MAGNETISME (1)

• Tahun 1926 de Maricout melakukan studi tentang magnet dan mengamati adanya sepasang kutub pada benda magnet. Kutub-kutub ini kemudian dinamakan dengan “kutub utara” dan “kutub selatan”. Jika kutub yang sejenis (utara dengan utara atau selatan dengan selatan) didekatkan maka akan saling menolak, dan sebaliknya jika kutub yg berlainan jenis didekatkan akan saling menarik.

• Gaya saling-tolak dan saling-tarik pada magnet, serupa dengan gaya Coulomb dalam Elektrostatik.

Listri k Menghasilkan Magnet

1. Pendahuluan

Saling menolak

S U

U S

Saling menarik

S U

U S

• Pasangan kutub ini dikenal dengan istilah dipole magnet (di = dua, pole = kutub). Sedangkan di dalam magnet tidak (belum) ditemukan kutub tunggal / monopol (utara saja atau selatan saja), berbeda dengan listrik yang memiliki monopol (muatan positif saja atau muatan negatif saja)

• Sebagaimana pada muatan listrik, sebuah dipol magnet (yg merupakan satuan terkecil magnet) memiliki medan magnet yg arahnya dari kutub utara menuju kutub selatan, hal ini mirip seperti pada muatan listrik positif dimana medan listrik mengarah keluar menjauhi muatan dan pada muatan negatif sebaliknya.

S US

US

US U

Dalam Magnet Tidak Terdapat Unipolar(satu kutub terpisah) Seperti Dalam Listrik

2. Sumber-Sumber Medan Magnet : Arus dan Muatan Listrik Dapat Menghasilkan Medan Magnet

• Medan magnet dapat dihasilkan dari suatu muatan listrik q yg bergerak dengan kecepatan v. Medan magnet yg dihasilkan pada jarak r dari muatan bergerak q adalah :

2.1 Medan Magnet Dari Suatu Muatan Bergerk

μo q ( v x ŕ )B = ---------------- 4¶ . r2

μo = Konstanta permeabilitas udara yg besarnya : 4¶ x 10-7 N/A2

r = Jarak dari muatan terhadap titik dimana medan magnet diukur

ŕ = Vektor satuan arah tegak lurus permukaan perkalian vektor v & r

Arah B menembus bid. kertas

v r

ø q

Arah Medan Magnet Yang Dihasikan Dari

Sebuah Muatan Listrik Yang Bergerak

• Karena medan magnet dapat timbul pada muatan yang bergerak, maka dapat dipastikan bahwa kawat berarus listrik akan menimbulkan medan magnet, hal ini karena arus merupakan muatan listrik yang bergerak

• Hal ini pertama kali diamati oleh HC. Oerted pada tahun 1820 ketika mengamati jarum kompas yg bergerak karena pengaruh kawat berarus listrik

• Arah medan magnet dapat dilihat melalui aturan-tangan-kanan. Aturan-tangan-kanan berarti : jika empat jari tangan kanan kita mengepal dan ibu jari menunjukkan arah arus listrik pada kawat, maka keempat jari yg mengepal tersebut menunjukkan arah medan magnet disekitar kawat berarus

• Besarnya medan magnet bergantung dari bentuk kawat berarus dan dapat dihitung dengan menggunakan hukum Biot-Savart :

• Untuk kawat berarus, dapat menggunakan persamaan (1) dengan menggantikan qv pada persamaan (1) dengan suatu elemen arus Idl, karena keduanya identik, sehingga diperoleh :

2.2 Medan Magnet Disekitar Kawat Berarus Listrik

• Salah satu contoh penggunaan paling sederhana adalah pada kawat lurus :

μo q ( v x ŕ )B = ---------------- 4¶ . r2

Persamaan (1)

μo dl x ŕ B ( P ) = ----- I ∫ -------- 4¶ r2

r = Jarak suatu titik dgn kawat berarusdl = Elemen panjang kawatl = Arus listrik (konstan)

ø r

B z ø

dl I

Kawat lurus berarus menimbulkan B yang arahnya melingkar menurut aturan

tangan kanan

Persamaan (2)Dikenal sebagai :

HUKUM BIOT-SAVART

Aturan Tangan Kanan l

• Pada gambar : dl x r akan menghasikan dl sin ø atau dl cos ø dan l = z tan ø sehingga :

• Karena itu medan magnet sejauh z dari kawat berarus listrik :

zdl = --------- dan z/r = cos ø0

cos 2 ø

1 cos2 ø Atau --------- = ---------- r2 z2

μo . I ø2 cos2 ø zB = -------- ∫ -------- --------- cos ø. d.ø 4 . ¶ ø1 z2 cos2 ø

μo . I B = ---------- ( sin ø2. + sin ø1 ) 4 . ¶ . z

Persamaan (3)

• Jika menganggap panjang kawat sangat panjang dibanding jarak titik dimana, diukur medan magnet (z) maka kawat dapat dianggap tak terhingga dibanding z, shg :

ø1 = ¶/2 dan ø2 = +¶/2

• Seringkali dihadapi kawat yg dibentuk melingkar, untuk kawat yg dibentuk lingkaran, maka medan magnet di pusat lingkaran adalah :

μo . I B = ----------- 2 . ¶ . z

Persamaan (3) dapat didekati oleh :

2.3 Kawat Listrik Berarus Listrik

Medan Magnet Dipusat Lingkungan

μo dl x ŕB = -------- . I ∫ -------- 4 . ¶ r2

• Maka medan magnet dari sebuah lingkaran kawat berarus listrik dipusat lingkaran adalah :

• Solenoida adalah induktor yg terdiri dari gulungan kawat yg didalamnya dimasukkan sebuah batang besi berbentuk silinder, dengan tujuan memperkuat medan magnet yg dihasilkannya seperti gambar-1 dibawah. Solenoida digunakan dalam banyak perangkat elektronika seperti bel pintu atau pengeras suara. Secara skematik bentuk dari Solenoida gambar-2 dibawah, dimana Solenoida terdiri dari n buah lilitan kawat berarus listrik I, medan magnet yg dihasilkan memiliki arah seperti gambar, dimana kutub utara magnet mengikuti aturan tangan kanan 1.

μo 2 . ¶ ¶B (pusat) = -------- . I --------- 4 . ¶ r2

2.4 Solenoida

• Kuat medan magnet untuk Solenoida dengan jumlah lilitan persatuan panjang l adalah :

Gambar-1

Solenoida Dengan Inti Besi

Solenoida Dengan Banyaknya Lilitan n

B = μo . n . I

U S

I Gambar-2

SELAMAT BELAJAR