Transcript i gaya lorentz pada kawat lurus berarus

Kemagnetan Material
Banyak
benda-benda bersifat magnet, baik
buatan maupun alamiah.
Magnet
mempunyai kemampuan
memberikan gaya pada sesama magnet atau
benda lain seperti besi.
Semua
magnet mempunyai dua kutub
disebut kutub utara (North) dan kutub
selatan (South
Kutub
sejenis akan saling tolak-menolak,
sedangkan kutub yang tidak sejenis akan
saling tarik-menarik.
Medan Magnet
Adalah ruang disekitar sebuah magnet dimana muatan
listrik yang bergerak dalam ruang tersebut mengalami
gaya magnet
1.
Medan magnet di sekitar magnet batang
Di dalam magnet, arah medan magnet dari U ke S; diluar
magnet, arah medan dari S ke U.
2.
Kawat berarus listrik
Arah garis2 gayanya merupakan lingkaran2 sepusat yang
berpusat pada kawat.
Kaidah tangan kanan :

Ibu jari menunjukkan arah arus (I)
MEDAN MAGNET
Hans Christian Oersted
Pada tahun 1820,ilmuan Denmark, Hans
Christian Orsted adalah tokoh
ilmuan
fisika.dalam percobaanya,ia menggunakan
sebuah kompas jarum untuk menunjukkan
bahwa ketika arus listrik mengalir pada seutas
kawat maka jarum kompas yang diletakkan
pada daerah medan magnetic yang dihasilkan
oleh kawat berarus menyebabkan jarum
kompas menyimpang dari arah utara-selatan
GAYA MAGNET PADA
MUATAN BERGERAK
• Medan magnet akan
mengerjakan gaya F pada
muatan bergerak
F  qv  B
Video

q bergerak dalam medan magnetikB

dengan kecepatan v
Gaya magnetik ( Gaya Lorentz) yang
bekerja pada muatan q adalah :

 
Fqv xB
coulomb
BESARNYA :
newton
F = q v B sin q
ARAHNYA :

 
v, B

•
TEGAKLURUS BIDANG
•
SESUAI ARAH SEKRUP YANG DIPUTAR :
m/s
Weber/m2 ;
Tesla ( T ) ;
Gauss ( G )
1 T = 1 Wb/m2 = 10 4 G

v

B ( lewat sudut terkecil )
BILA q POSITIF
•
BERLAWANAN ARAH GERAK SEKRUP, BILA q NEGATIF
Gaya Magnetik
7
SOAL 1
Muatan q = - 2,64 nC bergerak dengan kecepatan 2,75.106 ˆi m/s.
Carilah gaya pada muatan tersebut, bila medan magnetiknya adalah :
a.
b.

B

B
= 0,48
ˆj
= (0,65
Tesla
ˆi
+ 0,65 kˆ ) Tesla
Gaya Magnetik
8
POSITRON MASUK MEDAN MAGNETIK B UNIFORM
Misalkan positron masuk medan magnetik yang
densitas fluksnya 10 T dengan kecepatan
3. 10 7 m/s dalam arah tegaklurus medan B
F magnet = q v B = ( 1,6.10 -19 ) ( 3.10 7 ) ( 10 )
= 4,8. 10 -11 newton
F grav = m g = ( 9. 10 - 31 ) ( 10 ) = 9. 10 - 30 newton
F grav <<< F magnet
Arah gaya magnetnya selalu tegaklurus arah kecepatan, jadi gaya tidak
mengubah besar kecepatan, tetapi mengubah arah
terbentuk lintasan LINGKARAN
Bila positron masuk tidak dalam arah tegaklurus, maka terbentuk lintasan
spiral
Gaya Magnetik
9
MENGHITUNG JARI – JARI LINGKARAN
Positron membuat lintasan lingkaran
v2
Ada gaya sentripetal m
R
Asalnya dari gaya magnetik
qvB
JADI :
qvB
v2
m
R
ATAU :
mv
R 
qB
Gaya Magnetik
10
SPEKTOGRAF MASSA
ION-ION POSITIF MASUK CELAH S1
ION-ION BERGERAK LURUS
F LISTRIK = F MAGNET
q E=qvB
v
E
B
SEMUA ION KELUAR DARI S2 DENGAN
KECEPATAN YANG SAMA
MASSA BERBEDA, RADIUS BERBEDA
TERDETEKSI PADA FILM
Gaya Magnetik
mv
R 
qB
11
SOAL 2
Elektron yang energi kinetiknya 45 keV bergerak dalam orbit
melingkar tegak lurus terhadap medan magnetik 0,325 Tesla.
a. Cari jari – jari orbitnya
b. Cari perioda dan frekuensi geraknya
Gaya Magnetik
12
GAYA MAGNETIK PADA KAWAT BERARUS
Gaya pada muatan Berarus
F  L ( IXB)
Video
GAYA LORENTZ PADA KAWAT LURUS BERARUS
x
x
I
x
x
x
x
x
F
x
x
x
x
x
x
x
x
x
x
ARUS I
x

B x
x
KE KANAN
MUATAN POSITIF q KE KANAN
x
GAYA PADA MUATAN q
x
qvB
KE ARAH ATAS
GAYA PADA KAWAT BERARUS I
^
^
^
i

 
F  I ( L x B )  I . Lx
j
Ly
k
Lz
Bx
By
Bz
Gaya Magnetik
14
SOAL 3
Sepotong kawat yang panjangnya 3 mm membawa arus 3 A
dalam arah X. Kawat ini terletak dalam medan magnetik 0,02 T
yang berada pada bidang XY dan membentuk sudut 30 o
terhadap sumbu X.
Berapa besarnya gaya magnetik yang bekerja pada potongan
kawat tersebut dan ke mana arahnya ?
SOAL 4
Potongan kawat lurus yang panjangnya 2 m membuat sud
30 o dengan medan magnetik seragam yang besarnya 0,5 T
Carilah besar dan arah gaya magnetik pada kawat tersebu
jika kawat itu dialiri arus 2 A !
Gaya Magnetik
15
Gaya Lorentz pada Kawat Sejajar
i1
i2
 0 i1i2
F 
l
2 a
a
a = jarak antara kedua kawat
l = panjang kawat
Kawat yg arah arusnya searah akan tarik-menarik.
Bila
berlawanan arah akan tolak-menolak.
Induksi magnet di sekitar kawat yg berarus listrik
dapat ditentukan dari persamaan2 yg diturunkan
Biot & Savart.
induksi magnet di pusat lingkaran :
B
 0i
2r
jika kawat lingkaran disusun berupa
kumparan lingkaran tipis dengan N lilitan:
B
 0iN
2r
B
r
i
1. Kawat solenoida panjang
B   0in
dengan
N
n
l
2. Kawat toroida
B  0 NI /2.(3,14)r
l = panjang kawat
μ0 = 12,56x10-7Wb/A.m
• SIFAT MAGNETIK ZAT
PERMEABILITAS RELATIEF ZAT :
PERMEABILITAS ZAT : µ = k m. µ₀
- DIAMAGNETIK : k m sedikit
<
1 mis : timah hitam
- PARAMAGNETIK : k m sedikit > 1 mis, aluminium
- FEROMAGNETIK : k m berkisar 50 mis , besi
Untuk memperkuat B , Solenoida / Toroida disisipi bahan dengan
Km yang besar.
SOAL 8
Hitunglah besar dan arah gaya pada elektron yang bergerak dengan
kecepatan 4 Mm/s dalam bidang XY dengan sudut 60o terhadap sb Y
di dalam medan magnet seragam 0,5 T searah sb X !
SOAL 9
Hitunglah besar dan arah gaya pada potongan kawat lurus berarus
2,5 A panjang 5 m searah sb X yang berada dalam medan magnet
seragam 1 T berarah 60o terhadap sb X !
SOAL 10
Potongan kawat lurus yang panjangnya 1 m dan dialiri arus 1 A,
diletakkan dalam medan magnetik seragam 0,01 T. Apabila potongan
kawat searah sb X dan arah medan magnetik 30o terhadap sb X ke
arah sb Z, tentukan besar dan arah gaya pada potongan kawat terseb
Gaya Magnetik
20