pertemuan ke 12 [Compatibility Mode]

[email protected]
9/17/2012
12. KEMAGNETAN
1. Magnet dan Medan Magnet
Tolak Menolak
S
U
U
S
Tarik Menarik
S
U
S
U
1
[email protected]
9/17/2012
Garis-garis medan magnet di luar magnet batang
U
S
2
[email protected]
2. Arus Listrik Menghasilkan Kemagnetan
9/17/2012
Gunakan kaidah tangan kanan:
I
Ibu jari menunjukkan arus dan lipatan jari
lain arah garis-garis medan magnet
B
3
[email protected]
9/17/2012
3. Gaya pada Arus Listrik di Medan Magnet
I
F
I
B
U
U
S
S
B
F
+
−
−
+
Magnet memberikan gaya pada kawat berarus listrik
4
[email protected]
9/17/2012
I
B
θ
L
F = ILB sin θ
5
[email protected]
9/17/2012
Contoh 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 = 60o. Medan magnet hampir seragam pada
0,9 T. Kita abaikan medan di luar potongan kutub. Berapa gaya pada
kawat?
Penyelesaian.
F = ilB sin θ
= (30 A )(0,12 m )(0,90 T )(0,866) = 2,8 N
6
[email protected]
9/17/2012
4. Gaya pada Muatan Listrik yang Bergerak di Medan Magnet
B
−
P
v
Q
F
F
v
F = qvB sin θ
7
[email protected]
9/17/2012
Contoh 2.
Lintasan elektron pada medan magnet seragam. Sebuah
elektron bergerak dengan kecepatan 2 x 107 m/detik pada bidang
yang tegak lurus terhadap medan magnet sebesar 0,010 T.
Deskripsikan lintasannya.
Penyelesaian.
mv
qvB =
r
F = ma
(
−31
)(
2
)
mv 9,1 × 10 kg 2,0 × 10 m/dt
−2
r=
=
= 1,1 × 10 m
−19
qB
1,6 × 10 C (0,010 T )
(
7
)
8
[email protected]
9/17/2012
Aurora borealis/ Sinar Utara
9
[email protected]
9/17/2012
10
[email protected]
9/17/2012
5. Medan Magnet yang Disebabkan oleh Kawat Lurus
µ0 I
B=
2π r
µ0
I
r
disebut permeabilitas ruang hampa = 4π x 10-7 T.m/A
11
[email protected]
9/17/2012
Contoh 3.
Perhitungan B di dekat kawat. Kawat listrik vertikal di dinding
sebuah gedung membawa arus dc sebesar 25 A ke atas. Berapa
medan magnet pada titik 10 cm di utara kawat ini?
Penyelesaian.
µ 0 I (4π × 10 −7 Tm/A )(25 A )
B=
=
= 5,0 × 10 −5 T
(2π )(0,10 m )
2πr
12
6. Gaya antara Dua Kawat Paralel
[email protected]
9/17/2012
F µ 0 I1 I 2
=
L 2π r
F
F
F
F
r
I1
I2
I1
I2
13
[email protected]
Contoh 4.
9/17/2012
Gaya antara dua kawat pembawa arus. Dua kawat pada kabel alat
yang panjangnya 2 m berjarak 3 mm dan membawa arus dc 8 A.
Hitung gaya antara kedua kawat ini?
Penyelesaian.
µ 0 I1 I 2
F=
l
2π L
(
2,0 × 10
=
−7
)
Tm/A (8,0 A ) (2,0 m )
−3
= 8,5 × 10 N
−3
3,0 × 10 m
(
2
)
14
[email protected]
7. Spektrometer Massa
S
S1
−
+
S2
B’
B
9/17/2012
qB ' r qBB ' r
m=
=
v
E
2r
15
[email protected]
9/17/2012
Contoh 5.
Spektrometri massa. Atom karbon dengan massa atom 12 sma
ditemukan tercampur dengan elemen lain yang tidak diketahui. Pada
spektrometer massa, karbon mengikuti lintasan dengan radius 22,4
cm dan lintasan yang tidak diketahui memiliki radius 26,2 cm.
Apakah elemen yang tidak diketahui tersebut? Anggap muatan
keduanya sama.
Penyelesaian.
m x 26,2 cm
=
= 1,17
mC 22,4 cm
m x = 1,17 × 12,0 sma = 14,0 sma
(Nitrogen )
16
[email protected]
9/17/2012
1. Sebuah elektron mengalami gaya terbesar pada waktu bergerak 1,8 x 106
m/det pada medan magnet ketika bergerak ke arah selatan. Gaya
mempunyai arah ke atas dan besar 2,2 x 10-12 N. Berapa besar dan arah
medan magnet?
2. Kawat horisontal panjang membawa arus 48 A. Kawat kedua, terdiri dari
tembaga dengan diameter 2,5 mm dan paralel dengan yang pertama
tetapi terletak 15 cm di bawahnya, dipertahankan tergantung secara
magnetis. (a) Berapa besar dan arah arus pada kawat yang bawah? (b)
Apakah kawat bawah berada dalam kesetimbangan yang stabil? (c)
Ulangi bagian (a) dan (b) jika kawat kedua tergantung 15 cm di atas yang
pertama karena disebakan oleh medan magnet
17