Transcript MAGNET - fisiksma1kra
KEMAGNETAN
Asal-usul Magnet
Darimanakah magnet?
Berdasarkan asalnya magnet ada 2 jenis, yaitu Magnet Alam Magnet Buatan
Magnet Alam
Batu magnet pertama kali ditemukan pada tahun 6500 SM didaerah Yunani di propinsi Magnesia.
Batu ini memiliki sifat khas, yaitu dapat menarik besi
Penggunaan Magnet
Thalles adalah orang pertama yang meneliti tentang batu magnet .
Magnet pertama kali digunakan untuk kompas oleh bangsa Cina Dalam perkembangannya magnet sekarang digunakan diberbagai alat dari yang
Magnet Buatan
Magnet buatan ada dua jenis, yaitu: > Magnet Keras > Magnet lunak
Magnet Keras
Magnet keras terbuat dari baja, Sulit dibuat namun sifat kemagnetannya kuat dan permanen Contoh :Kaset dan Kompas
Magnet Lunak
Magnet lunak biasa terbuat dari besi lunak, mudah dibuat namun sifat kemagnetannya lemah dan sementara.
Contoh: Bel listrik dan alat untuk mengangkat besi
Bahan-bahan Magnet
Berdasarkan memagnetannya, benda digolongkan menjadi: Bahan magnetik ( ferromagnetik ), yaitu bahan yang dapat ditarik kuat oleh magnet. Contoh besi dan baja Bahan non magnetik paramagnetik diamagnetik , yaitu bahan yang ditarik lemah oleh magnet. Contoh aluminium dan kayu , yaitu bahan yang ditolak oleh magnet. Contoh emas
Bagian-bagian magnet
Kutub magnet
Kutub magnet : bagian ujung magnet yang memiliki gaya magnet paling kuat Sumbu magnet: garis yang menghubungkan kedua kutub magnet
Sumbu magnet
Kutub Magnet
Magnet memiliki 2 kutub yaitu kutub utara dan kutub selatan Kutub utara : kutub magnet yang menghadap ke utara ketika magnet dapat bergerak bebas Kutub selatan : kutub magnet yang menghadap
Teori Magnet
Bila kita memiliki magnet yang besar, kemudian kita potong menjadi dua, apakah potongannya juga merupakan magnet?
Bagaimana kalau kita potong terus hingga tidak dapat dipotong kembali?
Sebuah magnet yang besar tersusun dari magnet yang kecil yang kita sebut magnet elementer.
Karena magnet elementer adalah magnet yang paling kecil yang berupa atom, maka: Setiap benda tersusun dari
Pada sebuah magnet, magnet-magnet elementernya tersusun rapi dan searah. Sehingga menimbulkan kutub-kutub magnet Magnet Pada besi bukan magnet, magnet-magnet elementernya tersusun dengan arah yang berlainan. Sehingga tidak menimbulkan kutub magnet.
Besi
Membuat Magnet
Setelah kita mengetahui perbedaan antara benda magnet dan bukan magnet maka, kita dapat membuat sebuah besi yang bukan magnet menjadi magnet.
Bagaimana caranya?
Dengan menyusun rapi magnet elementernya dan membuatnya searah, maka besi tersebut menjadi sebuah magnet.
CARANYA?
Ada tiga cara menyusun magnet elementer (membuat magnet) Pertama: digosok dengan magnet Kedua: diinduksi dengan magnet Ketiga: dengan menggunakan arus listrik DC
Digosok dengan Magnet
Diinduksi dengan magnet
Dengan Arus Listrik DC
Menghilangkan megnet
Dapatkah sebuah magnet kehilangan sifat kemagnetannya?
Sifat kemagnetan akan hilang bila magnet-magnet elementer penyusunnya kembali ke posisi semula yang tidak teratur. Hal ini dapat terjadi bila magnet: > dipukul / dibanting > dipanaskan > berada disekitar arus listrik AC (bolak-balik)
Medan Magnet
Medan magnet adalah wilayah disekitar magnet yang masih dipengaruhi oleh gaya magnet
Bumi sebagai Magnet
Bumi yang kita tinggali memiliki sifat-sifat kemagnetan Sehingga bumi dapat kita sebut sebagai magnet Bagaimanakah bentuk magnet bumi?
Magnet Bumi
Kita bayangkan seandainya magnet Bumi berbentuk batang Kutub utara bumi Ternyata posisi kutub-kutub magnet Bumi tidak pas dengan posisi kutub kutub geografi Bumi Kutub utara kompas
Sudut deklinasi
Sudut deklinasi
Karena kutub magnet Bumi tidak sama dengan kutub Bumi, maka kedua kutub tersebut membentuk sebuah sudut, yaitu sudut deklinasi.
Sudut deklinasi adalah sudut yang dibentuk antara
Sudut Inklinasi
Sudut inklinasi adalah sudut yang dibentuk oleh garis gaya magnet Bumi dengan arah horisontal Bumi.
Sudut inklinasi
Listrik dan Magnet
Dari percobaannya Oersted menyimpulkan bahwa: Di sekitar arus listrk terdapat medan magnet.
Untuk lebih memahaminya perhatikan percobaan berikut!
Percobaan Oersted
Medan magnet disekitar arus listrik
Bagaimanakah bentuk dari medan magnet disekitar arus listri?
Medan magnet disekitar arus listrik
Bagaimanakah bentuk dari medan magnet disekitar arus listrik?
• • • Untuk selanjutnya medan magnet disekitar arus listrik kuat medan magnet atau INDUKSI MAGNET ( B ) yang menyatakan besarnya fluks magnet (Φ) tiap satu satuan luas ( A ) sehingga didapat hubungan B = Φ/A ( dlm Wb/m² ) Medan magnet / Induksi magnet merupakan besaran VEKTOR
Arah induksi magnet di sekitar kawat lurus i i B B
I = arus listrik B = induksi magnet
Elektromagnet / arah induksi magnet disekitar kawat melingkar
Bagaimanakah medan magnet pada kawat berbentuk lingkaran?
Arah induksi magnet (B) Arah arus listrik ( I )i Arah induksi magnet (B)
Arah Medan magnet pada kumparan
Arah induksi magnet ( B ) Arah arus listrik ( I )
Besar induksi magnet ( B )
• Besar induksi magnet sangat bergantung pada bentuk kawat penghantar listrik. 1. Kawat lurus dan panjang
Kawat lurus panjang i a .P Besar induksi magnet di titik P Bp = μ¸i / 2 a ( a=jarak kawat thd P)
Besar Induksi Magnet (B )
• 2. Kawat penghantar listrik melingkar
a r P Q x Besar induksi magnet disekitar kawat lingkaran ( di Q ) Bq = μ ¸ia sin / 2r² ( sin = a/r ) Besar induksi magnet di pusat lingkaran kawat ( di P ) yang berjari-jari a Bp = μ¸I / 2a
3.Pada penghantar listrik yang berbentu kumparan.
Kumparan atau solenoida bila diberi arus listrik akan menghasilkan medan magnet yang sama dengan medan magnet pada magnet batang.
Besarnya Induksi magnet pd Solenoida
Induksi magnet dapat diperkuat dengan cara: 1. memperbesar kuat arus listrik 2. memperbanyak lilitan kumparan 3. mengisi kumparan dengan inti besi lunak Shg. Didapat hub. :
• • Besar induksi magnet pada sb ditengah-tengah solenoida: Bp =
μ
¸in ( n= N/l ) Besar induksi magnet di ujung solenoida Bq = ½ Bp
4. Pada penghantar listrik yang berbentuk kumparan kawat yang melingkar atau TOROIDA
Besar induksi magnet pada sumbu toroida yang berjari-jari a. Bp =
μ
¸iN / 2
a
Contoh Soal
1.
2.
3.
4.
Penghantar listrik lurus dan panjang beraliran arus listri 1 A.
Tentukanlah besar dan arah induksi magnet yang berada 1 cm tepat di sebelah utara kawat jika arah arus pada kawat vertikal keatas.
Dua kawat lurus panjang sejajar beraliran arus listri sama 24 A berjarak berjarak 2 cm 5 cm . Tentukan besar dan arah induksi magnet di titik diantara dua kawat yang dari kawat 1 jika arah arus pada kedua kawat a. searah b. berlawanan arah Kawat melingkar dengan jari-jari 3 cm beraliran arus listri 15 A . Tentukan Besar induksi magnet a. dititik pada sumbu lingaran yang berjara 4 cm dari pusat lingkaran kawat. b. di pusat lingkaran kawat.
Sebuah solenoida panjang 50 cm , tedapat 5 lilitan per cm beraliran arus listrik ujung solenoida.
0,8 A . Hitung besar induksi magnet pada sumbu solenoida , jika titik tersebut berada a. ditengah-tengah solenoida. b. di salah satu
Contoh Aplikasi
• Dalam kehidipan sehari-hari/ pada alat-alat listrik
Bel listrik
Bel listrik
Pesawat telepon
Relai
Relai : saklar elektromaknet dengan listrik kecil untuk menjalankan listrik yang besar
GAYA LORENTZ ( FL )
• • • • • • • Terapan Gaya Lorentz dlm kehidupan sehari-hari adalah sbg penggerak pada alat-alat listrik KIPAS ANGIN MESIN JAHIT MESIN CUCI MOTOR LISTRIK BOOR LISTRIK Dll
Gaya lorentz ( Fl = Fm =F )
Bila elektron melintas memotong medan magnet, maka elektron tersebut akan mengalami suatu gaya yang mendorongnya ke arah tertentu Gaya tersebut disebut gaya lorentz
magnet kawat magnet baterai
Gaya Lorentz merupakan besaran VEKTOR
•
F
ARAH Gaya Lorentz ditentukan dengan kaidah/
magnet
ILB
sin Tangan kanan Kawat lurus panjang F = Gaya lorentz ( N) B = Induksi magnet ( T ) I = Kuat arus ( A) = sudut antara I dan B
BESAR Gaya Lorentz
Gaya lorentz dapat di perbesar dengan 3 cara, yaitu: 1. Memperkuat magnet ( B ) 2. Memperbesar kuat arus ( I ) 3. Memperpanjang kawat penghantar ( L )
Gaya Lorentz pada kawat beraliaran arus listrik
yang bekerja ( F= Fmagnet )
F magnet
I
L
x B
(Kawat lurus panjang)
F magnet
ILB
sin Besar gaya lorentz secara umum F = ILB sin Untuk = 90 º maka F = ILB dimana I = kuat arus (A), L= panjang kawat ( m) dan B induksi magnet (T)
Gaya Lorentz yang bekerja pada muatan listrik q dalam medan magnet B • • • • Muatan yang bergerak dalam medan magnet akan mengalami gaya magnet ( F ) F = qvB
Dimana q = muatan listrik (C), v = kece.gerak q ( m/s ) dan B = induksi magnet (T)
Besar gaya lorentz/ magnet: F= qvB sin
F
q v
•
B
= sudut antara v dan B
Kemana arah gaya Lorentz/magnetnya
F R F X F = 0 F X
Gerak muatan ( q )dalam medan magnet ( B ) • Muatan negatif / tegak lurus akan dibelokan (orbit elektron yang masuk ke dalam medan magnet secara melingkar )dg jari-jari r r = mv / qB •
Frekuensi anguler/kecepatan sudut
= qB / m
v r
qB m m v
2
r
F
qvB
elektron Massa = m Muatan = q v
r
F
mv qB
Medan magnet v r
B
Gaya Lorentz Pada dua kawat lurus panjang dan sejajar • i 2 •
F=gaya tolak menolak
• i1 a i2 i1 a • Besar Gaya tolak tarik (F ) F =
μ
¸i1 i2 / 2
a
Contoh soal
1.
2.
3.
4.
Hitung gaya yang bekerja pada kawat yang panjangnya 0,1 m , yang dilalui arus 10 A dalam medan magnet 0,2 T Jika kawat tersebut . A. tegak lurus. B. miring 30 derajad . C. sejajar dengan medan magnetik 10 ‾² T Hitung gaya yang dialami oleh sebuah elektron dengan muatan – 1,6 . 10‾¹ºC yang bergerak dengan kelajuan 1,5 Mm/s memasuki suatu medan magnet 2 mT . Jika arah kecepatan, a. tegak lurus . b.membentuk sudut 60 derajad . c.
sejajar dengan arah medan magnet.
Sebuah elektron bergerak dengan kecepatan 50.000 m/s sejajardengan kawat yang bearus listrik 10 A . Jika jarak elektron ke kawat 1 cm Tentukan besar gaya yang dialami oleh elektron.
Sebuah elektron bergerak dengan kecepatan 20 km/s memotong tegak lurus medan magnet 1,8 mT . Hitunglah jari-jari elektron dalam medan magnet.
• • •
lanjutan
5Gambar disamping menunjukkan kawat lurus panjang beraliran arus 5 A listrik berjarak 2 A.
2 cm dari kawat persegi yang beraliran arus Tentukan gaya yang dialami oleh kawat persegi
2 cm 6 cm 3 cm
Contoh Aplikasi Motor listrik
Faradai mengembangkan teori Oersted dan Lorentz dengan membuat sebuah alat yang memanfaatkan teori-teori tersebut untuk mengubah energi listrik menjadi gerak.
Ia menciptakan motor listrik.
Dengan temuannya , Faradai telah memulai dunia baru dimana semua alat gerak dapat dijalankan dengan menggunakan listrik.
magnet kumparan Cincin kolektor Sumber arus/ accu
Penggunaan Magnet
•
Soal ULHA MEDAN MAGNET
1.
Dua buah kawat lurus sejajar berjarak 5 cm masing-masing beraliran arus listrik 0,9 A dan 1,6 A tegak lurus bidang datar dengan arah sama seperti gambar. Tentukan besar dan arah Induksi magnet di titik P yang berada 3 cm dari kawat 1 dan 4 cm dari kawat 2
Kawat 1 kawat 2 3 cm P 5 cm 4 cm
Lanjutan ulha
• • • 2.
Sebuah kawat berbentuk lingkarandengan jari-jari 6 cm dan beraliran arus listrik 8 A terdiri dari 10 lilitan . Hitunglah Induksi magnet ? A. di titik pada sumbu kawat yang berjarak 8 cm dari pusat lingkaran kawat. B. di pusat lingkaran kawat.
3.
Sebuah partikel bermuatan listrik bergerak dengan kecepatan 4 M m/s 2
C sejajar dengan kawat lurus bealiran arus listrik 10 A pada jarak 2 cm dari kawat. Hitunglah besar gaya yang dialami oleh partikel.
4.
kg Sebuah proton dengan massa 9,11 x 10¯³¹ bergerak dengan kecepatan 3 M m/s tegak lurus medan magnet sehingga lintasan proton berpa lingkaran . Jika induksi magnet B= 200
T . Hitunglah a. jari-jari lintasan proton. B. kecepatan sudut proton
Lanjutan Ulha
• 5.
Tiga kawat lurus A, B dan C panjang sejajar beraliran arus listrik seperti gambar. Hitungla gaya yang dialami oleh kawat B
30A 3 cm 5 cm A B C 10A 20A
INDUKSI ELEKTROMAGNETIK
• LIHAT Power Point tentang INDUKSI ELEKTROMAGNETIK
ARUS DAN TEGANGAN BOLAK-BALIK
• • LIHAT file lain : Pada Power point ARUS DAN TEGANGAN BOLAK-BALIK dan RANGKAIAN ARUS DAN TEGANGAN AC