Transcript Kemagnetan 1 ( id)
N S
MEDAN MAGNET DAN INDUKSI ELEKTROMAGNETIK
FISIKA
MEDAN MAGNETIK
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.
N S S N Hal.: 2 Isi dengan Judul Halaman Terkait Adaptif
MEDAN MAGNETIK
S N Gambar ini menunjukkan bagaimana medan magnet pada magnet batang mempengarui jarum kompas.
Hal.: 3 Isi dengan Judul Halaman Terkait Adaptif
MEDAN MAGNETIK
Ada tiga aturan garis-garis medan magnet, yaitu : 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.
Hal.: 4 Isi dengan Judul Halaman Terkait Adaptif
INDUKSI MAGNETIK
U S U S U S 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.
Hal.: 5 Hasil percobaan Oersted Isi dengan Judul Halaman Terkait Adaptif
HUKUM BIOT-SAVART
P
B P
2
o I r
Keterangan: B = induksi magnet (T)
o = permeabilitas ruang hampa (4
x 10 7 Wb/Am) I = arus listrik (A) r = jari-jari lintasan lingkaran (m) Isi dengan Judul Halaman Terkait Hal.: 6 Adaptif
HUKUM BIOT-SAVART
Induksi magnet di titik O dapat ditentukan dengan persamaan berikut:
B O
o I
O
2
r
r Jika terdapat N lilitan kawat melingkar, maka persamaan nya menjadi.
Keterangan: N = jumlah lilitan r = jari-jari kawat (m)
B O
o I
2
r N
Isi dengan Judul Halaman Terkait Hal.: 7 Adaptif
HUKUM BIOT- SAVART
S a O r Sementara itu, induksi magnet pada titik S sebagai berikut: P
B S
o I r
sin 2 a 2
Keterangan: a = jarak antara titik p dengan titik s (m) r = jari-jari kawat ( m )
= sudut antara SP dengan SO Hal.: 8 Isi dengan Judul Halaman Terkait Adaptif
INDUKSI MAGNET PADA SOLENOIDA
Induksi magnet di tengah-tengah solenoid dapat ditentukan dengan persamaan sebagai berikut:
B
o i l N
Source: www.societyofrobots.com
Keterangan: i = arus listrik ( A ) l = panjang solenoida ( m ) Induksi magnet di kedua ujung solenoida sebagai berikut.
o i B
N
2
l
N = jumlah lilitan Isi dengan Judul Halaman Terkait Hal.: 9 Adaptif
INDUKSI MAGNET PADA TOROIDA
r B Induksi magnet pada toroida dapat ditentukan dengan persamaan sebagai berikut:
B
2
o I r N
Keterangan: r = jari-jari toroida ( m ) l = arus listrik ( A ) N = jumlah lilitan
Source: http://rocky.digikey.com
Hal.: 10 Isi dengan Judul Halaman Terkait Adaptif
INDUKSI MAGNETIK
Contoh Berapa induksi magnetik pada jarak 5 cm dari pusat sebuah kawat lurus yang berarus 3A? Penyelesaian
o = 4
x 10 7 Tm/A I = 3 A r = 5 cm = 0.05 m B = …?
B
2
o I r
( 4 10 7
Tm A
)( 3
A
) 2 ( 0 , 05
m
) 1 , 2 10 5
T
Jadi, induksi magnetik yang dihasilkan adalah 1,2 x 10 5 T.
Hal.: 11 Isi dengan Judul Halaman Terkait Adaptif
GAYA LORENTZ
Gaya Lorentz pada kawat lurus berarus listrik S N 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.
Hal.: 12 Isi dengan Judul Halaman Terkait Adaptif
GAYA LORENTZ
Source : http://ima.dada.net/image/medium/4080766.jpg
Ibu jari menyatakan arah arus listrik, arah jari-jari menyatakan arah induksi magnet dan hadap telapak menyatakan arah gaya Lorentz.
Hal.: 13
F L
B I
sin
Keterangan: F L = gaya lorentz (N) B = induksi magnet (T)
I = arus listrik (A)
l
= sudut antara B dan I = panjang kawat (m) Isi dengan Judul Halaman Terkait Adaptif
GAYA LORENTZ
Gaya Lorentz pada dua kawat sejajar berarus listrik B 2 I 1 r I 2 I 1 F 1 F 2 X B 1 F 1 X B 2 r I 2 B 1 X F 2
F
1
F
2 2
O
I
1
r I
2
Keterangan: r = jarak kedua kawat (m) I = arus listrik (A)
l
= panjang kawat (m) Isi dengan Judul Halaman Terkait Hal.: 14 Adaptif
GAYA LORENTZ
Gaya lorentz pada muatan bergerak Jika sebuah muatan listrik bergerak dalam medan magnet, maka muatan tersebut akan mengalami gaya Lorentz yang besarnya dapat ditentukan dengan persamaan sebagai berikut: X X X L B X X X X X X
F L
B q v
sin
Keterangan: X X X v X X X X X X Muatan positif X X X F L B X X X Muatan negatif B = induksi magnet (T)
= sudat antara B dan v q = muatan listrik (C) v = kecepatan partikel (m/s) Isi dengan Judul Halaman Terkait Hal.: 15 Adaptif
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 F L = Bqv dan mengikuti lintasan lingkaran berjari-jari R. Jadi besar gaya Lorentz F L sama dengan gaya sentripetal F S .
F L
F S B q v
m v
2
R
Sehingga,
R
m v q B
q B B
Keterangan: R = jari-jari lintasan (m) m = massa partikel (kg) q = kecepatan sudut partikel (rad/s) Hal.: 16 Isi dengan Judul Halaman Terkait Adaptif
GAYA LORENTZ
Momen 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.
N I B A
sin
Keterangan:
= moment gaya (Nm) I = arus listrik pada kumparan (A) B = induksi magnet (T) A = luas kumparan (m 2 )
= sudut antara B dengan bidang kumparan Isi dengan Judul Halaman Terkait Hal.: 17 Adaptif
GAYA LORENTZ
Contoh 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?
Penyelesaian F L = 1,5 N
1 , 5
F L N
B I
sin ( 0 , 03
T
)( 50
A
)( 2
m
) sin
B = 0.03 T I = 50 A
l
= 2 m
= …?
sin 1 , 3 sin 5 0 , 5 1 ( 0 , 5 ) 30
o
Jadi, sudut antara B dan I adalah 30 o .
Hal.: 18 Isi dengan Judul Halaman Terkait Adaptif
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.
Hal.: 19 Isi dengan Judul Halaman Terkait Adaptif
INDUKSI ELEKTROMAGNETIK
Fluks magnet
A B
cos
Keterangan:
= fluks magnet (Wb) B = induksi magnet (T) A = luas permukaan (m 2 )
= sudut antara B dengan garis normal bidang N
A B Isi dengan Judul Halaman Terkait Hal.: 20 Adaptif
INDUKSI ELEKTROMAGNETIK
Hukum Faraday Lenz’s
Source: www.radioelectronicschool.net
ind
N
t
Keterangan:
ind
= gaya gerak listrik induksi (volt) = perubahan fluks magnet (Wb) N = jumlah lilitan
t = selang waktu (s) Hal.: 21 Isi dengan Judul Halaman Terkait Adaptif
INDUKSI ELECTROMAGNETIK
Contoh 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?
Penyelesaian N = 100 d
= 10 -4 Wb dt = 0,01 s
ind = …..?
ind
N d
dt
100 10 4
Wb
0 , 01
s
1
volt
Jadi, gaya gerak listrik induksi pada ujung ujung kumparan adalah 1 volt.
Hal.: 22 Isi dengan Judul Halaman Terkait Adaptif
GENERATOR LISTRIK
Source: http://members.shaw.ca/len92/acdc_inside_generator.gif
Hal.: 23
ind
N A B
cos
t
Keterangan: N = jumlah lilitan B = induksi magnet (T) A = luas bidang kumparan (m 2 )
= kecepatan sudut (rad/s) t = waktu (s) Isi dengan Judul Halaman Terkait Adaptif
GENERATOR LISTRIK
Skema generator AC 2 1 Hal.: 24 5 3 4 1. cincin 2. kumparan 3. rangkaian luar 4. sikat 5. Rotor luar
Source: http://www.ncert.nic.in/html
Isi dengan Judul Halaman Terkait Adaptif
GENERATOR LISTRIK
Skema generator DC Hal.: 25 1 2 1. sikat 2. pelindung 3. komutator 3 Isi dengan Judul Halaman Terkait Adaptif
INDUKTANSI
Nilai gaya gerak listrik induksi diri yang terjadi pada rang kaian atau kumparan tergantung pada laju perubahan arus.
i
L
I
t
Keterangan:
ind = gaya gerak listrik insduksi diri (volt)
I = perubahan arus listrik (A) L = induktansi
t = selang waktu (s) Isi dengan Judul Halaman Terkait Hal.: 26 Adaptif
INDUKTANSI
Contoh 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?
Penyelesaian
= 100 volt R = 20
W
L = 5 H W = ….?
I Arus
R maksimum
100 20
volt
W 5
A sehingga W
1 2 63
L J I
2 1 2 ( 5
H
)( 5
A
) 2
Jadi, energi yang tersimpan pada kumparan adalah 63 J Hal.: 27 Isi dengan Judul Halaman Terkait Adaptif
TRANSFORMATOR
Keterangan: V p = tegangan primer (volt) V s = tegangan sekunder (volt) N p = jumlah lilitan primer N s = jumlah lilitan sekunder Hal.: 28 I I p s = arus listrik primer (A) = arus listrik sekunder (A) Isi dengan Judul Halaman Terkait Adaptif
TRANSFORMATOR
Efisiensi transformator
P
1
P
2
x
100 %
Keterangan :
= transformator P 1 = daya primer (watt) P 2 = daya sekunder (watt) Isi dengan Judul Halaman Terkait Hal.: 29 Adaptif
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?
3.
8
W
4 H 24 volt S Pada rangkaian seperti gambar di samping, tentukan tetapan waktu rangkaian dan energi yang tersim pan pada induktor, ketika arus mencapai nilai maksimum?
Hal.: 30 Isi dengan Judul Halaman Terkait Adaptif
Hal.: 31 Isi dengan Judul Halaman Terkait Adaptif