medan-magnetik ()

8/19/2019 medan-magnetik ()

1/18

Medan Magnet adiwarsito.wordpress.com

BAB 6 MAGNET DAN INDUKSI ELEKTROMAGNET

Kompetensi Inti

3. Memahami dan menerapkan pengetahuan (faktual, konseptual, dan prosedural)

berdasarkan rasa ingin tahunya tentang ilmu pengetahuan, teknologi, seni, budaya terkaitfenomena dan kejadian tampak mata.

Kompetensi Dasar

3.7 Mendeskripsikan konsep medan magnet, induksi electromagnet dan penggunaannya

dalam produk teknologi ; serta pemanfaatannya medan magnet dalam naigasi hewan

untuk mencari makan.

Materi Pelajaran

!"M#$%"% ( M#$%"&'&!# )

*enda yang dapat menarik besi disebut M#$%"&.

Macam+macam bentuk magnet, antara lain

magnet batang magnet ladam magnet jarum

Magnet dapat diperoleh dengan cara buatan.

-ika baja di gosok dengan sebuah magnet, dan cara menggosoknya dalam arah yang tetap,

maka baja itu akan menjadi magnet.

*aja atau besi dapat pula dimagneti oleh arus listrik.

*aja atau besi itu dimasukkan ke dalam kumparan kawat, kemudian ke dalam kumparan

kawat dialiri arus listrik yang searah. jung+ujung sebuah magnet disebut Kutub Magnet .

$aris yang menghubungkan kutub+kutub magnet disebut sumbu magnet dan garis tegak

lurus sumbu magnet serta membagi dua sebuah magnet disebut garis sumbu.


2/18


ebuah magnet batang digantung pada titik beratnya. esudah keadaan setimbang

tercapai, ternyata kutub+kutub batang magnet itu menghadap ke tara dan elatan.

!utub magnet yang menghadap ke utara di sebut kutub tara.

!utub magnet yang menghadap ke elatan disebut kutub elatan.

/al serupa dapat kita jumpai pada magnet jarum yang dapat berputar pada sumbu tegak

( jarum deklinasi ).

!utub tara jarum magnet deklinasi yang seimbang didekati kutub tara magnet batang,

ternyata kutub tara magnet jarum bertolak. *ila yang didekatkan adalah kutub selatan

magnet batang, kutub utara magnet jarum tertarik.

!esimpulan !utub+kutub yang sejenis tolak+menolak dan kutub+kutub yang tidak sejenis

tarik+menarik

-ika kita gantungkan beberapa paku pada ujung+ujung sebuah magnet batang ternyata

jumlah paku yang dapat melekat di kedua kutub magnet sama banyak. Makin ke tengah,

makin berkurang jumlah paku yang dapat melekat.

!esimpulan !ekuatan kutub sebuah magnet sama besarnya semakin ke tengah

kekuatannya makin berkurang.

$#0# M#$%"&.

1efinisi *esarnya gaya tolak+menolak atau gaya tarik menarik antara kutub+kutub

magnet, sebanding dengan kuat kutubnya masing+masing dan berbanding terbalik dengan

kwadrat jaraknya.


3/18


F m m

R=

µ

π

2 3 4

45

. .

6 gaya tarik menarik8gaya tolak menolak dalam newton.

9 jarak dalam meter.

m dan m4 kuat kutub magnet dalam #mpere+meter. µ 2 permeabilitas hampa.

%ilai5

2

π

µ 27 :eber8#.m

%ilai permeabilitas benda+benda, ternyata tidak sama dengan permeabilitas hampa.

erbandingan antara permeabilitas suatu


4/18


Rapat Garis(Garis Ga'a ! )LU* DENSIT% # $ B

1efinisi -umlah garis gaya tiap satuan luas yang tegak lurus kuat medan.

B A

=

φ

!uat medan magnet di suatu titik sebanding dengan rapat garis+garis gaya dan berbandingterbalik dengan permeabilitasnya.

H B

=

µ

B H r o H = = µ µ µ . .

* rapat garis+garis gaya.

µ ermeabilitas


5/18


*enda magnetik bila ditempatkan dalam medan magnet yang tidak homogen, ujung+

ujung benda itu mengalami gaya tolak sehingga benda akan mengambil posisi yang tegak

lurus pada kuat medan. *enda+benda yang demikian mempunyai nilai permeabilitas relatif

lebih kecil dari satu. >ontoh *ismuth, tembaga, emas, antimon, kaca flinta.

*enda paramagnetik bila ditempatkan dalam medan magnet yang tidak homogen, akan

mengambil posisi sejajar dengan arah kuat medan. *enda+benda yang demikian

mempunyai permeabilitas relatif lebih besar dari pada satu. >ontoh #luminium, platina,

oksigen, sulfat tembaga dan banyak lagi garam+garam logam adalah ontoh *esi, baja, nikel, cobalt dan campuran logam tertentu ( almico )

MEDAN MAGNET DI SEKITAR ARUS LISTRIK .

ercobaan '" 9 &" 11i atas jarum kompas yang seimbang dibentangkan seutas kawat, sehingga kawat

itu sejajar dengan jarum kompas. jika kedalam kaewat dialiri arus listrik, ternyata

jarum kompas berkisar dari keseimbangannya.

!esimpulan 1isekitar arus listrik ada medan magnet.

>ara menentukan arah perkisaran jarum.

a. *ila arus listrik yang berada anatara telapak tangan kanan dan jarum magnet mengalir

dengan arah dari pergelangan tangan menuju ujung+ujung jari, kutub utara jarum

berkisar ke arah ibu jari.

b. *ila arus listrik arahnya dari pergelangan tangan kanan menuju ibu jari, arah

melingkarnya jari tangan menyatakan perkisaran kutub tara.

ola garis+garis gaya di sekitar arus lurus.

ada sebidang karton datar ditembuskan sepotong kawat tegak lurus, di atas karbon

ditaburkan serbuk besi menempatkan diri berupa lingkaran+lingkaran yang titik pusatnya

pada titik tembus kawat.


6/18


!esimpulan $aris+garis gaya di sekitar arus lurus berupa lingkaran+lingkaran yang

berpusatkan pada arus tersebut.

>ara menentukan arah medan magnet

*ila arah dari pergelangan tangan menuju ibu jari, arah melingkar jari tangan menyatakan

arah medan magnet.

"="!&9'M#$%"&!

!ekuatan medan magnet disekitar kawat berarus l istr ik tergantung

beberapa fa ctor ya itu

a . an jang !awat

b. *esar !uat #rus =i strik

c . #danya n ti *esi

!ekuatan medan magnet pada kawat berarus l is t rik berbentuk solenoid

dapat dihitung sbb

olenoide adalah gulungan kawat yang di gulung seperti spiral.

*ila kedalam solenoide dialirkan arus listrik, di dalam selenoide terjadi medan magnet

dapat ditentukan dengan tangan.

$ambar

*esar induksi magnetik dalam solenoide.


7/18


-ari+jari penampang solenoide a, banyaknya lilitan % dan panjang solenoide . *anyaknya

lilitan pada d? adalah N

dx

. atau n d?, n banyaknya lilitan tiap satuan panjang di titik

.

*ila sangat besar dibandingkan dengan a, dan p berada di tengah+tengah maka α 2 2

dan α4 @2 2

nduksi magnetik di tengah+tengah solenoide

B n I = 2

44

µ .

B n I =2

µ

*ila p tepat di ujung+ujung solenoide α 2 2 dan α4 A2 2

B n I = 2

4

3 µ

.

B n I =2

4

µ

Inu,si Ele,troma+net

Inu,si Ele,troma+neti, adalah gejala timbulnya arus listrik pada suatu

penghantar karena pengaruh medan magnet yang berubah.

nduksi "lektromagnetik dapat timbul jika sebuah magnet digerakkan mendekati danmenjauhi kumparan.

-ika magnet didiamkan saja maka induksi elektromagnetik tidak akan timbul didalam

kumparan.

nduksi "lektromagnetik juga dapat timbul jika kumparan digerakkan mendekati dan

menjauhi magnet yang diam.


8/18


Te+an+an Inu,si dalam kumparan adalah tegangan yang terjadi akibat adanya

perubahan kuat medan magnet atau perubahan jumlah garis gaya magnet dalam kumparan.

S'arat terjain'a te+an+an inu,si dalam kumparan adalah adanya perubahan medan

magnet dalam kumparan tersebut.

)a,tor(-a,tor 'an+ mempen+aru.i te+an+an inu,si/ 'aitu 0

• *anyaknya lilitan kumparan,

• !ecepatan menggerakkan magnet, dan

• !uatnya medan magnet.

erubahan medan magnet disebabkan oleh perubahan kerapatan $aris $aya Magnet.

Peru1a.an mean ma+net apat terjai ji,a 0

• Magnet digerakkan dalam kumparan (contoh 1inamo epeda)

• !umparan digerakkan dalam medan magnet (contoh $enerator)

• !umparan dihubungkan dengan arus bolak+balik (contoh &ransformator)

erubahan garis gaya magnet yang semakin rapat menyebabkan medan magnet yang

semakin besar. ebaliknya, perubahan gaya magnet yang semakin kurang rapat

menyebabkan medan magnet yang semakin lemah.

Arus Inu,si adalah arus yang terjadi akibat adanya perubahan kuat medan

magnet atau perubahan jumlah garis gaya magnet dalam kumparan atau arus induksi

adalah arus yang terjadi karena tegangan induksi.

#rus listrik induksi dihasilkan dengan memutar+mutar kumparan diantara kutub+kutub

magnet.

Arus Inu,si apat iper1esar en+an 2ara/ 'aitu 0

• Menggunakan kumparan dengan lilitan yang makin banyak,

• Menggunakan magnet yang kuat,

• Memasukkan inti besi lunak kedalam kumparan,

• Memutar kumparan lebih cepat.

PEMAN)AATAN INDUKS I ELEKTROMAGNETIK

Generator adalah alat yang dapat menghasilkan tegangan induksi.


9/18


Komponen utama 'an+ aa ialam +enerator adalah magnet yang kuat dan kumparan

yang dapat diputar atau sebaliknya, kumparan yang diam dan magnet yang berputar.

-ika kumparan diputar terus menerus, maka akan terjadi tegangan induksi antara ujung+

ujung kumparan yang diberi cincin. -ika tegangannya cukup tinggi dan cincin+cincin

dihubungkan dengan lampu pijar, maka lampu pijar dapat menyala.

elama kumparan berputar, terjadi perubahan posisi kumparan terhadap garis gaya

magnet. #da saat dimana kumparan tegak lurus garis gaya dan ada saat dimana kumparan

sejajar garis gaya.

ada saat kumparan tegak lurus garis gaya, garis gaya yang menembus bidang kumparan

paling banyak, sedangkan pada saat kumparan sejajar garis gaya, tidak ada garis gaya yang

menembus bidang kumparan. 1engan demikian, selama kumparan berputar, terjadi

perubahan jumlah garis gaya yang menembus bidang kumparan. #kibatnya terjaditegangan induksi.

TRANS)ORMATOR

Trans-ormator !Tra-o# digunakan untuk menaikkan atau menurunkan tegangan

&ransformator 1er-un+si memindahkan (mentransfer) tenaga dari rangkaian primer ke

rangkaian sekunder. &ransformator terdiri atas 4 kumparan yang memiliki inti. 1ua

kumparan tersebut terpisah secara listrik, tetapi terhubung secara magnet.

*erikut gambar dan skema sebuah transformator

Kumparan Primer adalah kumparan yang dihubungkan dengan sumber.

Kumparan Se,uner adalah kumparan yang dihubungkan dengan beban.

&egangan rimer sering disebut tegangan masukkan (input).

&egangan ekunder sering disebut tegangan keluaran (output).

&ransformator yang dipakai untuk menaikkan tegangan disebut Transformator Step Up.


10/18


&rafo yang dipakai untuk menurunkan tegangan disebut Transformator Step Down.

LATI"AN SOAL .

. ada jarak cm dari kawat lurus yang panjang terdapat titik #. 1i dalam kawat

mengalir arus listrik sebesar 2 #mpere.

a. *erapa besar induksi magnetik di titik #.

b. *erapa besar gaya yang bekerja pada kutub magnet yang berkekuatan B,4@ #m di

titik #.

4. 1i atas jarum !ompas yang seimbang di bentangkan kawat lurus yang panjang,

sehingga kawat itu sejajar dengan jarum kompas. -arak antara jarum kompas dengan

kawat adalah C cm. !edalam kawat dialirkan arus listrik sebesar 5,C #. *erapa besar

induksi magnetik pada jarak C cm dari kawat.

3. 1ua kawat dan m yang sejajar berada pada jarak 5 cm satu sama lain. di dalam kawat mengalir arus listrik C # dan dalam, kawat m sebesar 2 #. &entukan besar induksi

magnetik di tengah+tengah antara dan m.

a. -ika arusnya searah.

b. -ika arusnya berlawanan arah.

5. *esar induksi magnetik di pusat arus yang berbentuk lingkaran 4.2+B :8m4 jari+jari

lingkaran C,7 cm. 3,5

a. *erapa besar kuat arus

b. *erapa gaya yang dialami kuat medan magnet yang kekuatannya 3,5.2+4 di titik

pusatnya.C. ebuah gulungan kawat yang tipis terdiri atas 22 lilitan jari+jarinya 2 cm. !edalam

kawat dialirkan arus listrik sebesar C #mpere. *erapa besar induksi magnetik di titik

pusatnya D

B. ebuah gulungan kawat tipis terdiri atas 22 lilitan berjari+jari 3 cm. 1idalam gulungan

kawat mengalir arus listrik sebesar 2,C #.

a. *erapa besar induksi magnetik disatu titik yang berada pada garis tegak lurus

lingkaran yang melalui pusatnya dengan jarak 5 cm.

b. *erapa besar gaya pada kuat kutub yang berkekuatan 4.2+5 #m.

7. !awat yang berbentuk lingkaran berjari+jari C cm, dialiri arus listrik sebesar 2 #.a. *erapa induksi magnetik dipusat lingkaran D

b. *erapa induksi magnetik di suatu titik pada garis sumbu 42 cm dari pusat

lingkaran.

@. ebuah solenoida panjangnya 4C cm mempunyai C22 gulungan dialiri arus listrik C #.

a. *erapa induksi magnetik ditengah+tengah solenoide.

b. *erapa induksi magnetik pada ujung+ujung solenoida.


11/18


c. *erapa induksi magnetik jika intinya besi CC22

d. *erapa flu? magnetik pada soal a, b dan c jika penampang solenoida 4C cm4.

A. ebuah solenoida mempunyai 4C2 lilitan, panjangnya A@ cm dan jari+jari

penampangnya 4 cm. *ila kedalam solenoida dialirkan arus ,5 #mpere.

a. *erapa kuat medan magnet ditengah+tengah solenoida dan di ujung+ujungnya D

b. *erapa flu? magnetik pada ujung+ujung solenoide.

2. ebuah toroida mempunyai 3222 lilitan. 1iameter luar dan dalam masing+masing 4B

cm dan 44 cm. *erapa induksi magnetik dalam toroida bila mengalir arus C #.

GA%A LORENT3

ada percobaan oersted telah dibuktikan pengaruh arus listrik terhadap kutub magnet, bagaimana pengaruh kutub magnet terhadap arus listrik akan dibuktikan dari percobaan

berikut

eutas kawat E ditempatkan diantara kutub+kutub magnet ladam kedalam kawat

dialirkan arus listrik ternyata kawat melengkung kekiri.

$ejala ini menunjukkan bahwa medan magnet mengerjakan gaya pada arus listrik, disebut

Gaya Lorentz . Fektor gaya =orent< tegak lurus pada dan *. #rah gaya =orent< dapat

ditentukan dengan tangan kanan. *ila arah melingkar jari+jari tangan kanan sesuai dengan

putaran dari ke *, maka arah ibu jari menyatakan arah gaya =orents.

gambar

Besar Gaya Lorentz ./asil+hasil yang diperoleh dari percobaan menyatakan bahwa besar gaya =orent< dapat

dirumuskan sebagai

6 * sin α

6 gaya =orent


12/18


kuat arus.

panjang kawat dalam medan magnet.

α sudut yang diapit dan *.

Satuan Kuat Arus.

!edalam kawat dan E yang sejajar dialirkan arus listrik. *ila arah arus dalam kedua

kawat sama, kawat itu saling menarik.

enjelasannya sebagai berikut

1ilihat dari atas arus listrik menuju kita digambarkan sebagai arus listrik dalam kawat

menimbulkan medan magnet. Medan magnet ini mengerjakan gaya =orent< pada arus E

arahnya seperti dinyatakan anak panah 6. 1engan cara yang sama dapat dijelaskan gaya

=orent< yang bekerja pada arus listrik dalam kawat .

!esimpulan

Arus lstr! yang se"a"ar dan seara# tar!$menar! dan yang berla%anan ara#

tola!$ menola!.

*ila jarak kawat dan E adalah a, maka besar induksi magnetik arus pada jarak a

B I

a

& =

2

4

µ π

*esar gaya =orent< pada arus dalam kawat E

F B I ' '

= . .

*esar gaya =orent< tiap satuan panjang F B I '= .

=2

4

µ

π

I

a I & '


13/18


F I I

a

& '=

2

4

µ π

6 tiap satuan panjang dalam %8m.

p dan E dalam #mpere dan a dalam meter.

*ila kuat arus dikedua kawat sama besarnya, maka

F I

a

I

a

I

a= = =

−2

4

2

4

7

4

4 5

44 32

µ µ

π π .

ntuk #mpere dan a m maka 6 4.2 +7 %8m

!esimpulan

( Am)ere adala# !uat arus dalam !a%at se"a"ar yang "ara!nya ( meter dan

menmbul!an gaya Lorentz sebesar *.(+$, N ta) meter.

$erak artikel *ermuatan 1alam Medan =istrik .

ertambahan energi kinetik.

artikel # yang massanya m dan muatannya G berada dalam medan listrik serba sama, kuat

medannya " arah ektor " kekanan. ada partikel bekerja gaya sebasar 6 G", oleh sebab

itu partikel memperoleh percepatan a - .

m=

.

saha yang dilakukan gaya medan listrik setelah partikel berpindah d adalah

: 6 . d G . " .d

saha yang dilakukan gaya sama dengan perubahan energi kinetik

"k G . " .d

3

4 4

4 3

4 3

4

m/ m/ - . d − = . .

kecepatan awal partikel dan 4 kecepatannya setelah menempuh medan listrik

sejauh d.

=intasan partikel jika tegak lurus ".


14/18


1idalam medan listrik serba sama yang kuat medannya ", bergerak partikel bermuatan

positif dengan kecepatan ?.

1alam hal ini partikel mengalami dua gerakan sekaligus, yakni gerak lurus beraturan

sepanjang sumbu ? dan gerak lurus berubah beraturan sepanjang sumbu y.

'leh sebab itu lintasannya berupa parabola. etelah melintasi medan listrik, lintasannya

menyimpang dari lintasannya semula.

t /

=

d at - .

m / 0 = =

3

4

4 3

4

4

4.

..

!ecepatan pada saat meninggalkan medan listrik.

/ / / 0 1 = +4 4

/ a t - .

m /

1

0

= =. .

.

#rah kecepatan dengan bidang horisontal θ

tg /

/

1

0

θ =

Gerak Partikel Bermuatan Dalam Mean Magnet

*esar gaya =orent< pada partikel.

ada arus listrik yang berada dalam medan magnet bekerja gaya =orent


15/18


6 * . G . sin α

6 adalah gaya =orent< pada partikel yang muatannya G dan kecepatannya , * besar

induksi magnetik medan magnet, α sudut yang diapit ektor dan *.

=intasan partikel bermuatan dalam medan magnet.

&anda ? menyatakan titik tembus garis+garis gaya kemagnetan yang arah induksi

magnetiknya ( * ) meninggalkan kita. ada partikel yang kecepatannya , bekerja gaya

=orent


16/18



17/18


LATI"AN SOAL

. epotong kawat lurus panjangnya 2 cm dialiri arus listrik sebesar 4#, kawat itu

berada dalam medan magnet serba sama yang induksi magnetiknya B.2+3 :8m4.

*erapa besar gaya =orent< yang bekerja pada kawat itu jika.a. !awat tegak lurus arah induksi magnetik.

b. !awat mengapit sudut 322 dengan arah induksi magnetik.

4. !awat yang panjangnya 42 cm berada dalam medan magnet yang induksi magnetiknya

2,@ :8m4. -ika gaya yang dialami kawat 4,5 %, berapa kuat arusnya, ( arah arus

tegak lurus medan magnet ).

3. 1ua kawat sejajar masing+masing panjangnya A2 cm dan jaraknya satu sama lain

mm. 1alam kawat mengalir arus C # dalam arah arus berlawanan. *erapa besar gaya

antara kedua kawat D

5. !awat #, *, >, adalah kawat yang titik tembusnya pada bidang lukisan membentuk segitiga sama kaki. 1alam kawat # dan * masaing+masing mengalir arus A # dan dalam

kawat > mengalir arus 3 #.

>arilah besar gaya tiap satuan panjang yang bekerja pada arus di >.

C. ebuah gulungan kawat yang berbentuk empat persegi sisi+sisinya 4 cm dan C cm,*anyaknuya lilitan 4C. $ulungan kawat ini ditempatkan dalam medan magnet yang

induksi magnetiknya 5.2+3 :8m4. *idang kawat sejajar dengan medan magnet. *erapa

momen koppel yang bekerja pada gulungan itu jika induksi magnetik

a. ejajar dengan sisi yang panjangnya 4 cm.

b. ejajar dengan sisi yang panjangnya C cm.

c. !uat arus yang mengalir 522 m#.

B. ebuah coil tunggal berbentuk empat persegi dilalui arus 2 #, panjang ab adalah

2 cm dan sisi lainnya 42 cm. 1iletakkan dalam medan magnetik sehingga sudut yang

diapit induksi magnetik dengan bidang coil B22

* 2,4C :8m4

.

a. *erapa gaya =orent< yang bekerja pada kawat a yang panjangnya 42 cm.

b. *erapa momen koppel yang dapat menahan coil dalam posisi tersebut.


18/18


7. ebuah coil terdiri dari C2 gulungan kawat berbentuk bangun persegi panjang dengan

ukuran 5 cm dan C cm.

>oil ini dipasang ertikal dan dapat berputar pada sumbu yang sejajar dengan sisi pendek.

Medan magnet yang induksi magnetiknya 4 :8m4, arah induksi magnetiknya sejajar

dan sebidang dengan coil. *erapa besar momen koppel untuk menahan jika

a. >oil belum berputar D

b. >oil sudah berputar B22 D

!uat arus yang mengalir 2,3 #.

@. artikel yang bermuatan 2+B > berada dalam medan listrik yang kuat medannya 4

F8cm. Massa partikel 2,24 gram.

a. *erapa percepatan yang diperoleh partikel D

b. *erapa perubahan energi kinetiknya setelah bergerak 5 cm.

c. *erapa kecepatannya jika kecepatan awal sama dengan nol.

A. "lektron+elektron yang kecepatannya 5.25 m8det bergerak dalam medan magnet. #rah

gerak elektron selalu tegak lurus arah medan magnet. *esar induksi magnetiknya 2 +B

:8m4.

a. *erapa besar gaya =orent< pada elektron.

b. *erapa jari+jari lintasannya D

c. *erapa percepatan centripetalnya D

Massa elektron H A.2+3 !g.

2. 1idalam medan listrik yang kuat medannya @.2+@ F8m bergerak elektron+elektron

dengan kecepatan 5.25 m8s.

a. !earah manakah simpangan elektron dalam listrik.

b. #gar lintasan elektron tetap lurus, harus dipasang medan magnet kemana arah

induksi magnetiknyaD

c. *erapa besar induksi magnetik untuk keperluan tersebutD

medan-magnetik ()

Documents