MEDAN MAGNET

Magnet dan Medan Magnet

Semua magnet akan menarik penjepit kertas, paku, dan benda-benda yang terbuat dari besi. Semua magnet, apakah berbentuk batang atau tapal kuda, memiliki dua ujung atau muka, yang disebut

kutub

, dimana efek magnet paling kuat berada. Jika magnet digantungkan dengan benang, satu kutub magnet akan selalu menunjuk ke utara. Hal ini merupakan prinsip dari kompas. Jarum kompas merupakan magnet yang ditopang pada pusat gravitasinya sehingga dapat berotasi dengan bebas. Kutub suatu magnet yang tergantung bebas yang menunjuk ke utara disebut selatan disebut

kutub utara magnet. K

utub lain yang mengarah ke

kutub selatan

.

Hanya besi dan beberapa materi lain seperti kobalt, nikel, dan gadolinium yang menunjukan yang menunjukan efek magnetik yang kuat. Materi-materi ini disebut besi).

feromagnet

(dari kata latin

ferrum

untuk

Jika sebuah kawat yang diletakkan vertikal di sekitar tumpukan serbuk besi diberi arus listrik, maka serbuk besi ini akan membentuk garis-garis konsentris dengan kawat sebagai pusatnya.

Garis-garis ini menggambarkan bahwa di sekitar kawat tersebut

medan magnet

Medan magnetik diberi simbol : B Medan Magnet: merupakan ruang magnet yang di dalamnya masih bisa di rasakan adanya gaya magnet

Medan Magnet (B) serupa medan listrik (E)

Perbedaan antara

gaya listrik

dan

gaya magnet

Gaya Listrik

 Bekerja searah dengan medan listrik  Bekerja pada partikel bermuatan tanpa memperdulikan apakah bergerak atau tidak  Bekerja memindahkan partikel

Gaya Magnet

 Bekerja dalam arah tegak lurus medan magnet  Bekerja pada partikel bermuatan hanya jika partikel tersebut bergerak  Tidak bekerja untuk memindahkan partikel

Medan magnet disekitar/akibat arus listrik

Gaya magnet pada kawat berarus



F magnet

 

I L



x B F magnet



ILB

sin 

Satuan SI untuk B adalah : tesla (T) 1 tesla = 1 newton / (coulomb meter/detik) = 1 newton / (ampere meter)

Kalau dikaitkan dengan “definisi “ medan magnet : Jika sebuah kawat dengan panjang 1 meter dan berarus listrik 1 ampere dalam pengaruh medan magnet menghasilkan gaya 1 Newton, maka besar medan magnet tersebut adalah 1 tesla.

Satuan yang lebih awal untuk B (bukan SI) adalah :

gauss.

1 tesla = 10

4

gauss

Contoh soal sebuah kawat membawa arus 30 A memiliki panjang l = 12cm antarakutub magnet dengan sudut θ = 60 0 medan magnet hampir seragam pada 0,90 T. Berapa gaya pada kawat?

F =

Il

B sin

θ

=

(30 A)(0,12 m)(0,90 T)(0,866) = 28 N

Gaya pada muatan listrik yang bergerak di medan magnet

F = qvB sin θ

Persamaan ini memberikan besar gaya pada partikel muatan

q

yang bergerak dengan kecepatan

v

pada kuat medan magnet

B,

dimana θ adalah sudut antara

v

dan

B.

Gaya paling besar terjadi ketika partikel bergerak tegak lurus terhadap B(θ=90 0 ) Gaya sebesar

nol

jika partikel bergerak

pararel

dengan geris-gars medan(θ=0)

 Besarnya gaya magnetik

F B

yang bekerja pada suatu partikel sebanding dengan muatan q dan laju partikel |v|  arah dan dari gaya arah

F

B bergantung pada arah kecepatan partikel medan magnetik

B v

 Ketika partikel bergerak sejajar dengan vektor medan magnetik, gaya magnetik yang bekerja pada partikel adalah nol

 Ketika vektor kecepatan partikel

v

bidang yang dibentuk oleh

v

dan

B

membuat sudut   0 dengan medan magnetik, gaya magnetik bekerja dalam arah yang tegak lurus dengan

v

dan B. Dengan kata lain

F

  Gaya magnetik yang bekerja pada muatan positif berlawanan arah dengan gaya magnetik yang bekerja pada muatan negatif yang begerak dalam arah yang sama  Besarnya medan magnetik yang bekerja pada partikel yang bergerak sebanding dengan

sin

 dimana  adalah sudut yang dibentuk vektor kecepatan partikel dan medan magnetik

B

Contoh Sebuah proton dengan laju 5,0x10 6 m/det pada medan Magnet merasakan gaya sebesar 8,0x10 -14 N menuju Barat ketika bergerak vertikal ke bawah. Ketika bergerak Horizontal ke arah utara, ia merasakan gaya nol.

Berapa besar dan arah medan magnet di daerah ini?

(muatan pada proton adalah

q = +e

= 1,6 x 10 -19 C)

Penyelesaian Karena proton tidak merasakan gaya ketika bergerak ke utara, Medan pasti mempunyai arah utara-seltan. Kaidah tangan kanan Memberitahu kita bahwa

B

pasti menunjuk ke utara untuk Menghasilkan gaya ke barat ketika proton bergerak ke atas.

B



F qv

 8 , 0  10  14

N

( 1 , 6  10  19

C

)( 5 , 0  10 6

m

/ det)  0 , 10 

Medan magnet yang disebabkan oleh kawat lurus Medan magnet

B

pada titik di dekat kawat lurus yang panjang berbanding lurus dengan arus

I pada kawat dan berbanding terbalik terhadap jarak

r dari kawat;

B

 

I

2 0 

r

Nilai konstanta

hampa,

adalah µ 0 µ 0 yang disebut = 4 π x 10 -7

permaebiliteas ruang

T . m/A.

Contoh Kawat dinding sebuah gedung membawa arus dc sebesar 25A keatas. Berapa medan magnet pada titik 10cm di utara kawat ini?

penyelesaian:

B

 

I

2 0 

r

 ( 4   10  7

T

.

m

( 2  /

A

)( 25

A

) )( 0 , 10

m

)  5 , 0  10  5

T

Gaya antara dua kawat pararel

F l

  2  0

I

1

I

2

L

L = jarak antara kawat

l =

panjang kawat

contoh Dua kawat pada kabel alat yang panjangnya 2,0m berjarak 3,0mm dan membawa arus dc 8,0 A. Hitung gaya antara kedua kawat.

penyelesaiaan

F

 ( 2 , 0  10  7

T

.

m

/

A

)( 8 , 0

A

) 2 ( 2 , 0

m

) ( 3 , 0  10  3

m

)  8 , 5  10  3

N

karena arus mempunyai arah yang berlawanan, gaya akan cenderung memisahkan keduanya

Medan magnet menghasilkan arus listrik Seorang berkebangasaan inggris Michael Faraday menemukan bahwa medan magnet dapat menghasilkan listrik. Dalam percobaannya Faraday menyimpulkan bahwa meskipun medan magnet konstan tidak dapat menghasilkan arus listrik, namun perubahan medan magnet dapat menghasilkan arus listrik. arus ini dinamakan arus induksi.