------4¶
r2
Dikenal sebagai :
Persamaan (2)
HUKUM BIOT-SAVART
• Salah satu contoh penggunaan paling sederhana adalah pada
kawat lurus :
ø
B
z
r
ø
dl
I
Aturan Tangan Kanan l
Kawat lurus berarus menimbulkan B yang
arahnya melingkar menurut aturan tangan kanan
• Pada gambar : dl x r akan menghasikan dl sin ø atau dl cos ø dan
l = z tan ø sehingga :
z
dl = --------- dan z/r = cos ø0
cos 2 ø
1
cos2 ø
--------- = ---------r2
z2
Atau
• Karena itu medan magnet sejauh z dari kawat berarus listrik :
μo . I ø2 cos2 ø
B = -------- ∫ -------4 . ¶ ø1
z2
z
--------cos2 ø
μo . I
B = ---------- ( sin ø2. + sin ø1 )
4.¶.z
cos ø. d.ø
Persamaan (3)
• Jika menganggap panjang kawat sangat panjang dibanding jarak
titik dimana, diukur medan magnet (z) maka kawat dapat
dianggap tak terhingga dibanding z, shg :
ø1 = ¶/2 dan ø2 = +¶/2
Persamaan (3) dapat didekati oleh :
μo . I
B = ----------2.¶.z
2.3 Kawat Listrik Berarus Listrik
Medan Magnet Dipusat Lingkungan
• Seringkali dihadapi kawat yg dibentuk melingkar, untuk kawat
yg dibentuk lingkaran, maka medan magnet di pusat lingkaran
adalah :
μo
dl x ŕ
B = -------- . I ∫ -------4.¶
r2
• Maka medan magnet dari sebuah lingkaran kawat berarus listrik
dipusat lingkaran adalah :
μo
2.¶¶
B (pusat) = -------- . I --------4.¶
r2
2.4 Solenoida
• Solenoida adalah induktor yg terdiri dari gulungan kawat yg
didalamnya dimasukkan sebuah batang besi berbentuk silinder,
dengan tujuan memperkuat medan magnet yg dihasilkannya
seperti gambar-1 dibawah. Solenoida digunakan dalam banyak
perangkat elektronika seperti bel pintu atau pengeras suara.
Secara skematik bentuk dari Solenoida gambar-2 dibawah,
dimana Solenoida terdiri dari n buah lilitan kawat berarus listrik
I, medan magnet yg dihasilkan memiliki arah seperti gambar,
dimana kutub utara magnet mengikuti aturan tangan kanan 1.
U
S
Gambar-1
Solenoida Dengan Inti Besi
I
Gambar-2
Solenoida Dengan
Banyaknya Lilitan n
• Kuat medan magnet untuk Solenoida dengan jumlah lilitan
persatuan panjang l adalah :
B = μo . n . I
SELAMAT BELAJAR