power point presentation mnggu
TRANSCRIPT
SMK PERGURUAN CIKINI
MEDAN MAGNET DAN INDUKSI
ELEKTROMAGNETIKSN
FISIKAFISIKA
AdaptifIsi dengan Judul Halaman TerkaitHal.: 2
MEDAN MAGNETIK
SN
S N
Medan magnet biasanya dinyatakan dengan garis-garis khayal yang disebut garis medan magnet atau garis gaya magnet. Garis-garis ini mempunyai arah yang keluar dari kutub utara magnet dan masuk ke kutub selatan magnet seperti ditunjukkan gambar di bawah ini.
AdaptifIsi dengan Judul Halaman TerkaitHal.: 3
MEDAN MAGNETIK
SILAHKAN KLIK SINIS N
Gambar ini menunjukkan bagaimana medan magnet pada magnet batang mempengarui jarum kompas.
AdaptifIsi dengan Judul Halaman TerkaitHal.: 4
MEDAN MAGNETIK
a. Garis - garis medan magnet tidak pernah saling berpotongan
(bersilangan).
b. Garis-garis medan magnet selalu keluar dari kutub utara dan
masuk ke kutub selatan serta membentuk kurva tertutup.
c. Jika garis-garis medan magnet pada suatu tempat rapat, maka
medan magnet pada tempat tersebut kuat, sebaliknya jika garis-
garis medan magnet pada suatu tempat renggang, maka medan
magnet pada tempat tersebut lemah.
Ada tiga aturan garis-garis medan magnet, yaitu :
AdaptifIsi dengan Judul Halaman TerkaitHal.: 5
INDUKSI MAGNETIK
S
U
S
U
S
U
Hasil percobaan Oersted
Pada dasarnya, sumber magnet tidak hanya berupa magnet permanen, tetapi dapat juga berupa elektromagnet, yaitu magnet yang dihasilkan oleh arus listrik atau muatan-muatan listrik yang bergerak.
AdaptifIsi dengan Judul Halaman TerkaitHal.: 6
HUKUM BIOT-SAVART
r
IB o
P 2
P
Keterangan:
B = induksi magnet (T)
mo = permeabilitas ruang hampa
(4p x 107 Wb/Am)
I = arus listrik (A)
r = jari-jari lintasan lingkaran (m)
AdaptifIsi dengan Judul Halaman TerkaitHal.: 7
HUKUM BIOT-SAVART
Keterangan:
N = jumlah lilitan
r = jari-jari kawat (m)
Nr
IB oO 2
r
IB oO 2
Induksi magnet di titik O dapat ditentukan dengan persamaan berikut:
Jika terdapat N lilitan kawat melingkar, maka persamaan-nya menjadi.
Or
AdaptifIsi dengan Judul Halaman TerkaitHal.: 8
HUKUM BIOT- SAVART
Sementara itu, induksi magnet pada titik S sebagai berikut:
2a2
sin rIB o
S
Keterangan:
a = jarak antara titik p dengan titik s (m)
r = jari-jari kawat ( m )
q = sudut antara SP dengan SO
S
O r
aq
P
AdaptifIsi dengan Judul Halaman TerkaitHal.: 9
INDUKSI MAGNET PADA SOLENOIDA
Nl
iB o
2
Nl
iB o
Induksi magnet di tengah-tengah solenoid dapat ditentukan dengan persamaan sebagai berikut:
Induksi magnet di kedua ujung solenoida sebagai berikut.
Keterangan:
i = arus listrik ( A )
l = panjang solenoida ( m )
N = jumlah lilitan
Source: www.societyofrobots.com
AdaptifIsi dengan Judul Halaman TerkaitHal.: 10
INDUKSI MAGNET PADA TOROIDA
r
B
Nr
IB o
2
Induksi magnet pada toroida dapat ditentukan dengan persamaan sebagai berikut:
Keterangan:
r = jari-jari toroida ( m )
l = arus listrik ( A )
N = jumlah lilitan
Source: http://rocky.digikey.com
AdaptifIsi dengan Judul Halaman TerkaitHal.: 11
INDUKSI MAGNETIK
Contoh
Berapa induksi magnetik pada jarak 5 cm dari pusat sebuah kawat lurus yang berarus 3A?
Penyelesaian
mo = 4 p x 107 Tm/A
I = 3 A
r = 5 cm = 0.05 m
B = …?
T
m
AATm
r
IB o
5
7
102,1
)05,0(2
)3)(104(
2
Jadi, induksi magnetik yang dihasilkan adalah 1,2 x 105 T.
AdaptifIsi dengan Judul Halaman TerkaitHal.: 12
GAYA LORENTZ
Jika kawat panjang l dialiri arus listrik I berada dalam medan magnet B, maka kawat tersebut akan mengalami gaya Lorentz atau gaya magnet yang arahnya dapat ditentukan dengan aturan tangan kanan.
Gaya Lorentz pada kawat lurus berarus listrik
NS
AdaptifIsi dengan Judul Halaman TerkaitHal.: 13
GAYA LORENTZ
Ibu jari menyatakan arah arus listrik, arah jari-jari menyatakan arah induksi magnet dan hadap telapak menyatakan arah gaya Lorentz.
Keterangan:
FL= gaya lorentz (N)
B = induksi magnet (T)
= sudut antara B dan I
I = arus listrik (A)
l = panjang kawat (m)
sinIBFL
Source :http://ima.dada.net/image/medium/4080766.jpg
AdaptifIsi dengan Judul Halaman TerkaitHal.: 14
GAYA LORENTZ
Gaya Lorentz pada dua kawat sejajar berarus listrik
r
XF1 F2B2
B1
I1 I2
XXF2F1 B1
B2
I2I1
r
r
IIFF O
2
2121
Keterangan:
r = jarak kedua kawat (m)
I = arus listrik (A)
l = panjang kawat (m)
AdaptifIsi dengan Judul Halaman TerkaitHal.: 15
GAYA LORENTZ
Gaya lorentz pada muatan bergerak
Keterangan:
B = induksi magnet (T)
= sudat antara B dan v
q = muatan listrik (C)
v = kecepatan partikel (m/s)
Jika sebuah muatan listrik bergerak dalam medan magnet, maka muatan tersebut akan mengalami gaya Lorentz yang besarnya dapat ditentukan dengan persamaan sebagai berikut:
sinvqBFL
+
X X X
X X X
X X X
X X X
X X X
v
FL BX X X
X X X
X X X
X X X
X X X
- v
FL
B
Muatan positif Muatan negatif
AdaptifIsi dengan Judul Halaman TerkaitHal.: 16
GAYA LORENTZ
Jika arah v sejajar dengan arah induksi magnet B, maka gaya Lorentz pada partikel bermuatan adalah nol, sehingga partikel bergerak lurus, tetapi jika arah v tegak lurus terhadap induksi magnet B maka, maka gaya Lorentz pada partikel bermuatan adalah FL = Bqv dan mengikuti lintasan lingkaran berjari-jari R. Jadi besar gaya Lorentz FL sama dengan gaya sentripetal FS.
R
vmvqB
FF SL
2
B
Bq
Bq
vmR
Sehingga, Keterangan:
R = jari-jari lintasan (m)
m = massa partikel (kg)
q = kecepatan sudut partikel (rad/s)
AdaptifIsi dengan Judul Halaman TerkaitHal.: 17
GAYA LORENTZ
Apabila suatu kawat penghantar berbentuk kumparan dengan luas penampang A dialiri arus listrik dalam medan magnet, maka kumparan tersebut akan mengalami momen gaya Lorentz.
Momen gaya Lorentz
sinABINKeterangan:
= moment gaya (Nm)
I = arus listrik pada kumparan (A)
B = induksi magnet (T)
A = luas kumparan (m2)
= sudut antara B dengan bidang kumparan
AdaptifIsi dengan Judul Halaman TerkaitHal.: 18
GAYA LORENTZ
Seutas kawat mempunyai panjang 2 meter dialiri arus listrik sebe-sar 50 A. Jika kawat tersebut mengalami gaya magnet sebesar 1,5 N dalam medan magnet yang serba sama dengan B = 0,03 T, maka tentukan sudut antara B dan I?
Contoh
Penyelesaian
FL = 1,5 N
B = 0.03 T
I = 50 A
l = 2 m
a = …? o
L
mATN
IBF
30
)5,0(sin
5,03
5,1sin
sin)2)(50)(03,0(5,1
sin
1
Jadi, sudut antara B dan I adalah 30o.
AdaptifIsi dengan Judul Halaman TerkaitHal.: 19
SIFAT KEMAGNETAN BAHAN
Berdasarkan pada bagaimana bahan bereaksi dengan me-dan magnet, maka bahan-bahan magnet dibedakan menjadi bahan diamagnetik, bahan paramagnetik dan bahan ferro magnetik.
Bahan diamagnetik marupakan bahan yang sedikit ditolak oleh medan magnet, contohnya adalah emas, tembaga, dll.
Bahan para magnetik merupakan bahan yang ditarik dengan gaya yang sangat lemah dalam medan magnet, contohnya adalah alumunium, magnesium, dll.
Bahan ferromagnetik merupakan bahan yang ditarik dengan kuat dalam medan magnet.
AdaptifIsi dengan Judul Halaman TerkaitHal.: 20
INDUKSI ELEKTROMAGNETIK
Fluks magnet
a
N B
A
cosBA
Keterangan:
= fluks magnet (Wb)
B = induksi magnet (T)
A = luas permukaan (m2)
= sudut antara B dengan garis normal bidang
AdaptifIsi dengan Judul Halaman TerkaitHal.: 21
tNind
Keterangan:
eind = gaya gerak listrik induksi (volt)
D = perubahan fluks magnet (Wb)
N = jumlah lilitan
Dt = selang waktu (s)
INDUKSI ELEKTROMAGNETIK
Source: www.radioelectronicschool.net
Hukum Faraday-Lenz’s
AdaptifIsi dengan Judul Halaman TerkaitHal.: 22
INDUKSI ELECTROMAGNETIK
Sebuah kumparan mempunyai 100 lilitan dan dalam waktu 0,01 s menimbulkan perubahan fluk magnetik sebesar 10-4 Wb, hitung gaya gerak listrik induksi pada ujung-ujung kumpatan?
Contoh
Penyelesaian
Jadi, gaya gerak listrik induksi pada ujung-ujung kumparan adalah 1 volt.
N = 100
df = 10-4 Wb
dt = 0,01 s
eind = …..?volt
s
Wb
dt
dNind
1
01,0
10100
4
AdaptifIsi dengan Judul Halaman TerkaitHal.: 23
GENERATOR LISTRIK
tBANind cos
Keterangan:
N = jumlah lilitan
B = induksi magnet (T)
A = luas bidang kumparan (m2)
w = kecepatan sudut (rad/s)
t = waktu (s)
Source: http://members.shaw.ca/len92/acdc_inside_generator.gif
AdaptifIsi dengan Judul Halaman TerkaitHal.: 24
GENERATOR LISTRIK
1. cincin2. kumparan3. rangkaian luar4. sikat5. Rotor luar
Source: http://www.ncert.nic.in/html
1
2
34
5
Skema generator AC
AdaptifIsi dengan Judul Halaman TerkaitHal.: 25
GENERATOR LISTRIK
1
1. sikat 2. pelindung3. komutator
2
3
Skema generator DC
AdaptifIsi dengan Judul Halaman TerkaitHal.: 26
INDUKTANSI
t
ILi
Nilai gaya gerak listrik induksi diri yang terjadi pada rang-kaian atau kumparan tergantung pada laju perubahan arus.
Keterangan:
eind = gaya gerak listrik insduksi diri (volt)
DI = perubahan arus listrik (A)
L = induktansi
Dt = selang waktu (s)
AdaptifIsi dengan Judul Halaman TerkaitHal.: 27
INDUKTANSI
Sebuah kumparan mempunyai induktansi 5 H dan sebuah resistor yang mempunyai hambatan 20 W. Keduanya dipasang pada sumber tegangan 100 volt. Hitung energi yang tersimpan pada kumparan jika arus mencapai nilaimaksimum?
Contoh
Penyelesaian
Jadi, energi yang tersimpan pada kumparan adalah 63 J
e = 100 volt
R = 20 W
L = 5 H
W = ….?
J
AHILW
sehingga
Avolt
RI
maksimumArus
63
)5)(5(2
1
2
1
520
100
22
AdaptifIsi dengan Judul Halaman TerkaitHal.: 28
TRANSFORMATOR
Keterangan:
Vp = tegangan primer (volt)
Vs = tegangan sekunder (volt)
Np = jumlah lilitan primer
Ns = jumlah lilitan sekunder
Ip = arus listrik primer (A)
Is = arus listrik sekunder (A)
AdaptifIsi dengan Judul Halaman TerkaitHal.: 29
TRANSFORMATOR
%1002
1 xP
P
Efisiensi transformator
Keterangan :
h = transformator
P1 = daya primer (watt)
P2 = daya sekunder (watt)
AdaptifIsi dengan Judul Halaman TerkaitHal.: 30
LATIHAN
1. Salah satu kutub sebuah magnet digerakkan masuk ke dalam sebuah kumparan. Arah arus induksi yang timbul pada kumpa-ran berlawanan dengan arah putaran jarum jam.
a. kutub apa yang dimasukkan?
b. bagaimana arah arus induksi jika magnet ditarik keluar?
2. Jelaskan prinsip kerja generator dan apa perbedaan antara generator arus bolak-balik dengan generator arus searah?
Pada rangkaian seperti gambar di samping, tentukan tetapan waktu rangkaian dan energi yang tersim-pan pada induktor, ketika arus mencapai nilai maksimum?
3. 8 W 4 H
24 voltS
AdaptifIsi dengan Judul Halaman TerkaitHal.: 31