Download - laporan kemagnetan
LAPORAN PRAKTIKUM FISIKA DASAR II
INDUKTANSI (L2)
Senin, 19 Mei 2014 Jam: 9-10
Disusun Oleh:
Winda Roviana 081311533017
Dosen Pendamping Praktikum : Bapak Franky Chandra, S.T.M.T
Asisten dosen : Risa Yuni Astuti
LABORATORIUM FISIKA DASAR
FAKULTAS SAINS DAN TEKNOLOGI
UNIVERSITAS AIRLANGGA
2014
PERCOBAAN B1
KEMAGNETAN
A. TUJUAN
1. Mengukur medan magnet dari sebuah selenois dan membandingkan hasil
pengukuran dengan perhitungan teoritis
2. Mengukur frekuensi arus listrik PLN dengan eksperimen Melde
B. DASAR TEORI
1. Medan Magnet
Besi dapat tertarik oleh magnet karena adanya gaya magnetik. Gaya tarik magnet
terhadap besi ini semakin jauh semakin kecil, dan
pada suatu saat nol. Selama besi masih dapat
tertarik oleh magnet berarti besi tersebut masih
berada dalam medan magnetik. Medan magnetik
adalah daerah di sekitar magnet di mana benda
dipengaruhi oleh gaya magnetik.
Dari gambar tersebut dapat diketahui bahwa
pola medan magnetik tersebut berbentuk garis
lengkung dari kutub utara ke kutub selatan,
(Menurut kesepakatan, arah medan magnetik berasal dari kutub utara menuju
kutub selatan magnetik).
Medan Magnetik di Sekitar 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 magnetik. Medan magnetik juga dapat ditimbulkan oleh kawat penghantar
lurus yang dialiri listrik. Hal pertama diselidiki oleh Hans Christian Oersted
(1777-1851) dengan percobaan sebagai berikut.
Berdasarkan hasil percobaan tersebut terbukti bahwa arus listrik yang
mengalir dalam kawat penghantar itu menghasilkan medan magnetik, atau di
sekitar 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 magnet magnetik yang dihasilkan.
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 jarimu yang lain menunjukkan arah medan
magnetik (B). Kaidah tangan kanan ini juga dapat digunakan untuk menentukan
arah medan magnetik pada penghantar berbentuk lingkaran yang dialiri listrik.
Untuk mengetahui letak kutub utara dan kutub selatan yang terbentuk pada
kumparan berarus listrik dapat dilakukan dengan cara sebagai berikut.
Perhatikan arah arus listrik yang mengalir pada kumparan. Ujung kumparan yang
pertama ksli mendapat arus listrik dijadikan pedoman untuk menentukan letak
kutub-kutub magnet. Caranya, genggamlah ujung kumparan yang pertama kali
teraliri arus listrik dengan posisi jari tangan kanan sesuai dengan letak kawat
pada inti besi. Apabila kawat itu berada di depan inti besi, letakkan telapak
tangan menghadap ke depan, kemudian genggamlah kumparan berinti besi itu.
Letak kutub utara magnet ditunjukkan oleh arah ibu jari, sedangkan arah
sebaliknya menunjukkan kutub selatan. Jika kawat penghantar yang pertama kali
teraliri arus listrik berada di belakang inti besi, maka hadapkan telapak tanganmu
ke belakang, kemudian genggamlah kumparan kawat itu. Dengan cara yang sama
kamu dapat menentukan letak kutub utara dan kutub selatan magnet.
2. SELENOID
Solenoid adalah salah satu jenis kumparan terbuat dari kabel panjang yang
dililitkan secara rapat dan dapat diasumsikan bahwa panjangnya jauh lebih besar
daripada diameternya.[1] Dalam kasus solenoid ideal, panjang kumparan adalah
tak hingga dan dibangun dengan kabel yang saling berhimpit dalam lilitannya,
dan medan magnet di dalamnya adalah seragam dan paralel terhadap sumbu
solenoid.
Kuat medan magnet untuk solenoid ideal adalah
di mana:
B adalah kuat medan magnet,
adalah permeabilitas ruang kosong,
I adalah kuat arus yang mengalir,
Dan n adalah jumlah lilitan.
Jika terdapat batang besi dan ditempatkan sebagian panjangnya di dalam
solenoid, batang tersebut akan bergerak masuk ke dalam solenoid saat arus
dialirkan.Hal ini dapat dimanfaatkan untuk menggerakkan tuas, membuka pintu,
atau mengoperasikan relai.
3. Percobaan Melde
Hukum Melde mempelajari tentang besaran-besaran yang mempengaruhi
cepat rambat gelombang transversal pada tali. Melalui percobaannya (lakukan
kegiatan 1.1), Melde menemukan bahwa cepat rambat gelombang pada dawai
sebanding dengan akar gaya tegangan tali dan berbanding terbalik dengan akar
massa persatuan panjang dawai.
Percobaan Melde digunakan untuk menyelidiki cepat rambat gelombang
transversal dalam dawai. Perhatikan gambar di bawah ini.
Pada salah satu ujung tangkai garpu tala diikatkan erat-erat sehelai kawat halus
lagi kuat. kawat halus tersebut ditumpu pada sebuah katrol dan ujung kawat
diberi beban, misalnya sebesar g gram. Garpu tala digetarkan dengan
elektromagnet secara terus menerus, hingga amplitudo yang ditimbulkan oleh
garpu tala konstan.
Gelombang Mekanik dan Frekuensi Listrik
Gelombang yang membutuhkan media untuk merambat disebut gelombang
mekanik, kelajuan rambat gelombang mekanik ditentukan oleh mediumnya. Pada
kasus ini diberikan persamaa
v=√TρDengan T adalah Tegangan tali (Newton) dan ρ adalah masa jenis kawat yang
digunakan. Sedangkan panjang gelombang dapat ditentukan dengan persamaan,
yakni :
λ=Ln
Dengan L adalah panjang kawat dan n adalah banyak gelombang. Sehingga dapat
dicari nilai dari frekuensi arus listrik yang akan dicari dalam percobaan Melde ini
dengan persamaan berikut ini
fλ=v
Karena gelombang adalah getaran
C. ALAT DAN BAHAN
I. Pengukuran Medan Magnet dari Solenoid
1. Satu buah solenoid.
2. Sebuah catu daya yang tegangan keluarannya dapat divariasikan
sebagai sumber gaya gerak listrik (ggl).
3. Sebuah AVOmeter.
4. Seperangkat teslameter.
5. Penggaris.
II. Pengukuran frekuensi dari arus listrik PLN
1. Seperangkat papan eksperimen Melde yang terdiri dari:
a. Sebuah kawat listrik halus
b. Sebuah penjepit kawat listrik
c. Sebuah katrol
d. Sebuah batang magnet U
2. Neraca dan sejumlah anak neraca
3. Catu daya yang dilengkapi transformator sep-down untuk penurunan
tegangan PLN
4. Seperangkat kabel-kabel penghubung
5. Penggaris.
D. PROSEDUR PERCOBAAN
I. Pengukuran Medan Mgnet dari Solenoida
1. Hitung jumlah lilitan dan panjang solenoid, lalu tentukan kerapatan lilitan
untuk solenoid tersebut.
2. Rangkailah perangkat eksperimen seperti pada gambar 9. Gunakan
Solenoid A. Perhatikan bahwa catu daya dan teslameter membutuhkan
listrik dari PLN, namun, sambungan ke PLN dilakukan jika rangkaian telah
siap dan benar.
3. Atur AVOmeter untuk mengukur kuat arus. Tanya asisten apakan
menggunakan skala ampere atau miliampere.
4. Pilih tegangan keluaran catu daya yang hendak dipakai. Tanya asisten jika
ragu.
5. Nyalakan catu daya dan teslameter.
6. Catat nilai ggl dari satu catu daya dan besar kuat arus yang lewat.
Perhatikan bahwa pencatatan pengukuran mengikuti kaidah ketidakpastian
yang berlaku.
7. Ukur dan catat kekuatan medan magnet pada titik 1 (di tengah-tengah
solenoid), 2 dan 3 (tepat di sisi ujung solenoid), 4 dan 5 (1/4 panjang
solenoid dari masing-masing sisi ujung), serta 6 dan 7 (1 cm dari sisi ujung
solenoid). Lakukan pengukuran lima kali untuk setiap titik.
8. Ulangi prosedur 6 dan 7 untuk dua nilai ggl yang berbeda (jadi anda punya
data kekuatan medan magnet untuk tiga nilai kuat arus yang berbeda).
II. Pengukuran Frekuensi dari arus listrik PLN
1. Ukur panjang dan massa kawat listrik yang digunakan. Lakukan
pengukuran setidaknya tiga kali dengan orang yang berbeda. Catat
hasil pengukuran sesuai dengan kaidah ketidakpastian.
2. Pilih sebuah anak neraca, beri nama N1. Catat nilai anak neraca
tersebut. Berat anak neraca adalah sama dengan tegangan kawat pada
persamaan 7.
3. Rangkailah perangkat eksperimen seperti pada gambar 10, dengan A
adalah catu daya, B adalah penjepit kawat, C adalah katrol, kawat
dibentang antara B dan C, D adalah anak neraca, E adalah magnet U
yang diletakkan pada posisi sembarang, dan F adalah pemutar pada
papan eksperimen.
4. Nyalakan catu daya jika rangkaian telah siap dan benar.
5. Atur ketegangan tali dengan cara memutar-mutar F sedemikian rupa
sehingga gelombang berdiri yang terbentuk dapat diamati dengan
jelas. Teramati jelas yaitu jika amplitudo gelombang yang tercipta
cukup besar untuk dilihat.
6. Ukur panjang antara B dan C, yaitu besaran L pada persamaan 8.
Lakukan pengukuran setidaknya tiga kali dengan orang yang berbeda.
Catat hasil pengukuran sesuai dengan kaidah ketidakpastian.
7. Hitung dan catat jumlah gelombang, yaitu besaran n pada persamaan
8, yang terbentuk sepanjang BC.
8. Lakukan prosedur 2-7 untuk dua buah anak neraca dengan massa
berbeda-beda (jadi anda punya semua data untuk tiga jenis anak
neraca yang massanya berbeda). Beri nama neraca N2 dan N3.