ABSTRAK

BAB I

PENDAHULUAN

A. Latar Belakang

Magnet berasal dari kata magnesia, yaitu sebuah nama kota kuno

yang sekarang bernama Manisa di wilayah barat Turki, dimana sekitar

2500 tahun lalu kota ini telah ditemukan batu-batuan yang dapat menarik

partikel-partikel besi. Sekarang kita mengenal berbagai magnet buatan,

baik yang bersifat permanen maupun yang bersifat sementara.

Seperti halnya listrik, magnet juga dapat menimbulkan suatu

medan yang disebut medan magnetic, yaitu suatu ruang disekitar magnet

yang masih terpengaruh gaya magnetic. Pada tahun 1269, berdasarkan

hasil eksperimen, Pierre de Maricourt menyimpulkan bahwa semua

magnet bagaimanapun bentuknya terdiri dari dua kutub, yaitu kutub utara

dan kutub selatan.Kutub-kutub magnet ini memiliki efek kemagnetan

paling kuat di bandingkan bgian magnet lainnya. Bentuk medan magnet

dapat diamati dengan menabuurkan serbuk besi secara merata di atas

karton yang bagian bawahnya diberi sebuah magnet batang. Sedangkan

arah medan magnet didefinisikan sebagai arah yang ditunjukkan oleh

kutub utara megnet jarum ketika ditempatkan di sekitar magnet. Dengan

demikian, secara sederhana medan magnetic dapat dinyatakan dengan

garis-garis khayal yang keluar dari kutub utara dan masuk ke kutub selatan

yang disebut garis-garis medan magnetic atau garis-garis gaya magnetic.

Medan magnetic selain ditimbulkan oleh arus listrik dalam suatu

penghantar baik pada penghantar lurus, penghantar melingkar, maupun

pada kumparan.

B. Rumusan MasalahBerdasarkan latar belakang diatas, dapat ditulis rumusan masalah sebagai berikut :1. Bagaimana

C. Tujuan Percobaan1. Menyelidiki pengaruh kuat arus dan jarak terhadap besar magnet

induksi yang timbul.

2. Menyelidiki arah medan magnet induksi di sekitar kawat berarus.

D. Hipotesis

BAB II

KAJIAN TEORI

A. Magnet dan Medan Magnet

Sebuah magnet memiliki dua ujung atau kutub yang disebut kutub,

dimana efek magnet paling kuat. Ketika magnet digantung dengan benang,

ternyata salah satu kutub akan selalu menunjuk ke utara sedangkan kutub

satunya menunjuk arah selatan kutub yang mengarah ke utara disebut kutub

utara sedangkan kutub yang menunjukkan arah selatan disebut kutub selatan.

Dua magnet ketika didekatkan maka masing–masing magnet akan

memberikan gaya satu dengan yang lainnya. Jika kutub yang sama saling

didekatkan maka akan timbul gaya tolak menolak dan sebaliknya jika kutub

yang didekatkan berbeda maka akan saling tarik menarik. Tetapi hal ini tidak

sama dengan gaya yang pada muatan listrik, salah satu hal yang membedakan

jika muatan listrik negatif dan positif dapat dipisahkan sedangakan dengan

mudah, sedangkan jika magnet dipotong–potong tetap akan mendapatkan

kutub utara dan selatan tidak dapat dipisahkan,

(a) (b)

Gambar 1: (a) kutub–kutub magnet yang sama akan tolak–menolak dan yang

tidak sama akan tarik–menarik; (b) Sebuah magnet yang dipotong tidak akan dapat

memisahkan kedua kutubnya, setiap potongnya akan memiliki kutub utara dan

selatan

Gaya yang diberikan satu magnet terhadap yang lainnya dapat

dideskripdikan sebagai interaksi antara suatu magnet dan medan magnet dari

yang lain. Sama halnya pada medan listrik pada medan magnet kita juga

dapat menggambarkan garis – garis medan magnet. Arah medan magnet pada

suatu titik bisa didefinisikan sebagai arah yang ditunjuk kutub utara sebuah

jarum kompas ketika diletakkan dititik tersebut.

Gambar 2: Garis – garis medan magnet

Berdasarkan gambar diatas dapat dilihat bahwa garis – garis tersebut

selalu menunjuk dari kutub utara menuju kutub selatan magnet (kutub utara

jarun kompas tertarik ke kutub selatan magnet). Kita dapat mendifinisikan

medan magnet di sembarang titik sebgai vektor yang dinyatakan dengan

simbol B. Besarnya B dapat didefinisikan dalam momen yang diberikan pada

jarum kompas ketika membentuk sudut tertentu terhadap medan magnet.

B. Medan Magnet yang Disebabkan oleh Kawat Lurus

Pada tahun 1820 Hans Christian Oersted menemukan bahwa ketika jarum

kompas didekatkan kawat listrik maka jarum akan menyimpang. Apa yang

ditemukan Oersted adalah bahwa arus listrikdapat menghasilkan medan

magnet.

Medan magnet yang disebabkan oleh arus listrik pada kawat lurus yang

panjang adalah sedemikian sehingga garis–garis medan magnet merupakan

lingkaran dengan kawat tesebut sebagai pusatnya.

Gambar 3: Arah arus listrik dengan garis – garis medan magnet disekitarmya

sesuai dengan kaidah tangan kanan yaitu ibu jari menunjukkan arah arus dan tangan

yang melingkar merupakan arah medan magnet.

Kuat medan pada suatu titik akan lebih besar jika arus yang mengalir

pada kawat dan medan akan lbih kecil apabila arus yang mengalir lebih kecil.

Eksperimen yang teliti menunjukkan bahwa medan magnet B pada titik

didekat kawat lurus yang panjang berbanding lurus dengan I pada kawat dan

berbanding terbalik terhadap jarak r dari kawat:

B∝ Ir

Hubungan ini akan valid selama r, jarak tegak lurus ke kawat, jauh lebih

kecil dari jarak ke ujung – ujung kawat. Sehingga untuk menghitung besar

medan magnet disekitar kawat dapat dihitung dengan menggunakan

persamaan:

B=µ0 . I

2 π . r

Keterangan: B = medan magnet

µo = permeabilitas ruang hampa (4π.0-7 T)

r = jarak dari kawat

C. Medan Magnet Akibat Adanya Arus dalam Selenoida

Selenoida digunakan untuk menghasilkan medan magnet kuat, seragam

dalam daerah yang dikelilingi oleh kumparannya. Perannya dalam magnet

hampir sama seperti kapasitor pada elektrostatik. Setiap kumparan

menghasilkan medan magnet dan medan total dalam selenoida merupakan

jumlah medan – medan yang disebabkan oleh setiap loop arus.

Gambar 4: medan magnet pada kumparan selenoida

Untuk menghitung besarnya medan magnet yang ada disekitar kumparan

dapat menggunakan persamaan sebagai berikut:

B=μo. N . I

dengan: B = medan magnet

µo = permeabilitas ruang hampa (4π.10-7 T)

N = jumlah lilitan/kumparan

I = arus listrik

Dalam hal ini perlu diperhatikan bahwa B hanya bergantung pada jumlah

loop persatuan panjang, N dan arus I. Medan tidak bergantung pada posisi

didalam selenoida, sehingga B seragam. Hal ini hanya berlaku untuk

selenoida tak hingga, tetapi merupakan pendekatan yang baik untuk titik –

titik yang sebenarnya yang tidak dekat ke ujung.

BAB III

RANCANGAN PERCOBAAN

A. Alat dan bahan

No. Nama Alat/Bahan Spesifikasi Jumlah

1. Baterai 1,5 Volt 2

2. Kabel penghubung 3, dengan penjepi buaya 1

3. Kawat tembaga L = 1m, d = 1 mm 1

4. Kompas Kecil 4

5. HP Android/WP Ada aplikasi magnetometer 1

6. Serbuk besi Halus -

7. Paku - 1

8. Kertas HVS - 1

9. Mistar - 1

B. Rancangan Percobaan Percobaan pertama

- - - -

Kertas HVSSerbuk besi

Percobaan kedua

Percobaan ketiga

C. Variabel Percobaan Pertama

Variabel manipulasi : Jumlah lilitan

Variabel respon : Kuat medan Magnet

Variabel kontrol : Sumber teganagan

Percobaan Kedua

Variabel manipulasi : Jarak kompas ke kawat berarus

Variabel respon : Arah kuat medan magnet

Variabel kontrol : Sumber tegangan

Percobaan Ketiga

Variabel manipulasi : Jarak magnetometer ke kawat berarus

Variabel respon : Sudut dan besar medan magnet

Variabel kontrol : Sumber teganagan

D. Langkah Percobaan Menyelidiki pengaruh medan magnet di sekitar paku yang dililiti kawat

tembaga.

1. Melilitkan kawat solenoida pada paku.

2. Menghubungkan kedua ujung kawat solenoida pada baterai

dengan menggunakan penjepit buaya.

3. Mendekatkan paku yang telah dililiti solenoida pada serbuk besi.

4. Mengamati perubahan yang terjadi dan mencatat hasilnya dalam

bentuk tabel.

5. Mengulangi sebanyak 3 kali percobaan dengan memanipulasi

jumlah lilitan kawat solenoida.

Menyelidiki pengaruh kawat tembaga terhadap arah kompas

1. Menghubungkan baterai dengan kawat tembaga menggunakan

penjepit buaya.

2. Mendekatkan kawat tembaga pada 4 kompas tepat di titik pusat

dengan mengatur jarak tiap kompas dari titik pusatnya.

3. Mengamati perubahan yang terjadi dan mencatat hasilnya dalam

bentuk tabel.

4. Mengulangi percobaan sebanyak 3 kali dengan memanipulasi

jarak kompas terhadap titik pusat.

Menyelidiki pengaruh kuat arus dan jarak terhadap besar magnet

induksi

1. Menghubungkan baterai dengan menggunakan penjepit buaya.

2. Kemudian menjepitkan/menghubungkan kawat tembaga pada

kedua ujung penjepit buaya yang telah dihubungkan dengan

baterai, Setelah itu memastikan bahwa rangkaian telah terhubung

dengan benar.

3. Mengkalibrasi magnetometer

4. Mendekatkan kawat tembaga pada magnetometer dengan jarak

tertentu menggunakan mistar.

5. Mengamati perubahan yang terjadi pada magnetometer dan

mencatat hasilnya dalam bentuk tabel.

6. Mengulangi langkah-langkah di atas sebanyak 3 kali dengan

memanipulasi jarak kawat tembaga terhadap magnetometer.

BAB IV

DATA DAN ANALISIS

A. Data

Berdasarkan praktikum yang telah kami lakukan diperoleh data sebagai

berikut:

A. DATA

Percobaan ke

Jumlah lilitan Jari-jari(R±...) cm

1. 10 4

2. 20 8

3. 30 12

Arah Arus

Percobaan ke

Jarak(S±...)cm

Medan Magnet

Arus Medan Magnet

Positif 1. 0,5 √ Searah jarum jam

2. 1,0 √ Searah jarum jam

3 1,5 - -

Negatif 1. 0,5 √ Searah jarum jam

2. 1,0 √ Searah jarum jam

3. 1,5 - -

Percobaan ke

Jarak(S±...)cm

Besar Medan Magnet(B±...) T

1. 0,5

2. 1,0

3. 1,5

ANALISIS

Berdasarkan praktikum yang telah kami lakukan tentang induksi magnet

oleh kawat berarus listrik diperoleh data seperti pada tabel tersebut di atas.

Dalam praktikum kami melakukan tiga percobaan yaitu pengaruh kuat arus dan

jarak terhadap magnet induksi yang timbul, pengaruh arah kompas di sekitar

kawat tembaga, dan pengaruh kawat berarus yang menghasilkan medan magnet

pada aplikasi magnetometer.

Pada percobaan pertama, alat dan bahan dirangkai seperti yang terdapat

pada rangkaian percobaan.Paku yang telah diberi lilitan diletakkan di atas

kertas dengan ditaburi serbuk besi sampai pada jarak-jarak hingga medan

magnet semakin kecil.

Pada percobaan kedua, alat dan bahan dirangkai seperti yang terdapat

pada rangkaian percobaan. Dua buah baterai disusun pada tempatnya kemudian

dihubungkan penjepit buaya. Kawat tembaga dihubungkan dengan rangkaian

tersebut menggunakan penjepit buaya tetapi sebelum itu, diamplas dulu agar

kuat arus yang mengalir dapat sempurna. Kawat yang telah diberi perlakuan

tersebut diletakkan di tengah kertas. Kompas diletakkan diatas kertas dengan

jarak-jarak tertentu. Arah kompas akan bergerak sesuai dengan arah medan

magnetnya.

Pada tabel data pertama dapat diketahui bahwa jumlah lilitan

mempengaruhi besarnya medan magnet. Lingkaran di bawah paku memiliki

diameter sangat besar ketika jumlah lilitan paling banyak yaitu 30 lilitan.

Sedangkan diameter lingkaran yang sangat kecil ketika jumlah lilitan hanya

sedikit yaitu 10 lilitan. Pada percobaan paku tidak disentuh dengan tangan

ketika didekatkan dengan serbuk besi. Tetapi paku ditancapkan di atas kertas

dengan tujuan agar tidak teraliri oleh elektron yang berada di tangan praktikan.

Pada percobaan kedua, yaitu pengaruh arah 4 kompas yang didekatkan

dengan kawat tembaga yang dialiri listrik dari sumber tegangan sebanyak 2

baterai. Baterai mempunyai fungsi yang sama dengan beberapa percobaan di

atas yaitu sebagai penyedia tegangan agar kuat arus dapat mengalir pada kawat

tembaga. Setelah kawat telah teraliri oleh arus listrik maka didekatkan dengan

4 kompas yang disusun mengitari kawat tembaga. Tetapi sebelum didekatkan

dengan kawat tembaga kompas dikalibrasi hingga arah jarumnya menunjukkan

north dan south dengan konstan.

Pada tabel data kedua di atas diperoleh bahwa jarum 4 kompas bergerak

dengan arah yang berbeda ketika kawat tembaga didekatkan dengan kompas.

Ketika jarak kompas 1,5 cm dari kawat berarus, maka jarum kompas yang

bergerak tidak. Tetapi jika dibandingkan dengan jarak kompas hingga 0,5 cm,

3 jarum kompas yang bergerak semuanya. Sehingga jarak kompas

mempengaruhi pergerakan arah jarum kompas yang menunjukkan bahwa

semakin dekat jarak kawat tembaga dengan kompas, maka hanya sedikit

jumlah kompas yang terpengaruh. Tetapi jika semakin jauh jaraknya kawat

tembaga dengan kompas, maka jarum kompas akan bergerak semua.

Pada percobaan ketiga, alat dan bahan dirangkai seperti yang terdapat

pada rangkaian percobaan. Dua buah baterai disusun pada tempatnya kemudian

dihubungkan penjepit buaya. Kawat tembaga dihubungkan dengan rangkaian

tersebut menggunakan penjepit buaya tetapi sebelum itu, diamplas dulu agar

kuat arus yang mengalir dapat sempurna. Kemudian kawat tembaga didekatkan

pada jarak tertentu dengan magnetometer.

Pada magnetometer menunjukkan hasil medan magnet yang dihasilkan

akibat pengaruh kawat tembaga yang didekatkan dengan jarak tertentu.

Magnetometer yang digunakan dalam satuan µT karena taraf ketelitian alat (B

± 1) µT. Pada arah jarum yang ditunjukkan oleh magnetometer merupakan

arah medan magnet yang dihasilkan. Medan magnet untuk masing-masing

kondisi yang dihasilkan yaitu ke arah kanan dan ke arah kiri atau searah jarum

jam atau berlawanan dengan jarum jam.

Besar kuat arus juga dapat dihitung dengan menggunakan persamaan

matematismedan magnet, sehingga didapatkan rumus seperti di bawah ini:

B=µ o . I2 π .r

I=2 π . r . Bµ o

I= r . B

2.10−7

Keterangan:

µo=4 π .10−7 T.m/A

B. DISKUSIPada percobaan tentang pengaruh arah medan magnet di sekitar

kawat berarus listrik yang dililiti oleh kawat dihasilkan bahwa sebuah

kawat yang dililitkan pada paku yang dialiri arus listrik akan menghasilkan

medan magnet. Hal tersebut dapat diketahui dengan memberikan serbuk

besi pada kertas di sekitar paku yang telah dililiti. Tetapi paku tidak boleh

dipegang oleh tangan karena tangan mengandung elektron yang

mempengaruhi besar kuat arus yang mengalir. Pada percobaan kami,

diketahui bahwa lilitan yang berjumlah 10 memiliki daerah medan magnet

lebih kecil dibandingkan dengan jumlah lilitan 30. Hal tersebut

ditunjukkan dari besar diameternya yang lebih kecil. Pada jumlah lilitan

yang sangat banyak yaitu 30 lilitan daerah medan magnetnya paling besar,

karena diameternya paling besar. Hasil tersebut telah sesuai dengan teori

matematisnya, nilai kuat arus yang mengalir tetap, yaitu:

B=μo. N . I

Berdasarkan rumus matematis di atas dapat diketahui bahwa besar medan

magnet sebanding dengan jumlah lilitan pada paku. Jika jumlah lilitan

banyak maka medan magnet besar, jika jumlah lilitan sedikit maka medan

magnet kecil. Berdasarkan teori tersebut, hasil praktikum kami telah sesuai

dengan teori.

Pada percobaan ketiga yaitu tentang pengaruh arah kompas di sekitar

kawat tembaga dengan menggunakan 4 buah kompas yang didekatkan

pada jarak tertentu. Hasil pada tabel data menunjukkan bahwa pergerakan

arah kompas tidak terlalu mencolok jika jarak antar kompas diletakkan 1,0

cm mengitari kawat tembaga. Hanya 3 buah kompas yang bergerak searah

jarum jam, sedangkan 1 kompas jarumnya tetap mengarah di kutub north.

Hal berbeda terlihat pada jarak antar kompas yaitu 1,5 cm terlihat bahwa

tidak ada kompas jarumnya bergerak searah jarum jam.

Tabel Negatif Kurang Paham

Berdasarkan hasil data tersebut, jika dihubungkan secara teori kurang

benar. Teori menunjukkan bahwa pada saat arus listrik yang mengalir dalam

penghantar diperbesar, ternyata kutub utara jarum kompas menyimpang lebih

jauh. Hal ini berarti semakin besar arus listrik yang digunakan semakin besar

medan magnetik yang dihasilkan. Sehingga dapat diketahui bahwa medan

magnet sebanding dengan kuat arus listrik dan berbanding terbalik dengan

jarak.

Jadi, dapat diketahui bahwa gambar kompas yang kami peroleh dalam

percobaan kurang benar. Pada jarak antar kompas kecil, maka

penyimpangan jarum kompas juga kecil sedangkan pada jarak antar

kompas besar, maka penyimpangan jarum magnet besar. Rumus

matematis mengharuskan berbanding terbalik antara jarak antar kompas

dengan penyimpangan jarum kompas. Hal tersebut disebabkan kesalahan

praktikan dalam menempatkan kompas tidak sesuai dengan posisi yang

benar. Selain itu, pada saat mengkalibrasi kompas, jarum kompas tidak

ditunggu hingga berhenti untuk dilakukan percobaan.

BAB V

PENUTUP

A. Kesimpulan

Berdasarkan hasil pembahasan tersebut, dapat disimpulkan bahwa:

1. Kuat arus dan jarak serta beda potensial antara kawat dan magnometer

mempengaruhi derajat simpangan jarum magnometer.

2. Dari percobaan yang telah kami lakukan hasilnya sesuai dengan teori,

yaitu semakinbanyak jumlah lilitan maka jari-jari semakin panjang atau

besar..

3. Arah medan magnetik berdasarkan praktikum yaitu ke baratlaut karena

arah arus mengalir dari utara ke selatan, sudut simpangan semakin jauh

jika jarak kawat dengan kompas semakin dekat, dan juga semakin besar

arus, maka semakin besar sudut simpangannya.

B. Saran

1. Diharapkan adanya percobaan lanjutan atau percobaan kembali untuk

mendapatkan hasil praktikum yang lebih teliti.

2. Diharapkan hasil praktikum ini dapat bermanfaat bagi pembaca.