Penghantar berarus listrik medan magnet
advertisement
MEDAN MAGNET Kelas XII Semester 1 MEDAN MAGNET Standart Kompetensi Kompetensi Dasar Indikator Materi STANDART KOMPETENSI 2 Kelas XII Semester 1 Menerapkan konsep kelistrikan dan kemagnetan dalam berbagai penyelesaian masalah dan produk teknologi KOMPETENSI DASAR 2.2 Kelas XII Semester 1 Menerapkan induksi magnetik dan gaya magnetik pada beberapa produk teknologi INDIKATOR Kelas XII 2.2 Semester 1 Menentukan Medan magnetik disekitar penghantar lurus berarus listrik Menentukan Medan magnetik pusat penghantar yang berbentuk lingkaran Menentukan gaya lorentz MEDAN MAGNET Materi Medan Magnet Induksi magnet di sekitar penghantar lurus dan panjang Induksi magnet pada penghantar berbentuk lingkaran Induksi magnet pada kumparan ( solenoida dan toroida ) Garis – garis gaya magnet / fluks magnetik gaya Lorentz end Soal - soal MEDAN MAGNETIK DI SEKITAR ARUS LISTRIK • Medan magnetik adalah ruang tempat magnet-megnet lainnya mengalami gaya magnetik. • Tahun 1819, Hans Christian O, melalui suatu percobaan mendapatkan bahwa di sekitar arus listrik timbul medan magnetik. MEDAN MAGNETIK DI SEKITAR KAWAT LURUS BERARUS A. ARAH INDUKSI MAGNETIK Genggam kawat lurus dengan tangan kanan hingga jempol menunjukkan arah kuat arus, maka arah putaran keempat jari yg dirapatkan akan menyatakan arah lingkaran garis-garis medan magnetik. MEDAN MAGNETIK DI SEKITAR KAWAT LURUS BERARUS Induksi magnetik (B) berupa garis singgung pada garis induksi magnetik. μ 0i B 2πa Keterangan: B = induksi magnetik μο = permeabilitas hampa = 4π x 10-7 Wb/ amp .m a = jarak dari kawat berarus I = kuat arus listrik MEDAN MAGNETIK DI SEKITAR KAWAT LINGKARAN BERARUS Besar induksi magnetik yg ditimbulkan oleh penghantar berarus berbentuk lingkaran dipengaruhi oleh kuat arus, jari-jari lingkaran maupun posisi titik yg ditinjau B iN 0 2a Keterangan: B = induksi magnetik di pusat lingkaran μο = permeabilitas hampa = 4π x 10-7 Wb/ amp x m a = jari-jari lingkaran I = kuat arus listrik MEDAN MAGNETIK DI SUMBU KAWAT LINGKARAN BERARUS Sebuah kawat penghantar berbentuk lingkaran (jari-jari = a) dialiri arus I maka besarnya induksi magnetik di sumbu lingkaran P Bp 0i sin 3 2a MEDAN MAGNETIK PADA SOLENOIDA Besarnya induksi magnetik di tengah-tengah solenoida B 0 ni BA= μο N I l Besarnya induksi magnetik di titik ujung solenoida MEDAN MAGNET DALAM BELITAN TOROIDA Besarnya induksi magnet yang ada dalam belitan toroida adalah Ni B 2a 0 Keterangan: B= induksi magnetik di sumbu toroida μο = permeabilitas hampa = 4π x 10-7 Wb/ amp x m a = jari-jari efektif toroida I = kuat arus listrik Fluks Magnetik Faraday menggambarkan medan magnet dengan bantuan garis-garis medan. BA cos Faraday menggambarkan medan magnet dengan bantuan garis-garis medan. Kemudian garis medan tersebut dinyatakan dengan angka. Kerapatan garis medan didefinisikan sebagai banyak garis medan yang menembus suatu bidang secara tegak lurus. Jika kerapatan garis gaya medan magnetnya membentuk sudut terhadap garis normal bidang. CONTOH SOAL Sebuah solenoida yg panjangnya 30 π cm & terdiri atas 5 lilitan serta sebuah toroida dg jari-jari efektif 45 cm dialiri arus yg sama besar. Setelah diamati, induksi magnetik di pusat solenoida & di sumbu toroida sama besar. Hitung banyak lilitan toroida! • Misal solenoida = 1 & toroida = 2 • Diket: L1= 30 π cm, N1= 5 B1 = B2 N2 = 15 Jadi, banyak lilitan toroida adalah 15 lilitan GAYA LORENTZ Penghantar berarus listrik medan magnet gaya yang terjadi pada penghantar berarus listrik yang berada dalam medan magnet disebut gaya Lorentz GAYA LORENTZ PADA KAWAT BERARUS • Kawat sepanjang l yang dialiri arus listrik sebesar I dan terletak di dalam medan magnet B akan mengalami gaya lorentz (FL) sesuai dg rumus: FL= B I l sin α α = sudut yang dibentuk oleh B dan I Menentukan arah gaya lorentz Dg kaidah tangan kanan : Buka telapak tangan dg keempat jari selain jempol dirapatkan. Arahkan keempat yari yg dirapatkan sesuai dg arah induksi magnet (B) & arahkan jempol hingga sesuai dg arah I, maka arah gaya lorentz yg dialami akan sesuai dg arah dorongan telapak tangan. GAYA LORENTZ ANTARA 2 KONDUKTOR LURUS PANJANG & BERARUS Besar gaya tarik menarik atau tolak menolak antara 2 penghantar lurus panjang sejajar dan berarus F ii l 2a 0 1 2 Dua penghantar berlawanan arah Dua penghantar se arah GAYA LORENTZ PADA MUATAN YANG BERGERAK • Partikel bermuatan q yg bergerak dg kecepatan v & memasuki medan magnetik B juga merasakan gaya Lorentz, yg besarnya adalah F= q v B sin ө Dg ө = sudut antara arah v dg arah B. untuk muatan (+), arah F sesuai dg yg diperoleh dari kaidah tangan kanan, tapi untuk muatan (-) arah F berlawanan arah dg yg diperoleh dari kaidah tangan kanan. GAYA LORENTZ PADA MUATAN YANG BERGERAK • Bila = 90º (v ^ B) maka F = q v B. Karena F selalu tegak lurus terhadap v. maka lintasan partikel bermuatan merupakan lingkaran dengan jari-jari R sebesar: R = mv/q.B dengan v = w R w = 2f = 2 / T Soal 1 6 2 5 3 4 Soal 1 Tentukan induksi magnet pada jarak 20 centimeter dari suatu penghantar lurus panjang yang berarus listrik 10 ampere. Soal 2 Tentukan induksi magnet di pusat penghantar berbentuk lingkaran dengan jari-jari 20 cm dan berarus listrik 5 ampere. Soal 3 Suatu kumparan panjangnya 10 cm memiliki 100 lilitan dan dialiri arus 5 ampere.Tentukan induksi magnet di pusat kumparan. Soal 4 Suatu penghantar panjangnya 20 cm berarus listrik 10 ampere berada dalam . medan magnet 2 x 10-4 wb/m2 . Hitung gaya Lorentz yang terjadi pada penghantar. Soal 5 Elektron bergerak dengan kelajuan 4 x 106 -4 wb/m2 m/s dalam medan magnet 2 x 10 . . Berapa jari –jari lintasan elektron pada saat bergerak dalam medan magnet. ( massa elektron = 9,1 x 10 -31 kg ; muatan elektron = 1,6 x 10 -19 coulomb ) Soal 6 Dua penghantar lurus berarus listrik masing – masing 10 ampere dan 5 ampere . Jarak antara kedua penghantar 20 cm . Hitung gaya persatuan panjang yang terjadi pada kedua penghantar.