1

1. Induksi Medan magnet disekitar arus listrik (Percobaan Oersted)Percobaan OERSTED : Di atas jarum kompas yang seimbang dibentangkan seutas kawat, sehingga kawat itu sejajar dengan jarum kompas. jika kedalam kaewat dialiri arus listrik, ternyata jarum kompas berkisar dari keseimbangannya.

Kesimpulan : Disekitar arus listrik ada medan magnet.

Cara menentukan arah perkisaran jarum.a. Bila arus listrik yang berada anatara telapak tangan kanan dan jarum magnet mengalir dengan arah dari pergelangan tangan menuju ujung-ujung jari, kutub utara jarum berkisar ke arah ibu jari.

b. Bila arus listrik arahnya dari pergelangan tangan kanan menuju ibu jari, arah melingkarnya jari tangan menyatakan perkisaran kutub Utara.

Pola garis-garis gaya di sekitar arus lurus.Pada sebidang karton datar ditembuskan sepotong kawat tegak lurus, di atas karbon ditaburkan serbuk besi menempatkan diri berupa lingkaran-lingkaran yang titik pusatnya pada titik tembus kawat.

Kesimpulan : Garis-garis gaya di sekitar arus lurus berupa lingkaran-lingkaran yang berpusatkan pada arus tersebut.

Cara menentukan arah medan magnetBila arah dari pergelangan tangan menuju ibu jari, arah melingkar jari tangan menyatakan arah medan magnet.

Induksi magnetik di sekitar arus lurus.

Besar induksi magnetik di titik A yang jaraknya a dari kawat sebanding dengan kuat arus dalam kawat dan berbanding terbalik dengan jarak titik ke kawat.

B = .

dimana,

B dalam W/m2I dalam Ampere

a dalam meterKuat medan dititik H = = =

mr udara = 1

Jika kawat tidak panjang maka harus digunakan Rumus :

Induksi Induksi magnetik di pusat arus lingkaran.

Titik A berjarak x dari pusat kawat melingkar besarnya induksi magnetik di A dirumuskan :

Jika kawat itu terdiri atas N lilitan maka :

B = . atau B = .

Induksi magnetik di pusat lingkaran.

Dalam hal ini r = a dan a = 900Besar induksi magnetik di pusat lingkaran.

B = .

B = dalam W/m2.

I = dalam ampere.

N = jumlah lilitan.

a = jari-jari lilitan dalam meter.

Arah medan magnetik dapat ditentukan dengan aturan tangan kanan.

Jika arah arus sesuai dengan arah melingkar jari tangan kanan arah ibu jari menyatakan arah medan magnet.

SolenoideSolenoide adalah gulungan kawat yang di gulung seperti spiral.

Bila kedalam solenoide dialirkan arus listrik, di dalam selenoide terjadi medan magnet dapat ditentukan dengan tangan.

Gambar :

Besar induksi magnetik dalam solenoide.

Jari-jari penampang solenoide a, banyaknya lilitan N dan panjang solenoide 1. Banyaknya lilitan pada dx adalah : atau n dx, n banyaknya lilitan tiap satuan panjang di titik P.

Bila 1 sangat besar dibandingkan dengan a, dan p berada di tengah-tengah maka a1= 0 0 dan a2 = 180 0Induksi magnetik di tengah-tengah solenoide :

Bila p tepat di ujung-ujung solenoide a1= 0 0 dan a2 = 90 0

ToroidaSebuah solenoide yanfg dilengkungkan sehingga sumbunya membentuk lingkaran di sebut Toroida.

Bila keliling sumbu toroida 1 dan lilitannya berdekatan, maka induksi magnetik pada sumbu toroida.

n dapat diganti dengan

N banyaknya lilitan dan R jari-jari toroida.Hukum Biot SavartSebuah kawat apabila dialiri oleh arus listrik akan menghasilkan medan

HYPERLINK "http://www.upscale.utoronto.ca/GeneralInterest/Harrison/Flash/EM/LightWave/Wave.html" magnet yang garis-garis gayanya berupa lingkaran-lingkaran yang berada di sekitar kawat tersebut. Arah dari garis-garis gaya magnet ditentukan dengan kaidah tangan kanan (apabila kita menggenggam tangan kanan ibu jari sebagai arah arus listrik sedang keempat jari yang lain merupakan arah medan magnet) - (Hk. Oersteid).

Kuat medan magnet di suatu titik di sekitar kawatberarus listrik disebut induksi magnet (B).

Besar Induksi maget (B) oleh Biot dan Savart dinyatakan :

Berbanding lurus dengan arus listrik (I)

Berbanding lurus dengan panjang elemen kawat penghantar ()

Berbanding terbalik dengan kuadrat jarak antara titik itu ke elemen kawat penghantar

Berbanding lurus dengan sinus sudut antara arah arus dan garis penghubung titik itu ke elemen kawat penghantar

Secara matematis untuk menentukan besarnya medan magnet disekitar kawat berarus listrik digunakan metode kalkulus. Hukum Biot Savart tentang medan magnet disekitar kawat berarus listrik adalah

Keterangan: dB = perubahan medan magnet dalam tesla ( T ) k = o = permeabilitas ruang hampa = i = Kuat arus listrik dalam ampere ( A ) dl = perubahan elemen panjang dalam meter (m) = Sudut antara elemen berarus dengan jarak ke titik yang ditentukan besar medan magnetiknya r = Jarak titik P ke elemen panjang dalam meter (m)

Secara umum, Hukum Biot Savart telah dijelaskan pada artikel yang lalu hukum-hukum dasar listrik, maka artikel kali ini akan menjelaskan lebih lanjut mengenai Hukum Biot Savart tersebut. Hukum ini memberikan nilai gaya yang dihasilkan berdasarkan interaksi antara medan magnet dan arus yang mengalir pada konduktor. Gaya elektromagnetik diperoleh dengan:

fo = B.l.i sin newton.....(1)

dengan,

B = kerapatan fluks, Wb/m2 (T)

l = panjang konduktor, m

i = arus yang mengalir pada konduktor, A

= sudut antara arah arus dengan arah medan magnet.

Arah gaya yang dihasilkan tegak lurus dengan arus dan medan magnet. Pada mesin listrik, medan magnet bersifat radial pada celah udara, artinya konduktor dan medan magnet tegak lurus satu sama lain dan = 900.

fo = Bli newton..... (2)

Pada Gambar 1(a), B menunjukkan kerapatan fluks dari medan magnet asal. Adanya konduktor yang mengaliri arus menimbulkan medan magnet baru. Medan asal dan medan yang menggabungkan konduktor untuk menghasilkan medan baru ditunjukkan pada Gambar 1(b). Medan yang dihasilkan berubah di sekitar konduktor, kerapatan fluks yang dihasilkan menjadi besar di satu sisi dan kecil di sisi lainnya sehingga menimbulkan adanya gaya elektromagnetik dengan arah seperti yang ditunjukkan pada gambar.

Gambar 1a, 1b dan 1c.

Pada kondisi peningkatan kerapatan fluks di satu sisi sama nilainya dengan penurunan di sisi lainnya, besarnya gaya elektromagnetik diperoleh melalui Persamaan 2.Ketika arah arus dan arah medan magnet dibalik, arah gaya yang bekerja pada konduktor juga berubah. Namun, jika arah arus dan medan magnet diubah, arah gaya yang dihasilkan tidak berubah. Gambar 1(c) menunjukkan pengaruh perubahan pengubahan arus ketika arah medan diubah. Jelas bahwa pada kondisi tersebut arah gaya berubah.

Gambar 2. atraksi dan repulsi.

Hukum Biot Savart dapat diterapkan untuk mengukur gaya antara dua arus yang mengalir pada konduktor. Gambar 2 menunjukkan arus paralel pada konduktor l dipisahkan oleh jarak D dan berada pada permeabilitas . Kedua arus disebut dengan I1 dan I2. pada Gambar 2(a), kedua arus mengalir dengan arah yang sama sementara pada Gambar 2(b) arus tersebut mengalir dengan arah yang berbeda. Medan magnet yang dihasilkan juga ditunjukkan. Jelas bahwa ketika konduktor mengaliri arus dengan arah yang sama, ada gaya tarik antara keduanya sementara bila arus yang mengalirinya berbeda arah terdapat gaya tolak diantara keduanya.

Nilai kerapatan fluks pada konduktor yang mengaliri arus I2 terhadap I sebesar:

Gaya elektromagnetik :

= newton....(3)Hukum Ampere

Untuk menghitung besar induksi magnetik yang dihasilkan oleh arus listrik yang menggunakan hukum Biot-Savart seringkali sulit dilakukan. Untuk bentuk-bentuk penghantar tertentu yang memiliki simetri, seperti garis lurud, toroida, dan selenoida, yang lebih mudah menghitung besar induksi magenetik dngan menggunakan hukum Ampere.

Misalkan kita memiliki suatu lengkungan tertutup C yang mengelilingi suatu kawat berarus i (Gambar ). Hukum Ampere menyatakan bahwa didalam vakum berlaku

Disini elemen integrasi dl diambil pada lengkungan tertutup C. Perkalian dot (titik), B. dl = B dl cos = B cos dl sehingga persamaan tersebut dapat ditulis dalam bentuk skalar

.................................... 1.1

= sudut antara arah induksi magnetik, B, dan arah elemen dl.

Untuk menentukan besar induksi magnetik di suatu titik yang berjarak a dari kawat lurus berarus i.

Pada gambar .... , arah elemen integrasi dl adalah menyinggung lingkaran dititik P. Arah induksi magnetik (B), juga menyinggung linkaran di titik P. Karena dl searah dengan B, maka sudut apit = 00 atau cos = cos 00 =1. dengan demikian, persamaan 1.1 menjadi

Titik-titik yang terletak pada lengkungan C memilki induksi magnetik (B) yang sama besar. Dengan kata lain, B adalah konstan sehingga dapat dikeluarkan dari tanda integral.

= keliling lengkungan C

= keliling lingkaran dengan jari-jari a

= 2a

_1334559677.unknown

_1334560132.unknown

_1334560185.unknown

_1334560057.unknown

_1334560110.unknown

_1334559998.unknown

_1334559606.unknown

_1334559072.unknown