medan magnet

MEDAN MAGNET

Magnet dan Medan MagnetSemua 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 kutub utara magnet. Kutub lain yang mengarah ke selatan disebut 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 feromagnet (dari kata latin ferrum untuk besi).

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 ListrikBekerja 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

BxLIFmagnet

sinILBFmagnet

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 = 104 gauss

Contoh soal

sebuah kawat membawa arus 30 A memiliki panjang l = 12cm antarakutub magnet dengan sudut θ = 600 medan magnet hampir seragam pada 0,90 T. Berapa gaya pada kawat?

F = IlB 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=900)Gaya sebesar nol jika partikel bergerak pararel dengan geris-gars medan(θ=0)

Besarnya gaya magnetik FB yang bekerja pada suatu partikel sebanding dengan muatan q dan laju partikel |v|

arah dari gaya FB bergantung pada arah kecepatan partikel v dan arah medan magnetik B

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

Ketika vektor kecepatan partikel v membuat sudut 0 dengan medan magnetik, gaya magnetik bekerja dalam arah yang tegak lurus dengan v dan B. Dengan kata lain F bidang yang dibentuk oleh v dan B

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 5,0x106 m/det pada medanMagnet merasakan gaya sebesar 8,0x10-14 N menuju Barat ketika bergerak vertikal ke bawah. Ketika bergerakHorizontal 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 10-19C)

10,0det)/100,5)(106,1(

100,8619

14

mCN

qvFB

PenyelesaianKarena 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.

Medan magnet yang disebabkan oleh kawatlurus

Medan magnet B pada titik di dekat kawat lurus yangpanjang berbanding lurus dengan arus I pada kawatdan berbanding terbalik terhadap jarak r dari kawat;

rIB

2

0

Nilai konstanta µ0 yang disebut permaebiliteas ruanghampa, adalah µ0 = 4π x 10-7 T . m/A.

Contoh

Kawat dinding sebuah gedung membawa arus dc sebesar25A keatas. Berapa medan magnet pada titik 10cmdi utara kawat ini?

penyelesaian:

Tm

AAmTrIB 5

70 100,5

)10,0)(2()25)(/.104(

2

Gaya antara dua kawat pararel

LII

lF 210

2

L = jarak antara kawatl = 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

Nm

mAAmTF 33

27

105,8)100,3(

)0,2()0,8)(/.100,2(

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.