magnetostatik
DESCRIPTION
MAGNETOSTATIK. Umiatin, M.Si Jurusan Fisika UNJ. Medan Magnet. Magnet p ertamakali ditemukan dalam bentuk batuan (magnetite / Fe3O4 ) Hadir selalu dlm dua kutub, Utara dan Selatan - PowerPoint PPT PresentationTRANSCRIPT
![Page 1: MAGNETOSTATIK](https://reader036.vdokumen.com/reader036/viewer/2022081416/56813b5b550346895da44fb4/html5/thumbnails/1.jpg)
MAGNETOSTATIK
Umiatin, M.Si
Jurusan Fisika UNJ
![Page 2: MAGNETOSTATIK](https://reader036.vdokumen.com/reader036/viewer/2022081416/56813b5b550346895da44fb4/html5/thumbnails/2.jpg)
Medan Magnet
Magnet pertamakali ditemukan dalam bentuk batuan (magnetite / Fe3O4)
Hadir selalu dlm dua kutub, Utara dan Selatan Hubungan antara magnet dgn listrik mulai
ditemukan melalui percobaan Oersted (jarum kompas menyimpang disekitar kawat berarus)
Sementara hubungan antara listrik dgn magnet ditemukan oleh Faraday dan Joseph Henry
![Page 3: MAGNETOSTATIK](https://reader036.vdokumen.com/reader036/viewer/2022081416/56813b5b550346895da44fb4/html5/thumbnails/3.jpg)
Medan Magnet dan Gaya Magnet
Medan magnet bisa dihasilkan bahan magnet permanen dan oleh elektron yg bergerak.
Medan magnet B ditunjukkan arahnya oleh arah jarum kompas dan arahnya digambarkan dgn garis-garis medan magnet (keluar dari kutub utara masuk di kutub selatan)
![Page 4: MAGNETOSTATIK](https://reader036.vdokumen.com/reader036/viewer/2022081416/56813b5b550346895da44fb4/html5/thumbnails/4.jpg)
Medan magnet bisa dinyatakan dalam gaya magnet. Muatan yg bergerak di dalam medan magnet akan mengalami gaya magnet : Gaya magnet FB sebanding dgn muatan dan kecepatan
partikel arah gaya FB bergantung arah kecepatan partikel dan
arah medan magnet B Arah gaya tegak lurus terhadap kecepatan dan arah
medan magnet Besar gaya sebanding dengan harga sin , dimana
adalah sudut antara arah kecepatan dan medan magnet
FB = q V x B
Satuan Medan Magnet : Tesla (T) 1 T = 1 N/ (c m/s) = 1 N/ (A.m) 1 T = 104 Gauss
![Page 5: MAGNETOSTATIK](https://reader036.vdokumen.com/reader036/viewer/2022081416/56813b5b550346895da44fb4/html5/thumbnails/5.jpg)
Arah Gaya Magnet
![Page 6: MAGNETOSTATIK](https://reader036.vdokumen.com/reader036/viewer/2022081416/56813b5b550346895da44fb4/html5/thumbnails/6.jpg)
Contoh 1
Sebuah elektron dalam tabung televisi bergerak pada sumbu x dgn kecepatan 8 x 106 m/s. Pada tabung tersebut bekerja medan magnet dgn arah 60o terhadap sb x dan terletak pada bidang xy sebesar 0.25 T. Berapa besar dan kemana arah gaya magnet yg dialami elektron tsb?
![Page 7: MAGNETOSTATIK](https://reader036.vdokumen.com/reader036/viewer/2022081416/56813b5b550346895da44fb4/html5/thumbnails/7.jpg)
Gaya Magnet pada kawat berarus Medan magnet keluar bidang => titik Medan magnet masuk bidang => kros tanda
silang) Segmen kawat L, gaya pada satu muatan :
FB = q Vd x Btotal didalam kawat n A L :
FB = q Vd x B n A L
Karena I = n q Vd A
FB = I L x B L = vektor
![Page 8: MAGNETOSTATIK](https://reader036.vdokumen.com/reader036/viewer/2022081416/56813b5b550346895da44fb4/html5/thumbnails/8.jpg)
![Page 9: MAGNETOSTATIK](https://reader036.vdokumen.com/reader036/viewer/2022081416/56813b5b550346895da44fb4/html5/thumbnails/9.jpg)
misal, segmen ds sembarang arah :
dFB = I ds x B
Total gaya sepanjang kawat :
FB = I ab ds x B
![Page 10: MAGNETOSTATIK](https://reader036.vdokumen.com/reader036/viewer/2022081416/56813b5b550346895da44fb4/html5/thumbnails/10.jpg)
Momen pada loop berarus didalam medan magnet
Misal loop persegi : pada kawat 1 dan 3 F= 0 Pada 2 dan 4 : F = I aB dgn arah keluar
dan masuk Kedua gaya membentuk
momen : max= F2 b/2 + F4 b/2 = I a B b = I ab B = I A B Dimana A = luas Loop
![Page 11: MAGNETOSTATIK](https://reader036.vdokumen.com/reader036/viewer/2022081416/56813b5b550346895da44fb4/html5/thumbnails/11.jpg)
Bila arah B membentuk sudut terhadap
A: = F2 b/2 sin + F4 b/2 sin = I a B b/2 sin + I a B b/2 sin = I ab B sin = I A B sin = I A x B
Selanjutnya besaran IA didefinisikan sebagai momen magnetik
= I A
![Page 12: MAGNETOSTATIK](https://reader036.vdokumen.com/reader036/viewer/2022081416/56813b5b550346895da44fb4/html5/thumbnails/12.jpg)
Contoh
Sebuah koil berukuran 5 x 10 cm terdiri dari 25 lilitan. Koil tsb dialiri arus 0.5 A dan Berada pd medan magnet uniform sebesar 0.3 T. Tentukan :
Besar momen magnetiknya Besar torka yg dihasilkan
![Page 13: MAGNETOSTATIK](https://reader036.vdokumen.com/reader036/viewer/2022081416/56813b5b550346895da44fb4/html5/thumbnails/13.jpg)
Gerak partikel bermuatan didalam medan magnet
Sebuah partikel positif bermuatan q bergerak dalam medan magnet homogen B :
Partikel bergerak melingkar : Gaya magnetik = gaya centripetal FB = mv2/r q v B = m v2/r r = mv /(q B) m/q = B r/v
= v/r = qB/m = frekuenci angulerT = 2r/v = 2m/(qB)
![Page 14: MAGNETOSTATIK](https://reader036.vdokumen.com/reader036/viewer/2022081416/56813b5b550346895da44fb4/html5/thumbnails/14.jpg)
contoh
Sebuah elektron ditembakan pada medan magnet homogen. Dari keadaan diam elektron dipercepat dgn bedapotensial 350 kV. Bila elektron membentuk lingkaran dgn jari-jari 10 cm,Tentukan besar medan magnet! Tentukan juga frekuensi angularnya!
![Page 15: MAGNETOSTATIK](https://reader036.vdokumen.com/reader036/viewer/2022081416/56813b5b550346895da44fb4/html5/thumbnails/15.jpg)
Partikel bergerak di dlm medan magnet dan listrik
Partikel akan mengalami gaya magnet keatas : q V x B
Partikel akan mengalami gaya listrik kebawah : q E,
Jika setimbang : q v x B = q E => v = E/B
![Page 16: MAGNETOSTATIK](https://reader036.vdokumen.com/reader036/viewer/2022081416/56813b5b550346895da44fb4/html5/thumbnails/16.jpg)
Efek Hall
Pada konduktor yg dialiri arus listrik yg berada pada medan magnet akan terjadi defleksi (polarisasi) pembawa muatan sehingga muncul medan Hall
![Page 17: MAGNETOSTATIK](https://reader036.vdokumen.com/reader036/viewer/2022081416/56813b5b550346895da44fb4/html5/thumbnails/17.jpg)
Gaya magnet akan seimbang dgn gaya listrik yg dihasilkan :
q vd B = q EH Jika jarak separasi d : VH= EH d q vd B = q VH/dVH = vd B d
Karena I = n q vd A => vd= I/nqA
VH = I B d/ (nqA) karena A = t d = I B / (nq t) = RH IB/t
RH konstanta Hall RH = 1/ nq
![Page 18: MAGNETOSTATIK](https://reader036.vdokumen.com/reader036/viewer/2022081416/56813b5b550346895da44fb4/html5/thumbnails/18.jpg)
Medan Magnet (lanjutan)
![Page 19: MAGNETOSTATIK](https://reader036.vdokumen.com/reader036/viewer/2022081416/56813b5b550346895da44fb4/html5/thumbnails/19.jpg)
Hukum Biot -Savart
Biot dan savart menyelidiki besar medan db disekitar kawat berarus ds : Vektor db tegak lurus terhadap ds dan r Besar db berbanding terbalik dengan r2
Besar db sebanding dgn arus dn panjang ds Besar db sebanding dengan sin ,sudut antara ds dan r
Secara matematis hukum Biot-Savart:
Db = o I ds x r
4 r2
o = permeabilitas ruang hampa
= 4 x 10-7 T m/A
![Page 20: MAGNETOSTATIK](https://reader036.vdokumen.com/reader036/viewer/2022081416/56813b5b550346895da44fb4/html5/thumbnails/20.jpg)
Untuk keseluruhan panjang kawat :
Ada kemiripan dgn medan listrik tetapi ada perbedaannya: Arah medan Penyebabnya (muatan terisolasi)
![Page 21: MAGNETOSTATIK](https://reader036.vdokumen.com/reader036/viewer/2022081416/56813b5b550346895da44fb4/html5/thumbnails/21.jpg)
Contoh :
Tentukan besar medan magnet dititik P oleh kawat lurus berarus I yang berjarak a dari kawat sepanjang L!
![Page 22: MAGNETOSTATIK](https://reader036.vdokumen.com/reader036/viewer/2022081416/56813b5b550346895da44fb4/html5/thumbnails/22.jpg)
Menentukan arah medan magnet disekitar kawat ;
Aturan tangan kanan :
![Page 23: MAGNETOSTATIK](https://reader036.vdokumen.com/reader036/viewer/2022081416/56813b5b550346895da44fb4/html5/thumbnails/23.jpg)
Contoh 2
Sebuah loop berjari-jari R dialiri arus konstan sebesar I, tentukan medan magnet dititik P yang berjarak x dari sumbu pusat loop
![Page 24: MAGNETOSTATIK](https://reader036.vdokumen.com/reader036/viewer/2022081416/56813b5b550346895da44fb4/html5/thumbnails/24.jpg)
Gaya magnetik antar dua kawat konduktor Kawat 1 mengalami gaya oleh
karena medan magnet kawat 2 :
F1 = I1 L B2
Pada kawat dua menghasilkan medan B2 :
B2 = o I2 2a
Sehingga :
F1 = I1 L o I2 2a
Pada kawat 2 akan muncul gaya yg sama besar tetapi berlawanan arah
Arus searah tarik menarik, berlawanan tolak menolak
F= o o II11 I I22
L 2a
![Page 25: MAGNETOSTATIK](https://reader036.vdokumen.com/reader036/viewer/2022081416/56813b5b550346895da44fb4/html5/thumbnails/25.jpg)
Hukum Ampere Oersted menunjukkan
arah medan magnet disekitar kawat berarus
Arah medan magnet memutari kawat
Bila ds adalah lintasan dalam lingkaran dan dihitung B. ds maka :
B . ds = B ds = B 2a
= oI 2a 2a
B . ds = oI <= Hukum Ampere
![Page 26: MAGNETOSTATIK](https://reader036.vdokumen.com/reader036/viewer/2022081416/56813b5b550346895da44fb4/html5/thumbnails/26.jpg)
Integral garis dari B.ds pada suatu lintasan tertutup adalah sama dengan oI, dimana I adalah total arus yang dilingkupi oleh lintasan tersebut
![Page 27: MAGNETOSTATIK](https://reader036.vdokumen.com/reader036/viewer/2022081416/56813b5b550346895da44fb4/html5/thumbnails/27.jpg)
Medan magnetik pada toroid dan solenoid
Toroida
![Page 28: MAGNETOSTATIK](https://reader036.vdokumen.com/reader036/viewer/2022081416/56813b5b550346895da44fb4/html5/thumbnails/28.jpg)
B di Solenoid : Lemah diluar Kuat didalam Solenoid ideal
ditengahnya uniform Menyerupai magnet
batang
![Page 29: MAGNETOSTATIK](https://reader036.vdokumen.com/reader036/viewer/2022081416/56813b5b550346895da44fb4/html5/thumbnails/29.jpg)
Loop ampere memberikan : Lintasan 2,3,4 nol Lintasan1 ada nilainya
B.ds = oI N
B L = oI N
B = oI N/L
![Page 30: MAGNETOSTATIK](https://reader036.vdokumen.com/reader036/viewer/2022081416/56813b5b550346895da44fb4/html5/thumbnails/30.jpg)
Flux magnetik
Mirip dgn flux listrik :
B= B. dA
Untuk B uniform dan A datar :
B= B A cos
Satuan flux magnetik T.m2 atau weber (wb)
![Page 31: MAGNETOSTATIK](https://reader036.vdokumen.com/reader036/viewer/2022081416/56813b5b550346895da44fb4/html5/thumbnails/31.jpg)
Contoh
Hitung fluks magnetik pada sebuah loop persegi berukuran ax b yang ditempatkan sejauh c dari kawat panjang berarus I
![Page 32: MAGNETOSTATIK](https://reader036.vdokumen.com/reader036/viewer/2022081416/56813b5b550346895da44fb4/html5/thumbnails/32.jpg)
Hukum Gauss
Total fluks magentik dari suatu permukaan tertutup adalah nol
KOnsekuensi dari tidak adanya monopole
![Page 33: MAGNETOSTATIK](https://reader036.vdokumen.com/reader036/viewer/2022081416/56813b5b550346895da44fb4/html5/thumbnails/33.jpg)
Tentukan medan Magnet di titik P