Document

Fisika Dasar 2
Pertemuan 8
Kemagnetan
Percobaan Oersted
• Menentukan adanya medan magnet di sekitar
kawat berarus listrik
• Percobaan menggunakan kawat listrik dan
jarum magnet kompas yang mana arus listrik
menghasilkan gaya yang dapat memutarnya
• Besarnya gaya bergantung kedudukan relatif
antara arus dan magnet sehingga kutub U
memutar ke samping kiri ketika kawat diberi arus
Percobaan Ampere
• Ampere menyatakan bahwa dua buah
kawat yang berarus listrik mengadakan
gaya listrik tarik-menarik atau tolakmenolak
• Dua arus pada kawat yang sama arahnya
akan tarik menarik dan dua arus pada
kawat yang berlawanan arahnya akan
tolak-menolak
Kaidah Tangan Kanan
• Berguna untuk menunjukkan arah kuat medan
magnet
• Telapak tangan seolah-olah menggenggam
kawat berarus. Ibu jari sesuai arah arus listrik
sedangkan 4 buah jari lainnya melingkar sesuai
arah kuat medan magnet
• Besi di dekat arus listrik dapat mengalami gaya
oleh medan magnet yang dihasilkan arus listrik
Hukum Biot-Savart
• Induksi magnetik pada suatu titik yang
ditimbulkan oleh penghantar yang dialiri
arus listrik sebanding : kuat arus listrik,
panjang penghantar, dan sudut apit antara
arah jarak r (dari titik induksi magnet P ke
elemen penghantar) dan arah penghantar
• Dan berbanding terbalik dengan kuadrat
jarak r
Fisika Dasar 2
Pertemuan 9
Gaya Magnet
Gaya Lorentz
• Penghantar yang berarus listrik ataupun
muatan listrik yang bergerak di dalam
medan magnet homogen akan
mendapatkan suatu gaya yang
disebabkan pengaruh medan magnet
• Gaya tersebut adalah gaya Lorentz
Besar Gaya Lorentz
• F = B I L sin θ
• F = q v B sin θ
Dimana :
F = gaya Lorentz, N
I = kuat arus listrik, A
L = panjang kawat, m
v = kecepatan muatan listrik, m/s
B = induksi magnet, T (tesla)
Θ = sudut antara I & B atau v & B
Arah Gaya Lorentz
Menurut aturan tangan kanan :
• Ibu jari sebagai arah arus atau arah
kecepatan muatan listrik positif
• 4 jari lainnya sebagai arah induksi magnet
• Telapak tangan menunjukkan arah gaya
Lorentz
Gaya Lorentz untuk Partikel yang
Bergerak Melingkar
• Partikel muatan listrik bergerak tegak lurus
medan magnet homogen yang
mempengaruhinya, maka lintasan partikel
tersebut berupa lingkaran berjari-jari R
• R=mv/qB
dimana :
R = jari-jari lingkaran, m
m = massa muatan, kg
v = kecepatan muatan, m/s
q = besar muatan, C (coulomb)
B = induksi magnetik, T (tesla)
Gaya Lorentz pada Dua Kawat
Sejajar
• Dua buah kawat lurus dialiri arus listrik dipasang
sejajar menghasilkan gaya Lorentz pada kawat
satu sama lain.Tarik-menarik bila arah arus
sama, tolak-menolak bila arah arus berlawanan
• F = μo i1 i2 / 2 π a
Dimana
F = gaya Lorentz, N
μo = permeabilitas vakum = 4 π.10-7
i1 i2 = arus kawat 1 dan 2, A (ampere)
a = jarak kedua kawat, m
Fisika Dasar 2
Pertemuan 10
Induksi Magnet
Percobaan Faraday
• Batang magnet dimasukkan atau dikeluarkan
pada kumparan arus listrik sehingga jarum
galvanometer menyimpang
• Faraday membuktikan arus listrik dapat
dibangkitkan menggunakan medan magnet
• Arus listrik dapat timbul jika magnet bergerak
atau medan magnet berubah terhadap waktu
• Arus listrik yang ditimbulkan disebabkan induksi
maka arusnya disebut arus induksi dan
induksinya dinamakan induksi elektromagnet
GGL Induksi
• Jika jumlah garis gaya magnet yang
masuk ke dalam kumparan berubah-ubah
banyaknya, maka akan terjadi beda
potensial antara ujung-ujung kumparan
• Beda tegangan yang demikian dinamakan
gaya gerak listrik induksi (GGL Induksi)
dan arus yang terjadi disebut arus induksi
atau arus imbas
Permeabilitas
• Permeabilitas adalah kemagnetan, dalam artian
kuat medan magnet dapat berlipat besarnya bila
di dalam kumparan arus telah diisi zat sebagai
pengganti udara atau vakum
• Permeabilitas relatif, ĸm = B / Bv
• Bv adalah B pada vakum atau udara, satuan T
atau Wb/m2 (Wb = weber)
• Permeabilitas udara, μo = 4π.10-7 Tm/A
• Permeabilitas zat, μ = ĸm μo
Fluks Magnetik
• Fluks magnetik adalah banyaknya garis
gaya magnet yang dilingkupi oleh luas
daerah tertentu dalam arah gerak lurus
• Besarnya fluks magnetik yang melalui
suatu bidang adalah besar induksi
magnetik dikalikan dengan luas bidang
yang tegak lurus pada medan magnetik
Rumus Fluks Magnetik
• Φ = B.A
Φ = fluks magnetik, Wb
B = induksi magnetik Wb/m2
A = luas bidang, m2
• Bila medan magnet tidak memotong tegak lurus
atau membentuk sudut tertentu dengan bidang,
maka rumusnya
Φ = B.A cos θ
θ = sudut apit medan magnet dan normal bidang
Hk. Induksi Magnet
• Hk.Faraday:
“Gaya gerak listrik induksi yang terjadi dalam suatu
rangkaian tertutup (loop) kawat besarnya berbanding
lurus dengan kecepatan perubahan fluks magnetik yang
dilingkupi oleh loop kawat tersebut”
• Hk.Lenz:
“Gaya gerak listrik induksi yang timbul menyebabkan
arus induksi yang melawan penyebab timbulnya gaya
gerak listrik induksi itu sendiri”
• Tanda negatif pada rumus Faraday pada Hk.Faraday
dinyatakan oleh Hk.Lenz
Rumus GGL Induksi
• Rumus Faraday
ε = - N ΔΦ / Δt
ε = GGL Induksi, V
N = jumlah lilitan kumparan/loop
Φ = kecepatan fluks magnetik, Wb/s
• Kawat bergerak tegak lurus medan magnet
ε=BLv
v = kecepatan kawat, m/s
B = medan magnet, T
L = panjang kawat, m
Fisika Dasar 2
Pertemuan 11
Induktansi
Induktansi Diri
• Induktansi diri adalah GGL induksi diri
yang terjadi di dalam suatu penghantar
apabila kuat arusnya berubah dengan
satuan kuat arus perwaktu
• Arus induksi akan muncul pada kumparan
atau lilitan kawat oleh karena GGL induksi
Rumus GGL Induksi
• ε = - L Δi / Δt
ε = GGL induksi, V
L = induktansi diri, H
Δi/Δt = cepat perubahan arus, A/s
• Joseph Henry :
“Suatu kumparan mempunyai induktansi diri
sebesar 1 Henry apabila perubahan kuat arus
listrik sebesar 1 Ampere dalam 1 detik pada
kumparan tersebut menimbulkan GGL induksi
diri sebesar 1Volt”
Induktansi Bersama
• Bila fluks kumparan yang satu menembus
kumparan lain, masing - masing kumparan
dapat mengimbas pada kumparan lain
• Ada kumparan primer (sumber energi)
yang arusnya berubah terhadap waktu
menyebabkan imbas atau GGL induksi
pada kumparan sekunder, sehingga M
adalah induktansi bersama,
M = Ns ΔΦs /Δip
Energi dalam Induktor
• W = ½ L I2
W = energi yang tersimpan, J
L = induktansi, H
I = arus maksimum, A
• Induktor memiliki GGL balik oleh induksi
diri sehingga energi diterima induktor oleh
kenaikan arus dari nol, dan energi akan
dikeluarkan bila arus turun menuju nol