1

MEDAN DAN GAYA MAGNETKEMAGNETAN

INSTITUT PERTANIAN BOGOR

DEPARTEMEN FISIKA

2

MAGNET• Sejarah kemagnetan mulai jauh lebih awal dengan

peradaban kuno di Asia. Ada daerah pada asiayang disebut Magnesia di mana ditemukan batu-batu yang bergerak saling tarik menarik. Batu-batuini disebut “magnet”

• Magnet mempunyai dua kutub yaitu :- kutub utara- kutub selatan(digunakan sebagai alat bantu navigasi = kompas)

3

S U U S

U S U S

U S S U

Tolak Menolak

Tarik menarik

Tolak Menolak

Kutub Magnet

4

Medan Magnet

Gerak mengorbit dan gerakspin elektron dalam atom menimbulkan medan magnet

+

-

v

S

S

U

U

Kombinasi kedua medanmagnet bisa saling menguatkanatau saling melemahkan danmenghasilkan medan magnet atom

5

Domain MagnetikPada besi medan magnet atomnyasangat kuat sehingga atom-atom besi yang berdekatan membentuk“domain magnetik” dengan medanmagnet yang cenderung searah

Tiap domain magnetik mengandungmilyaran atom.

Pada batang besi biasa arah-arah medan magnet dari domain-domain magnetik ini acak, sedangkan pada “besi sembrani”ada kecenderungan pada arah tertentu.

Domain-domain magnetik

6

ARUS LISTRIK MENGHASILKAN KEMAGNETAN

Hans Christian Oersted (1777-1851) menemukan bahwa ketikajarum kompas yang diletakkan didekat kawat ber-arus listrikternyata jarum menyimpang.

Gambar a. Garis-garis medandi sekitar arus listrik.Gambar b. Kaidah tangankanan untuk menentukan arahmedan magnet.

7

GAYA PADA ARUS LISTRIK OLEH MEDAN MAGNET

• Magnet memberikan gaya pada kawat pembawaarus

• Arah gaya (F) selalu tegak lurus terhadap araharus (I) dan juga tegak lurus terhadap medanmagnet (B).

F

U S

F

B U SB+ - - +

II

magnetmagnet

8

F = IlB sin θSatuan SI untuk medan magnet B adalah Tesla (T)

1T = 1N/A.m

GAYA PADA ARUS LISTRIK OLEH MEDAN MAGNET

l

I

θ

B

Contoh :Sepenggal kawat berarus 30A, panjang l=12cm, membentuksudut θ = 30o terhadap arahmedan magnet seragam 0,9T. Tentukan gaya pada kawattersebut!

9

GAYA PADA MUATAN LISTRIK YANG BERGERAK DI DALAM MEDAN

MAGNET

Bq V

F

= Menembus bidang (menjauhi kita)= keluar bidang (mendekati kita)

F = qvB sin θ

lintasan

Contoh : Sebuah proton ketika bergerakke bawah dengan laju 5x106

m/s mendapat gaya sebesar8x10-14 N ke barat. Ketikabergerak ke arah utara, ia tidakmerasakan gaya. Tentukanbesar dan arah medan magnet di daerah ini.

10

MEDAN MAGNET YANG DISEBABKAN OLEH KAWAT BERARUS

rIB o

πμ2

=

rB

Contoh : Berapakah besar medan magnet padajarak 10 cm dari kawat lurus yang dialiri arus 25A ? Permeabilitas ruanghampa μo = 4πx10-7 Tm/A

11

GAYA ANTARA DUA KAWAT PARALEL

LII

lF o 21

2πμ

=

•Contoh :Dua kawat pada kabel yang panjangnya 2m berjarak3mm dan membawamuatan arus dc 8A. Hitunggaya antara kedua kawattersebut!

12

APLIKASI-1 : GALVANOMETER

13

APLIKASI-2 : BEL LISTRIK

14

APLIKASI-3 : MOTOR DC

15

FLUKS MAGNETIK

B

A

α

αφ cosABB =A : luas permukaan loop

B : kuat medan magnet

α : sudut antara arahmedan B dan garis normal pada permukaan

Loop darikawatlogam

Besar fluks magnetik bervariasi denganmerubah harga A,B dan α

16

INDUKSI MAGNETIK

S U S U I

Perubahan fluks magnetik menyebabkan timbulnya gaya geraklistrik (ggl) induksi.

17

INDUKSI MAGNETIK

S U

I

tN m

ind ΔΔ

−=φε

Kumparan dengan 80 lilitanmemiliki jari-jari 5 cm dan hambatan30Ω. Berapakah besar perubahanmedan magnet (yang tegak lurusbidang kumparan) tiap sekonnyaagar menghasilkan arus sebesar 4A?

Jawab: 600/π T

dtdN m

indφε −=

18

Bagaimana memproduksi ggl bolak balik?

tABdt

dtABAB

t

Bind

B

ωωφε

ωαφωα

sin

coscos

=−=

===

A

α B

ω

Jika ada N lilitan

ttNABdt

dN Bind ωεωωφε sinsin 0==−=

19

SEKIAN