magnet dan elektromagnet_ fisika xii tkj

1
KETENTUAN MENGIKUTI PELAJARAN FISIKA : ^_^
1. ADA BUKU CATATAN & BUKU LATIHAN/PR
2. BUKU DISAMPUL DENGAN KERTAS EMAS / ASTURO / KARTON WARNA UNGU
3. PENAMPILAN COVER DEPAN BUKU SEPERTI GAMBAR BERIKUT :
YULIA SARI FAUZIAH
X TKJ
BUKU LATIHAN
4. KERAPIHAN AKAN DINILAI
5. TUGAS AKHIR SEMESTER, MEMBUAT POWER POINT (PPT) DARI SEMUA
CATATAN YANG PERNAH DIBERIKAN, SECARA BERKELOMPOK.
2
PEMBAGIAN KELOMPOK KELAS XII
KELOMPOK 1.
KELOMPOK 2
1. TATSA KOMALA S
1. NOVITA
2. FAUZAN ADHIMA
2. THORIQ HUDA
3. M. TAUFIK NUR
3. HARI PRIBADI
4. RIFQI MUHARROM
4. SYAEFUDIN AKBAR
KELOMPOK 3
KELOMPOK 4
1. SUGENG LAKSONO
1. ANNISA TIARA
2. DICKY ANDRIAN
2. AKBAR HUSEIN
3. INDRI
3. MAR’I RAMADHAN
4. FIRMAN
4. RAMADHAN DAWUD
3
MATERI YANG AKAN DIPELAJARI PADA SEMESTER 5 :
1. MAGNET DAN ELEKTRO MAGNET
2. LISTRIK ARUS BOLAK – BALIK
3. OPTIK DAN ALAT OPTIK
MAGNET DAN ELEKTROMAGNET
Kompetisi Dasar :
1. Gejala Kemagnetan
2. Hukum Kemagnetan dan perhitungan sederhana
3. Penggunaan magnet dan elektromagnet
PEMBAHASAN MATERI :
A. GEJALA KEMAGNETAN
 2 Jenis magnet yang ada di alam :
1) Magnet Alam
2) Magnet Buatan (Sementara)
 3 Jenis magnet alam dilihat dari bentuk dan kegunaan yaitu :
1) Magnet Batang
U
Digunakan pada speaker
S
2) Magnet Jarum
Digunakan untuk jarum kompas
U
S
3) Magnet Ladam
Digunakan pada magnet sepeda (Sumber Listrik)
 Kutub magnet adalah ujung-ujung magnet yang memiliki kekuatan
terbesar.
 Kutub- kutub sejenis (U-U atau S-S) akan tolak menolak
Kutub – kutub berbeda (U-S atau S-U) akan tarik menarik
4
 Medan magnet adalah daerah disekitar magnet yang dipengaruhi
oleh gaya magnet.
 Arah medan magnet adalah dari kutub utara menuju kutub selatan.
 Garis gaya magnet adalah garis-garis yang menggambarkan pola
medan magnet.
Arah medan magnet :
U = KELUAR
S = MASUK
 Ada 3 cara membuat medan magnet yaitu :
1) Mengalirkan arus listrik searah (elektromagnet)
2) Menggosok
3) Menginduksi
 Hanschristian Oersted
Ilmuwan pertama yang menemukan adanya medan magnet disekitar
kawat berarus listrik
 Andre Marie Ampere
Yang menemukan bahwa kumparan bersifat sebagai magnet batang.
Hal ini terjadi karena besi lunak dalam kumparan yang dialiri arus listrik
berubah menjadi magnet.
5
B.
HUKUM KEMAGNETAN DAN MELAKUKAN PERHITUNGAN SEDERHANA
1.
2.
3.
4.
5.
6.
Hukum Biot-Savart
Kaidah Tangan Kanan
Medan Magnetik di sekitar kawat lurus sangat panjang
Medan magnetik di sekitar kawat melingkar berarus
Medan magnetik di sekitar Solenoida
Medan magnetik di sekitar Toroida
PEMBAHASAN MATERI
1.
Hukum Biot – Savart
Adalah hukum yang menerangkan terbentuknya medan magnet disekitar
kawat konduktor berarus listrik.
Gambar :
Keterangan : arus dalam elemen kawat dB menghasilkan medan magnet
pada jarak r dari suatu titik
RUMUS : dB =
Keterangan :
I
: Kuat arus ……. Ampere (A)
dI
: elemen arus
: sudut antara elemen arus I dI dengan garis hubung titik ke
elemen arus I dI
: Permeabilitas ruang hampa (4 .10-7 Wb/A. m)
0
dB : Medan magnetik di suatu titik yang disebabkan oleh elemen arus
I dI …… Tesla (T) atau Wb/m2
6
2.
Kaidah tangan kanan
Untuk memudahkan dalam menentukan arah medan magnet magnetik di
sekitar penghantar lurus yang dialiri arus listrik.
Caranya : “Jika tangan kanan menggenggam kawat berarus listrik, arah ibu
jari sama dengan arah arus, arah lipatan keempat jari lainnya menyatakan
arah putaran garis-garis medan magnetik”
3.
Medan Magnetik / Induksi magnetik di sekitar kawat lurus
a) Kawat lurus sangat panjang
Gambar
Keterangan :
Besarnya induksi magnetik (B) di suatu titik (P) sejauh a dari kawat
penghantar yang dialiri arus listrik, dan kawat itu sangat panjang (l = ~)
Rumus :
B=
Keterangan :
B : Medan Magnetik/Induksi Magnetik …….. (Tesla) / (Wb/m2)
: Permeabilitas magnet dalam ruang hampa / udara
4 x 10-7 Wb/A. m
i
: kuat arus ….. Ampere
a : Jarak titik P terhadap kawat …… meter
7
b)
Kawat Lurus Pendek
( Gambar bisa dilihat pada LKS Halaman 6)
Rumus :
B=
(Cos
- Cos
)
Contoh Soal :
(1) Sebuah saluran listrik bertegangan tinggi berarus listrik 50 MA (Mega
Ampere). Jika tinggi kawat saluran dari tanah 30 m, maka berapakah besar
kuat medan magnet tepat dibawah kawat saluran tersebut?
(3,3 x 10-1 Wb/m2)
Diketahui :
Ditanya :
Jawab :
(2) Sebuah kawat yang sangat panjang dialiri arus listrik sebesar 30 A.
Hitunglah medan magnetik di titik P yang jaraknya 2 cm dari kawat itu!
(3 x 10-4 Wb/m2)
Diketahui :
Ditanya :
Jawab :
Latihan soal / PR :
 Lks hal. 12 No. 5
 Lks hal. 13 No. 12 dan 13
8
4. Medan Magnetik di sekitar kawat melingkar berarus
(Gambar bisa dilihat pada LKS Halaman 6)
a) Medan magnetik di sepanjang sumbu lingkaran
Rumus :
BP =
r=
Sin
=
Keterangan :
Bp
: Induksi magnet di titik P …. (Tesla) / (Wb/m2)
: …………(Diisi sendiri, WAJIB)………………..
i
: …………(Diisi sendiri, WAJIB)………………..
a
: jari-jari penghantar melingkar ……. Meter
x
: jarak titik ke pusat lingkaran ….. meter
r
: jarak titik ke garis singgung lingkaran …. Meter
b) Medan magnetik di pusat lingkaran arus (Titik O)
Rumus :
BO =
Keterangan :
Bo : Induksi magnet di titik O ….. (Tesla) / (Wb/m2)
: …………(Diisi sendiri, WAJIB)………………..
i
: …………(Diisi sendiri, WAJIB)………………..
a
: …………(Diisi sendiri, WAJIB)………………..
9
c) Medan magnetik di pusat lingkaran jika kawat berarus tipis serta dibuat
lilitan .
Rumus : B =
Keterangan :
B
: Induksi magnet ….. (Tesla) / (Wb/m2)
: …………(Diisi sendiri, WAJIB)………………..
i
: …………(Diisi sendiri, WAJIB)………………..
a
: …………(Diisi sendiri, WAJIB)………………..
N
: Jumlah lilitan
Contoh Soal :
(1) Arus listrik sebesar 2,5 A mengalir pada kawat yang berupa lingkaran
dengan jari-jari 3 cm. Berapakah besar induksi magnet yang terjadi di titik
P jika :
a. Titik P berada di sumbu lingkaran yang berjarak 4 cm dari pusat
lingkaran
(3,6 x 10-6 Wb/m2)
b. Titik P berada di pusat lingkaran
(1,7 x 10-5 Wb/m2)
(2) (Soal di LKS Halaman 12 No. 6)
Latihan soal/PR
 Lks halaman 13 No. 14, 15, 2 (essay)
10
5. Medan Magnetik di sekitar Solenoida

Solenoida adalah sebuah kawat panjang yang digulung rapat menjadi
sebuah helix yang lilitannya sangat rapat (seperti halnya per/besi)
Gambar Solenoida

Besarnya induksi magnetic di pusat solenoida :
B=

Besarnya Induksi Magnetik di ujung solenoid :
B=
Keterangan :
B : Induksi Magnetik (Wb/m2)
: …………(Diisi sendiri, WAJIB)………………..
i
: …………(Diisi sendiri, WAJIB)………………..
N : Jumlah Lilitan
` : panjang solenoid (m)
11

Contoh soal :
1.
Sebuah Solenoida terdiri 300 lilitan dan dialiri arus 2A, panjang
solenoid 30 cm. Hitunglah
a. Induksi Magnet di tengah-tengah solenoida (8 x 10-4Wb/m2)
b. Induksi Magnet pada ujung solenoid (4 x 10-4 Tesla)
2.
Sebuah Solenoida panjang 2 m memiliki 800 lilitan. Bila Solenoida
dialiri arus sebesar 0,5 A, tentukan induksi magnet pada :
a. Pusat solenoid
b. Ujung solenoid
Latihan soal : LKS FISIKA Hal. 12 No. 7
6.
Medan Magnetik di sekitar Toroida

Toroida adalah suatu solenoid yang dilengkungkan seperti kue donat.
Gambar toroida :

RUMUS :
B=
Keterangan :
B : Induksi Magnetik pada sumbu toroida (Wb/m2)
: …………(Diisi sendiri, WAJIB)………………..
i
: …………(Diisi sendiri, WAJIB)………………..
N : Jumlah Lilitan
a : jari-jari toroida (m)
12

Contoh soal:
1.
Sebuah toroida yang berjari-jari 2 cm dengan jumlah lilitan 120 lilitan
dihubungkan dengan sumber arus 4A. Berapakah besar induksi
magnetic pada titik pusat toroida? (4,8 x 10-3 Tesla)
Latihan soal :
LKS FISIKA Hal. 14 No. 3
C) GAYA LORENTZ
1.
2.
3.
4.
Arah gaya lorentz
Gaya lorentz pada kawat berarus listrik
Gaya lorentz antara 2 kawat sejajar berarus
Gaya lorentz pada muatan yang bergerak dalam medan magnet
PEMBAHASAN MATERI :
Saat kawat belum dialiri listrik, kawat tetap lurus. Namun saat arus
listrik mengalir, kawat akan melengkung. Bila arah arus dibalik, kawat
akan melengkung ke arah yang berlawanan.
Gaya lorentz inilah yang menyebabkan kawat tersebut melengkung.
Gaya lorentz adalah gaya yang timbul pada kawat konduktor berarus
listrik atau pada muatan bebas yang bergerak karena adanya medan
magnet di dalam ruangan dimana kawat atau muatan bebas tadi
berada.
1) Arah gaya lorentz
Gambar di LKS fisika halaman 7
Caranya :
Rentangkan ketiga jari sebelah kanan yaitu ibu jari, jari telunjuk, dan jari
tengah.
Ibu jari menunjukkan arah arus listrik (i)
Jari telunjuk menunjukkan arah medan magnet (b)
Jari tengah menunjukkan arah gaya lorentz (F)

Alat yang menerapkan gaya lorentz adalah
1. Motor listrik
- Tape recorder
- Pompa air listrik
- Komputer
2. Alat-alat ukur listrik
- Amperemeter
- Voltmeter
- Ohmmeter
13
2) Gaya lorentz pada kawat berarus listrik
Rumus :
FL = l i B Sin θ
Keterangan :
FL : Gaya Lorentz (N)
l : panjang penghantar (m)
B : Medan magnetik (Wb/m2)
i : Arus listrik (A)
θ : Sudut antara arah i dengan arah B
Gambar Arah gaya magnetik dalam kawat berarus listrik
i
B
θ
F
3) Gaya lorentz antara 2 kawat sejajar berarus
Gambar di LKS Hal 8
l1
l2
i2
i1
A
•
FL FL
a
2 Kawat arus searah
FL
FL
a
2 Kawat arus berlawanan arah
14

2 buah kawat lurus berarus listrik yang diletakkan sejajar dan
berdekatan akan mengalami gaya lorentz berupa :
a. Gaya tarik menarik, terjadi bila arus pada kedua kawat searah
b. Gaya tolak menolak, terjadi jika arus pada kedua kawat
berlawanan arah.
Rumus :
Gaya tarik/tolak antara dua kawat sejajar berarus
Gaya tarik/Tolak tiap satuan panjang
Keterangan :
F : Gaya Lorentz (N)
F/l : Gaya Lorentz per satuan panjang (N/m)
i1 : Arus pada kawat pertama (A)
i2 : Arus pada kawat kedua (A)
a : Jarak antara dua kawat (m)
l : panjang kawat (m)
Contoh soal :
1. Dua kawat lurus A dan B pada gambar dialiri arus masing-masing 2
A dan 4 A dengan jarak 8 cm. Tentukan gaya lorentz yang dialami
kedua kawat per satuan panjang.
2. LKS FISIKA Hal. 14 no. 5 (PR)
15
4)
Gaya lorentz pada muatan yang bergerak dalam medan magnet
v
-
q
Gaya Lorentz pada muatan bergerak

Jika muatan listrik sebesar q bergerak dengan kecepatan v dalam
sebuah medan magnetik yang homogen, B dimana arah v dan arah
B membentuk sudut θ , maka gaya lorentz dirumuskan :
FL = q v B sin θ
…… (i)
Keterangan :
FL : Gaya Lorentz (N)
B : kuat medan magnet (T)
q : Muatan Listrik (C)  Coulomb
θ : Sudut antara arah v dan B
v : kecepatan gerak muatan (m/s)
Gaya yang bekerja pada elemen kawat sepanjang l dan dilewati
arus listrik i diperhitungkan sebesar :
F = B i l sin θ
Keterangan :
F : Gaya Lorentz (N)
B : kuat medan magnet (T)
i : Besar arus pada kawat (A)
l : panjang kawat (m)
θ : Sudut antara arah v dan B
…. (ii)
16
Contoh soal :
1. Sebuah kawat dialiri arus listrik sebesar 5A mengarah ke
pengamat, memotong tegak lurus garis gaya magnet dengan
besar induksi magnet B = 2 x 10-4 Wb/m2. Jika panjang kawat
yang terpengaruh adalah 4 cm, berapakah besar gaya magnetik
yang timbul pada kawat?  pakai rumus (ii)
Diket
Dit
Jawab :

Sifat bahan
Berdasarkan sifat kemagnetannya :
a. Bahan feromagnetik adalah bahan yang sifat kemagnetannya
sangat besar.
Contoh : baja, ferit, besi, nikel, kobalt
b. Bahan paramagnetik adalah bahan yang sifat kemagnetannya
lemah.
Contoh : Aluminium, tembaga, platina, dan oksigen padat.
c. Bahan diagmagnetik adalah bahan yang tidak bersifat
magnet.
Contoh : seng, bismuth, emas dan sodium klorida.