Induksi Magnetik Peristiwa timbulnya medan magnet disekitar penghantar yang berarus listrik disebut induksi magnetik Percobaan Oersted. U U i Muatan listrik yang bergerak dapat menimbulkan efek ke magnet S S Hukum Biot-Savart. Besar induksi magnetic (dB) yang ditimbulkan oleh elemen arus adalah : Sebanding dengan kuat arus Sebanding dengan elemen kawat penghantar Perbanding terbalik dengan kuadrat jarak antara titik P dengan elemen kawat Sebanding dengan sinus sudut yang dibentuk dl dan r. b dl r a P Induksi magnetic di P µ d𝐵̂ = 𝑜 𝑖 4 𝑑𝑙 sin 𝑟̂ 𝑟̂2 B = ∫ 𝑑𝐵 𝐵 = dB = µ𝑜 4 𝑖∫ µ𝑜 4 𝑑𝑙 sin 𝑟2 𝑖 𝑑𝑙 sin 𝑟2 µ𝑜 , 4 = 10−7 𝐴.𝑚 B = besar induksi magnetik (weber/m2) µo = 4π.10-7 (permeabilitas magnet dalam hampa) Arah medan magnet i Atau 𝑊𝑒𝑏𝑒𝑟 i 1. Induksi magnet oleh kawat lurus berarus P θ1 θ2 a i dB = 𝑜 𝑖 4𝑎 sin 𝑑 Induksi magnet di P : B= 𝑜 𝑖 4 a Jika kawat itu panjang sekali : 𝑖 𝐵= 𝑜 2𝑎 2 ∫ sin 𝑑 1 1 = 0, 2 = 𝜋, 𝑚𝑎𝑘𝑎 Misal 1: Hitunglah besar induksi magnetik di titik yang berjarak 16 cm terhadap kawat lurus panjang yang berarus 8 A. i 8A ● ……16 cm…….. B = ……. ? Misal 2: 12 cm 8A Ditanya : Besar induksi magnetik di titik P 6cm P i=8 A 20 cm 5 cm P 2. Induksi magnetik oleh kawat melingkar berarus Z dB P i b O y R x 𝑑𝐵 = 𝑜 𝑖 |𝑑𝑙̂ 𝑥 𝑟̂ | 𝑜 𝑖 𝑑𝑙 = 4 𝑟2 4 𝑅2 + 𝑏2 Setiap komponen dB yang sejajar dengan bidang XY, saling meniadakan, sehingga: dB B= = 𝑑𝐵𝑧 𝑜 𝑖 ̂ cos 𝑘 4 (𝑅 2 +𝑏2 ) = 𝑜 𝑖 𝑑𝑙 cos 4 𝑅 2 +𝑏2 ∮ 𝑑𝑙 = 𝑜 𝑖 cos 2 𝑅 4 (𝑅 2 +𝑏2 ) B= 𝐵= Jika P di pusat kawat melingkar : Jika P pada titik, b > R 𝑘̂ : 𝑜 𝑖 𝑅 2 3 2(𝑅 2 +𝑏2 ) ⁄2 𝑜 𝑖 2𝜋𝑅 𝐵= 𝑜 𝑖 𝑅 2 2𝜋𝑏3 3. Induksi magnet pada solenoida Adalah kumparan kawat yang memanjang Di pusat solenoid : B= 𝑜 𝑖 𝑁 𝑙 = 𝑜 𝑖 𝑛, 𝑛= 𝑁 𝑙 , 𝑁 = 𝑗𝑢𝑚𝑙𝑎ℎ 𝑙𝑖𝑙𝑖𝑡𝑎𝑛 n= jumlah lilitan persatuan panjang, l=panjang solenoida Di ujung solenoida : B = ½ 𝑜 𝑖 𝑛 Jika kumparan itu di buat melingkar maka disebut toroida. Sehingga di pusat toroida : B = 𝑜 𝑖 𝑛, n = 𝑁 2 𝑟 Gaya Magnet.(Gaya Lorents) Adalah gaya yang dialami oleh suatu penghantar berarus listrik yang berada dalam medan magnet. L θ B i F = B i l Sin θ F Jika θ = 90o, maka F=Bil Atau : F = B q v, v = l/t Gaya magnet pada dua kawat sejajar, i1 i2 B12 = F = F d 𝜇𝑜 𝑖2 2𝜋𝑑 𝜇𝑜 𝑖1 𝑖2 𝑙 2𝜋𝑑 B21 = atau 𝜇𝑜 𝑖1 2𝜋𝑑 𝐹 𝑙 = 𝜇𝑜 𝑖1 𝑖2 2𝜋𝑑 F/l = gaya persatuan panjang ( N/m) B12 =induksi magnetik titik pada kawat 1, B21 = induksi magnetik titik pd kawat 2 d= jarak anatara kawat 1 dan kawat 2 Misal : i1 8A i2 6 A …20•cm …20cm.•P Q Ditanya a. gaya magnet persatuan panjang yang dialami oleh masing-masing kawat b. Besar induksi magnetik di P c. Besar induksi magnetik di Q (tengah-tengah kawat 1 dan2) Sifat Magnetik Bahan Jika suatu bahan ditempatkan dalam medan magnet luar, atom-atom bahan tersebut akan menyearah momen dipolnya. Kuat lemah respon (reaksi) suatu bahan terhadap magnet luar disebut Suseptibilitas magnet (Xm). Jumlah momen dipol magnet persatuan volume disebut magnetisasi (M) M = Xm . H, H = medan magnet luar - 1 < Xm < 0 : bahan diamgnetik, 0 < Xm < 1 : bahan paramagnetik, Xm = 0 : bahan non magnetik, Xm >> 1 : bahan feromagnetik. Hubungan antara induksi magnetik B dengan intensitas magnet H, B = µo (H + M) Dari persamaan M = Xm H, maka B = µo (1 + Xm ) H = µ H µ = µo ( 1 + Xm ) atau µ = µr. µo , µr = 1 + Xm µr =permebilitas relatip Misal : Suatu toroida 300 lilitan/m di aliri arus 5 A. Jika ruang di dalam kumparan toroida diisi dengan besi yang mempunyai permebilitas magnetik 5000 µo , hitunglah, B, H dan M dalam besi tersebut. Penyel ; a. Induksimagnet di dalam kumparan, B = µ n i = 5000 µo n i = 5000.4π.10-7 . 300. 5 = 9,42 T b. H = 𝐵⁄µ = n i = 1500 A/m c. M = 𝐵 µ𝑜 -H= ( µ µ𝑜 - 1) H = ( 5000 – 1) . 1500 A/m = 7,5 . 106 A/m Soal 1 : Tentukan besar induksi magnetik di titip P pada gambar berikut ini a i =8 A b i =12 A 8 cm 6 cm 6 cm ®P c r=12 cm i=10 A P P Soal 2: Dua buah kawat sejajar masing-masing panjangnya 50 cm dan dialiri arus 6A dan 4A kedua kawat terpisah pada jarak 16 cm. a. Hitunglah besar gaya magnet yang dialami oleh masing-masing kawat b. Jika kedua kawat mengalami gaya 2.10-6 N, berapakah jarak kedua kawat tersebut.