kemagnetan - eLisa UGM

Hand Out Kuliah Fisika
81
Hand Out Kuliah Fisika
82
di mana θ adalah sudut antara medan magnet dengan kuat B dan
kawat. Arah gaya tegak lurus terhadap kawat dan terhadap
medan magnet, dan dinyatakan dengan kaidah tangan kanan.
KEMAGNETAN
1.
Magnet mempunyai dua kutub, utara dan selatan. Kutub utara
adalah ujung yang menunjuk ke utara ketika magnet tergantung
bebas. Kutub-kutub yang berlainan jenis saling tarik menarik,
sementara yang sama tolak menolak.
2. Kita dapat membayangkan medan magnet mengelilingi setiap
manget. Satuan SI untuk medan magnet adalah tesla (T). Gaya
yang diberikan satu magnet pada yang lain dikatakan merupakan
interaksi antara suatu magnet dan medan magnet yang dihasilkan
oleh yang lainnya.
3. Arus listrik menghasilkan medan magnet. Sebagai contoh, garisgaris medan magnet yang disebabkan oleh arus pada kawat lurus
membentuk lingkaran di sekeliling kawat dan medan memberikan
gaya pada magnet.
4. Besar medan magnet pada jarak r dari kawat lurus panjang yang
membawa arus I dinyatakan dengan
B=
µ0 I
2π r
(1)
5. Medan magnet memberikan gaya pada arus listrik. Untuk kawat
lurus dengan panjang l yang membawa arus I, gaya mempunyai
besar
F = IlB sin θ
(2)
Oleh: Dr. Mitrayana, M.Si., E-mail: [email protected]
6. Dengan cara yang sama, medan magnet memberikan gaya pada
muatan q yang bergerak dengan kecepatan v sebesar
F = qvB sin θ
(3)
r
r
r
θ adalah sudut antara v dan B . Arah F tegak lurus
r
r
terhadap v dan B . Lintasan partikel bermuatan yang bergerak
di mana
tegak lurus terhadap medan magnet seragam adalah berbentuk
lingkaran.
7. Gaya yang diberikan pada kawat pembawa arus oleh medan
magnet merupakan dasar untuk operasi banyak peralatan,
seperti meteran, motor, dan pengeras suara.
Contoh soal:
1.
Gaya magnet pada kawat pembawa arus. Sebuah kawat yang
membawa arus 30 A memiliki panjang l = 12 cm antara muka
kutub magnet dengan sudut θ = 60 (Gambar 14). Medan
magnet hampir seragam pada 0,90 T. Kita abaikan medan di luar
potongan kutub. Berapa gaya pada kawat?
o
2. Lintasan elektron pada medan magnet seragam. Sebuah
elektron bergerak dengan kecepatan 2 × 10 m/detik pada
bidang yang tegak lurus terhadap medan magnet sebesar 0,010
T. Deskripsikan lintasannya.
7
3. Perhitungan B di dekat kawat. Kawat listrik vertikal di dinding
sebuah gedung membawa arus dc sebesa 25 A ke atas. Berapa
medan magnet pada titik 10 cm di utar kawat ini (Gambar 21)?
Oleh: Dr. Mitrayana, M.Si., E-mail: [email protected]
Hand Out Kuliah Fisika
83
4. Menahan arus dengan arus. Kawat horizontal membawa arus
I1 = 80 A dc. Berapa besar arus I 2 yang harus dibawa kawat
paralel kedua yang berada 20 cm di bawahnya (Gambar 24)
sehingga kawat tidak jatuh karena gravitasi? Kawat yang lebih
rendah memiliki massa 0,12 g per meter panjangnya.
Hand Out Kuliah Fisika
(28,0134 sma). Berapa besar radius kurva yang harus dimiliki
spectrometer jika kedua molekul ini akan dipisahkan pada film
sejauh 0,5 mm?
Latihan soal:
1.
Sebuah elektron mengalami gaya terbesar pada waktu bergerak
1,8 × 106 m/det pada medan magnet ketika bergerak ke arah
−12
selatan. Gaya mempunyai arah ke atas dan besar 2,2 × 10
N.
Berapa besar dan arah medan magnet?
2. Kawat 1,5 m yang membawa arus 6,5 A terorientasi horizontal.
Pada suatu titik di permukaan Bumi, sudut turun medan magnet
Bumi membuat sudut 40o terhadap kawat. Perkirakan gaya
magnet pada kawat yang disebabkan oleh medan magnet Bumi
sebesar
5,5 × 10 −5 T pada titik ini.
3. Berapa besar dan arah gaya antara dua kawat paralel yang
panjangnya 45 cm dan berjarak 6 cm satu sama lain, masingmasing membawa 35 A pada arah yang sama?
4. Tentukan medan magnet di tengah-tengah antara dua kawat
lurus yang panjang yang berjarak 2 cm dinyatakan dalam arus I
pada salah satunya jika yang lainnya membawa arus 15 A. Anggap
arus-arus ini (a) mempunyai arah yang sama, dan (b) berlawanan
arah.
5. Spektrometer massa digunakan untuk memonitor polutan udara.
Bagaimana pun, adalah sulit untuk memisahkan molekul dengan
massa yang hampir sama seperti CO (28,0106 sma) dan N2
Oleh: Dr. Mitrayana, M.Si., E-mail: [email protected]
84
Oleh: Dr. Mitrayana, M.Si., E-mail: [email protected]