Gaya Magnetik antar kawat berarus
advertisement
LAPORAN PRAKTIKUM EKSPERIMEN FISIKA “Gaya Magnetik antar kawat berarus” Nama : Sujiyani Kassiavera (A1E010010) Rizki Prabawati (A1E010022) Septian Efendi (A1E010023) Prisma Gita Azwar (A1E010035) Dosen Pembimbing : M. Sutarno, M.Pd UNIVERSITAS BENGKULU FAKULTAS KEGURUAN DAN ILMU PENDIDIKAN JURUSAN PENDIDIKAN MATEMATIKA DAN ILMU PENGETAHUAN ALAM LABORATORIUM PENGAJARAN FISIKA 2013 BAB I PENDAHULUAN 1.1.Latar Belakang Sebuah motor listrik dapat bekerja karena adanya gaya yang membuatnya berputar, gaya ini dikerahkan oleh sebuah medan magnetik pada sebuah konduktor pengangkut arus. Gaya magnetik pada muatan yang bergerak di dalam konduktor yang ditransmisikan ke bahan konduktor dan konduktor itu secara keseluruhan mengalami sebuah gaya yang di distribusikan sepanjang konduktor itu. Gaya magnetik tegak lurus terhadap gerak elektronnya, gaya ini tidak melakukan kerja. Kerja yang dilakukan pada elektron dilakukan oleh gaya Fr. Ditemukan secara eksperimental bahwa besar gaya magnet berbanding lurus dengan arus i pada kawat, dengan panjang kawat ℓ pada medan magnet (dianggap seragam) dan dengan medan magnet B. gaya ini juga tergantung pada saat sudut θ antara arah arus dan medan magnet ketika arus tegak lurus terhadap garis – garis medan. Gaya paling kuat ketika kawat pararel dengan garis-garis medan, tidak ada gaya sama sekali pada sudut-sudut yang lain, gaya sebanding dengan sin θ sehingga didapatkan F = B . i . ℓ sin θ. Sebuah partikel bermuatan bergerak melalui sebuah daerah di dalam terdapat kedua-dua medan magnet dan medan listrik, kuat medan listrik itu berbanding terbalik dengan kuadrat jarak dan elemen arus. Besar gaya Lorentz hanya bekerja pada muatan q itu dapat dinyatakan dengan persamaan F = q v B sin θ . gaya Lorentz hanya bekerja bila muatan q bergerak terhadap medan madnetik. Muatan q dalam tidak merasakan gaya lorentz bila V mempunyai arah yang sama dengan B, maka F = 0. Tentu sangat menarik bagaimana membuktikan adanya gaya magnet antar kawat berarus listrik. Sehingga diperlukan perobaan untuk mengetahui adanya gaya magnet antar kawat berarus listrik . 1.2.Rumusan Masalah Bagaimana cara membuktikan adanya gaya magnet antar kawat berarus listrik? 1.3.Tujuan Setelah mempelajari dan melakukan percobaan pada modul ini diharapkan praktikan mampu: - Membuktikan adanya gaya magnet antar kawat berarus listrik. 1.4.Definisi Istilah - Gaya magnetik atau Magnet berasal dari kata Magnesia yaitu tempat orang Yunani menemukan sifat magnet yang terdapat dalam batu-batuan yang dapat menarik logam.Magnet disebut juga besi berani ( cristian oersted ) - Kawat berarus listrik adalah suatu kawat yang di aliri oleh arus listrik yang menimbulkan medan magnet yang arah nya bergantung (mikra juddi.dkk hal: 14). 1.5.Hipotesis - Terdapat adanya gaya magnet antar kawat berarus listrik dengan intensitas yang kecil. BAB II LANDASAN TEORI a. Gaya Magnet Istilah magnet berasal dari kata "Magnesia", Magnesia adalah sebuah kota kecil di asia, disana tempat pertama kali menemukan batu yang dapat menarik besi, lalu disebut magnet.. Namun demikian tidak semua besi dapat ditarik magnet, apa sebenarnya sifat magnet itu? 1. Magnet Menarik Benda Benda Tertentu Gaya tarik magnet hanya mampu menarik benda benda tertentu, benda yang dapat ditarik magnet harus benda bahan yang terbuat dari 3 bahan ini, yaitu : Besi Nikel Kobalt Jika suatu benda mengandung salah satu logam diatas dan dapat ditarik magnet, berarti benda itu disebut benda MAGNETIS Tapi, Jika suatu benda tidak mengandung salah satu logam diatas dan tidak dapat ditarikk magnet, benda itu disebut benda NONMAGNETIS 2. Kekuatan Gaya Magnet Tadi, magnet hanya mampu menarik 3 logam, tapi jika dibatasi oleh penghalang - Magnet mampu menembus penghalang, yaitu benda NONMAGNETIS, gaya tarik magnet masih berpengaruh, tapi jika penghalang teralu tebal maka pengaruh magnet bisa hilang - Faktor lain yang mempengaruhinya adalah jarak, Ya.. Jarak magnet terhadap benda Magnetis, makin dekat jarak benda ke makin kuat jarak magnet tersebut - Magnet juga dapat merusak barang elektronika rumit seperti telepon genggam, Televisi, Kompter, Radio 3. Magnet memiliki Dua Kutub Magnet memiliki dua kutub yaitu : - Kutub utara magnet : Biasanya diberi warna merah atau huruf N(north) - Kutub Selatan magnet : Biasanya diberi warna biru atau huruf S( South ) - Gaya tarik magnet paling kuat adalah pada KUTUB KUTUBnya. Kutub magnet memiliki sifat istimewa seperti : - Jika didekatkan dua kutub magnet yang senama (misal : utara = utara, Selatan = selatan ) mereka akan tolak menolak - Jika Didekatkan dua kutub magnet yang berbeda ( misal : Utara = selatan, Selatan = utara ) mereka akan saling tarik menarik 4. Kegunaan Magnet Magnet mempunyai banyak kegunaan , kita dapat menemui benda yang mempunyai unsur magnet mulai dari alat sederhana sampai rumit, contoh benda benda itu adalah Pengunci kotak pensil, tas, obeng, gunting jahit, kompas, dinamo, lemari es, alarm pengaman.Magnet juga dapat digunakan pada alat berat dengan cara Elektromagnet. b. Gaya Magnet antar kawat berarus listrik. Kumparan kawat berinti besi yang dialiri listrik dapat menarik besi dan baja. Hal ini menunjukkan bahwa kumparan kawat berarus listrik dapat menghasilkan medan magnet. Medan magnet juga dapat ditimbulkan oleh kawat penghantar lurus yang dialiri listrik. Berdasarkan hasil percobaan tersebut terbukti bahwa arus listrik yang mengaliri dalam kawat penghantar ini menghasilkan medan magnetik, atau disekitar kawat berarus listrik terdapat medan magnetik. Pada saat arus listrik yang mengalir dalam penghantar diperbesar, ternyata kutub utara jarum kompas menyimpang lebih jauh. Hal ini berarti semakin besar arus listrik yang digunakan semakin besar medan magnetik yang dihasilkan. Gambar: penyimpangan magnet kompas Arah medan magnetik di sekitar kawat penghantar lurus berarus listrik dapat ditentukan dengan kaidah tangan kanan. Jika arah ibu jari menunjukkan arah arus listrik (I), maka arah keempat jari yang lain menunjukkan arah medan magnetik (B). Kaidah tangan kanan ini juga dapat digunakan untuk menemukan arah medan magnetik pada penghantar berbentuk lingkaran yang dialiri listrik. Gambar: kaidah tangan kanan Untuk mengetahui letak kutub utara dan kutub selatan yang terbentuk pada kumparan berarus listrik, dapat dilakukan dengan cara: 1. Perhatikan arah listrik yang mengalir pada kumparan. 2. Ujung kumparan yang pertama kali mendapat arus listrik dijadikan sebagai pedoman untuk menentukan letak kutub-kutub magnet. 3. Kemudian, genggam ujung kumparan yang pertama kali teraliri arus listrik dengan posisi jari tangan kanan sesuai dengan letak kawan pada inti besi. 4. Apabila kawat itu berada di depan inti besi, letakkan telapak tangan menghadap ke depan, kemudian genggam kumparan yang berinti besi. 5. Letak kutub utara magnet ditunjukkan oleh arah ibu jari, sedangkan arah sebaliknya menunjukkan kutub selatan. 6. Jika kawat penghantar yang pertama kali teraliri arus listrik berada di belakang inti besi, maka hadapkan telapak tangan ke belakang, kemudian genggam kumparan kawat itu. 7. Dengan cara yang sama kita dapat juga menentukan letak kutub utara, dan kutub selatan magnet. Ternyata penghantar berarus listrik yang ditempatkan dalam medan magnet juga mengalami gaya magnet. Hal ini ditemukan pertama kali oleh Hendrik Antoon Lorentz. Gaya Lorentz terjadi apabila kawat penghantar berarus listrik berada di dalam medan magnetik. Besar gaya Lorentz bergantung pada besar medan magnetik, panjang penghantar, dan besar arus listrik yang mengalir dalam kawat penghantar. Untuk arah aliran arus listrik tegak lurus terhadap arah medan magnet, gaya Lorentz dapat dinyatakan dengan: F=BxIxl Keterangan: F = gaya Lorentz pada kawat (N) B = medan magnet (Tesla) I = arus listrik (A) l = panjang kawat (m) BAB III METODOLOGI PENELITIAN 3.1 Alat dan Bahan Alat dan bahan yang digunakan dalam gaya magnetik disekitar kawat berarus a. 6 potong kawat penghantar, masing – masing 2 potong dengan panjang 1 meter,1,5 meter,dan 2 meter b. 2 buah statif masing – masing dengan 2 penjepit c. 8 buah baterai kering(1,5 volt) dengan tempat baterai atau 2 buah catu daya d. 2 buah saklar e. 14 buah kawat penghubung f. 2 buah ampere meter g. penggaris 3.2 Langkah Kerja 1. Pasang alat seperti gambar 2. Pasang kedua kawat sejajar pada jarak 5cm melalui 2 buah statif 3. Pada saat kedua saklar dalam keadaan terbuka perhatikan dan catat posisi kedua kawat tersebut 4. Catat harga kuat arus yang terbaca pada kedua amperemeter 5. Amati dan catat apa yang terjadi pada kedua kawat 6. Lakukan pengamatan berulang pada panjang kawat 1 meter,1,5 meter,dan 2 meter. Menggunakan tegangan 3,0;4,5;dan 6,0 volt 7. Baliklah arah arus listrik pada salah satu kawat, dengan cara membalikkan kutub sumber tegangan 8. Lakukan langkah 1 sampai 6 untuk arus yang berlawanan arah 3.3 Gambar Percobaan BAB IV HASIL DAN PEMBAHASAN 4.1. Data Hasil Percobaan Panjang Kawat Tegangan (volt) Kuat Arus (Wb/m2) (l) 1 meter Kawat a 3 volt 1 meter kawat b 1 meter Kawat a Medang Magnet Kawat a=0,12 A Kawat b = 0,2 A 6 volt 1 meter kawat b Kawat a = 0,28 A Kawat b = 0,4 A 4.2.Pembahasan Pada praktikum ini membahas tentang gejala yang ditimbulkan oleh sebuah kawat panjang yang dialiri arus listrik yaitu terjadinya gaya magnetik pada kawat berarus yang disebut juga dengan gaya magnetik atau gaya lorentz. Apabila kawat dialiri arus listrik, maka akan menimbulkan medan magnet disekitarnya. Bila penghantar berarus diletakkan di dalam medan magnet, maka pada penghantar akan timbul gaya. Gaya inilah yang disebut dengan gaya lorentz. Pembuktian kaidah tangan kanan pada gaya lorentz dapat dibuktikan melalui percobaan ini. Susunan rangkaian yang terangkai dapat kita gambarkan bahwa ada gaya yang bekerja pada kawat berarus ini. Sebuah kawat berarus diletakkan di dalam medan magnet akan menyimpang, baik ke atas maupun ke bawah. Gaya magnetik F selalu tegak lurus dengan arus I dan arah induksi magnetik B. semakin besar arus yang mengalir, maka semakin besar pula gaya magnetik yang dihasilkan. Pada kaidah tangan kanan, ibu jari menunjukkan arah arus, keempat jari lainnya menunjukkan arah medan magnetik. Sedangkan telapak tangan menunjukkan arah gaya lorentz. Perihal mengenai arah penyimpangan, besar arah simpangan bergantung pada sumber tegangan yang digunakan. Semakin besar sumber tegangan, maka semakin besar pula kuat arus yang mengalir dan semakin besar pula simpangan yang dihasilkan. Jika sumber tegangan yang digunakan adalah berupa satu buah baterai, maka simpangan yang bergulir adalah kecil. Pada penggunaan lebih dari satu baterai, maka simpangan yang bergulir adalah besar dan sangat besar. Arah penyimpangan kawat bisa bergerak ke atas maupun ke bawah. Namun hasil yang didapat dari percobaan, tidak bisa membuktikan teori yang ada. Karena kesalahan kawat yang digunakan. Pada saat arus dideteksi, terdapat arus yang mengalir dalam kawat. Namun tidak ada perubahan yang terjadi pada kedua kawat. Apakah kawat akan saling menempel atau bergetar karena dialiri arus. 4.1 Pertanyaan Setelah anda melakukan percobaan jawablah pertanyaan dibawah ini. 1. Gejala apa yang berhasil Anda amati terhadap kedua kawat? 2. Bandingkan hasil pengamatan Anda dengan teori yang sudah dibahas, apakah terdapat perbedaan dalam arah gaya interaksi? 3. Kasus seperti yang Anda lakukan terjadi pada instalasi tegangan jarak jauh, besaran-besaran apakah yang perlu diperhatikan di dalam transmisi tersebut, agar bahaya hubungan pendek dapat dihindari? JAWABAN : 1. Apabila kawat dialiri arus listrik, maka akan menimbulkan medan magnet disekitarnya. Bila penghantar berarus diletakkan di dalam medan magnet, maka pada penghantar akan timbul gaya. Namun dalam percobaan tidak terdapat medan magnet disekitar kawat berarus listrik dan tidak menimbulkan gaya interaksi terhadap kedua magnet tersebut. 2. Gaya magnetik F selalu tegak lurus dengan arus I dan arah induksi magnetik B. semakin besar arus yang mengalir, maka semakin besar pula gaya magnetik yang dihasilkan. Pada kaidah tangan kanan, ibu jari menunjukkan arah arus, keempat jari lainnya menunjukkan arah medan magnetik. Sedangkan telapak tangan menunjukkan arah gaya lorentz. Perihal mengenai arah penyimpangan, besar arah simpangan bergantung pada sumber tegangan yang digunakan. Semakin besar sumber tegangan, maka semakin besar pula kuat arus yang mengalir dan semakin besar pula simpangan yang dihasilkan. Jika sumber tegangan yang digunakan adalah berupa satu buah baterai, maka simpangan yang bergulir adalah kecil. Pada penggunaan lebih dari satu baterai, maka simpangan yang bergulir adalah besar dan sangat besar. Arah penyimpangan kawat bisa bergerak ke atas maupun ke bawah. Perbandingan terhadap teori tidak ada arah penyimpangan kawat yang bergerak keatas atau kebawah. 3. Sumber tegangan yang terlalu besar, kabel kabel penghubung yang terbuka. BAB V PENUTUP Kesimpulan Adapun kesimpulan yang dapat diambil dari praktikum kali ini adalah : 1. Gaya Lorentz dipengaruhi arah arus 2. Besar simpangan yang dihasilkan kawat bergantung pada jumlah baterai yang digunakan (tegangan) 3. Semakin besar sumber tegangan, semakin besar pula arus yang mengalir dalam rangkaian 4. Arah simpangan akan bergerak ke bawah bila arus mengalir dari kutub B ke kutub A (medan mendekati pengamat) 5. Arah simpangan akan bergerak ke atas bila arus mengalir dari kutub A ke kutub B (medan menjauhi pengassssmat) 6. Bila arah magnet diubah, maka penghantar akan bergerak dalam arah yang berlawanan dengan gerak sebelumnya SARAN 1. Kekurang lengkapannya peralatan praktikum menyebabkan praktikum berjalan tidak efektif 2. penyesuaian alat yangdigunakan terhadap percobaan harus diperhatikan . DAFTAR PUSTAKA Hayt, William H. 2010. Elektromagnetika Edisi Ketujuh. Erlangga: Jakarta _____.2009. Gejala Kemagnetan Dan Cara Membuat Magnet 9.2, (Online). (http:// www.crayonpedia.org/mw/Gejala_Kemagnetan_Dan_Cara_Membuat_Magnet_9. 2, diakses 1 juni 2013). _____.2011. Medan Magnet di Sekitar Arus Listrik, (Online). (http://euphorialine. blogspot.com/2011/10/medan-magnet-di-sekitar-arus-listrik.html, diakses 1 juni 2013). _____.2011. Medan Magnet pada Solenoida, (Online). (http://soerya.surabaya.go.id/ AuP/eDU.KONTEN/edukasi.net/SMA/Fisika/Medan.Magnet/materi04.html, diakses 1 juni 2013). _____.2010. Solenoid, (Online). (http://id.wikipedia.org/wiki/Solenoid, diakses 1 juni 2013).
