BAB 1

PENDAHULUAN

A.Latar Belakang

Kehidupan sehari-hari kita tidak terlepas dari fisika. Di sekeliling dan

lingkungan kita tanpa kita sadari berhubungan dengan fisika. Hampir segala yang

ada didekat kita pun berhubungan dengan fisika. Konsep-konsep fisika yang

berhubungan dengan kehidupan sehari-hari contohnya seperti magnet. Pada

penyusunan makalah ini kami menyusun dengan. mengambil tema pada

kemagnetan pada Bab Medan Magnet dan Torka pada Loop Arus. Pada materi

tersebut akan dibahas mengenai konsep dasar, aplikasi, ayat alquran dan soal-soal

yang berhubungan dengan materi medan magnet dan torka pada loop arus.

B. Rumusan Masalah

1. Apa saja peristiwa sehari-hari yang termasuk ke dalam aplikasi konsep

medan magnet dan torka pada loop arus ?

2. Bagaimana kaitan ayat alquran yang menjelaskan mengenai konsep medan

magnet dan torka pada loop arus ?

1

C. Tujuan

1. Untuk mengetahui peristiwa sehari-hari yang termasuk ke dalam aplikasi

konsep medan magnet dan torka pada loop arus.

2. Untuk mengetahui kaitan ayat alquran yang menjelaskan mengenai konsep

medan magnet dan torka pada loop arus.

2

BAB 2

LANDASAN TEORI

A. Medan Magnet

Medan magnet, dalam ilmu Fisika, adalah suatu medan yang dibentuk

dengan menggerakan muatan listrik (arus listrik) yang menyebabkan munculnya

gaya di muatan listrik yang bergerak lainnya. (Putaran mekanika kuantum dari

satu partikel membentuk medan magnet dan putaran itu dipengaruhi oleh dirinya

sendiri seperti arus listrik; inilah yang menyebabkan medan magnet dari

ferromagnet "permanen"). Sebuah medan magnet adalah medan vektor: yaitu

berhubungan dengan setiap titik dalam ruang vektor yang dapat berubah menurut

waktu. Arah dari medan ini adalah seimbang dengan arah jarum kompas yang

diletakkan di dalam medan tersebut. ( mahartahari.wordpress.com )

Arus Listrik Menimbulkan Medan Magnet Medan magnet adalah ruang

disekitar magnet dimana tempat benda-benda tertentu mengalami gaya magnet.

Hans Christian Oersted (1777-1851 orang Denmark) merupakan orang pertama

yang menemukan adanya medan magnet disekitar arus listrik. Gambar di samping

tampak jarum kompas diletakkan di bawah kawat penghantar. Saat saklar terbuka,

pada kawat tidak ada arus listrik yang mengalir dan jarum kompas pada posisi

sejajar dengan kawat. Apabila saklar ditutup sehingga arus mengalir pada kawat

penghantar, maka jarum kompas menyimpang. Simpangan jarum kompas

tergantung arah arus pada kawat dan letaknya.. ( id.wikipedia.org/wiki )

3

B. Garis-garis Gaya Magnet

Kita dapat membayangkan medan magnet yang mengelilingi listrik. Gaya

yang diberikan suatu magnetterhadap lainnya dapat dideskripsikan sebagai

interaksi Antara suatu magnet dan medan magnet dari yang lain. Sama seperti kita

menggambarkan garis-garis medan listrik, kita juga dapat garis-garis medan

magnet. Garis-garis ini dapat digambarkan seperti garis-garis medan listrik,

sedemikian sehingga arah medan magnet merupakan tangensial (garis singgung)

terhadap suatu garisndi titik manapun saja dan jumlah garis per satuan luas

sebanding dengan besar medan magnet. Garis-garis medan magnet menunjuk dari

kutub magnet utara ke selatan. ( Giancoli. 2001 : 134 )

4

C. Arus Listrik Menghasilkan Kemagnetan

Selama abad ke delapan belas, banyak filsuf ilmu alam yang mencoba

menemukan hubungan antara listrik dan magnet. Muatan listrik yang stasioner

dan magnet tampak tidak saling mempengaruhi. Tetapi pada tahun 1820 , Hans

Christian Oerstoed menemukan bahwa ketiks jarum kompas diletakkan di dekat

kawat listrik, jarum menyimpang saat kawat dihubungkan ke baterai dan arus

mengalir. Sebagaimana kita ketahui , jarum kompas dapat dibelokkan oleh medan

magnet. Apa yang ditemukan Oersted adalah bahwa arus listrik menghasilkan

medan magnet . Ia telah menemukan hubungan antara listrik dan magnet.

( paneninf.blogspot.com )

D. Gaya Magnet

Pada percobaannya Oersted menemukan hubungan antara sifat kemagnetan dan

kelistrikan dengan menggunakan rangkaian sederhana yang dilengkapi magnet jarum.

Dapat disimpulkan bahwa di sekitar kawat berarus listrik akan timbul medan magnetik

yang besar dan arahnya bergantung pada besar dan arah arus yang mengalir. Untuk

menentukan arah medan magnetik dari sebuah kawat berarus listrik dapat digunakan

kaidah tangan kanan pertama yaitu arah ibu jari menunjukkan arah arus listrik dan arah

lipatan jari-jari yang lainnya menunjukkan arah putaran garis-garis medan magnetnya.

Untuk muatan yang bergerak dalam medan magnet akan mengalami gaya Lorentz sebesar:

F = q v B sin θ

Dimana:      q = besarnya muatan (C)

v = kecepatan muatan

θ = sudut antara arah gerakan muatan terhadap medan B

5

Arah gaya Lorentz dapat ditentukan dengan menggunakan kaidah tangan kanan kedua yaitu :

-        Telapak tangan kanan dibuka, jari-jari dirapatkan kecuali ibu jari.

-        Ibu jari sebagai arah arus, jari-jari lainnya adalah arah induksi magnet

-        Arah telapak tangan menunjukkan arah gaya Lorentz

-        Sudut θ adalah sudut yang dibentuk oleh ibu jari dengan jari-jari lainnya.

Untuk muatan yang bergerak tegak lurus terhadap medan magnet akan

membentuk lintasan berupa lingkaran sehingga gaya Lorentz yang

mempengaruhinya akan sama besarnya dengan gaya sentripetal yang dialami

sehingga diperoleh jari-jari lintasan

Sifat Kemagnetan Suatu Bahan

Berdasarkan sifat magnetnya, benda yang ada di sekitar kita dapat

digolongkan menjadi benda magnetik dan nonmagnetik. Sifat ini muncul sebagai

akibat dari susunan magnet elementer yang terdapat di dalam benda tersebut.

.( informasisainsku.blogspot.com )

E. Torsi pada Loop Arus dalam Medan Magnet

Gaya netto pada loop arus dalam medan magnet homogen adalah nol. Akan

tetapi, bagaimanapun pada loop tersebut terdapat torka netto yang memutarnya.

untuk loop dengan N lilitan, torkanya:

τ = IAB sin ө

Torsi dan Defleksi Galvanometer

Sebuah kumparan (coil) kawat halus digantung di dalam medan magnet yang

dihasilkan oleh sebuah magnet permanen. Menurut hukum dasar gaya elktro

6

magnetic kumparan tersebut akan berputar di dalam medan magnet bila dialiri

oleh arus listrik. Gantungan kumparan yang terbuat dari serabut halus berfungsi

sebagai pembawa arus dari dan ke kumparan dan keelastisan serabut tersebut

membangkitkan suatu torsi yang melawan perputaran kumparan. Kumparan akan

terus berdefleksi sampai gaya elektromagnetiknya mengimbangi torsi mekani

lawan dari gantungan. Dengan demikian penyimpangan kumparan merupakan

ukuan bagi arus yang dibawa oleh kumparan tersebut. Sebuah cermin yang

dipasang pada kumparan menyimpangkan seberkas cahaya dan menyebabkan

sebuah bintik cahaya yabg telah diperkuat bergerak di atas skala pada suatu jarak

dari instrument. Fek optiknya adalah sebuah jarum penunjuk yang panjang tetapi

massanya nol.

Walaupun galvanometer suspensi bukan instrument yang praktis ataupun portable

(mudah dipindahkan), prinsip-prinsip yang mengatur cara kerjanya diterapkan

secara sama terhadap jenis yang lebih baru yakni mekanisme kumparan putar

magnet permanen (PMMC, permanent magnet moving-coil mechanism).

Juga di sini terdapat sebuah kumparan, digantung di dalam medan magnet sebuah

magnet permann berbentuk sepatu kuda. Kumparan digantug sedemikian sehingga

ia dapat berputar bebas di dalam medan magnet. Bila arus mengalir di dalam

kumparan torsi elektromagneik yang dibangkitkannya akan menyebabkan

perputaran kumparan tersebut. Torsi ini diimbangi oleh torsi mekanis pegas-pegas

pengatur yang diikat pada kumparan. Kesetimbangan torsi-torsi dan juga posisi

sudut kumparan putar dinyatakan oleh jarum penunjuk terhadap referensi tertentu

yang disebut skala.

7

Persamaan untuk pengembangan torsi yang diturunkan dari hukum dasar

elektromagnetik adalah:

T = B x A x I x N

Dimana :

T = torsi dalam Newton-meter (N-)m

B = kerapatan fluks di dalam senjang udara (Wb/m2)

A = luas efektif kumparan (m2)

I = arus di dalam kumparan (Ampere)

N = jumlah lilitan kumparan putar

( mahartahari.wordpress.com )

BAB 3

PEMBAHASAN

8

A. Peta Konsep

B. Aplikasi Medan Magnet dan Torka Pada Loop Arus

Dalam kehidupan sehari-hari gaya magnet digunakan untuk berbagai

keperluan seperti mengambil benda-benda dari logam, penunjuk arah, mengubah

9

Magnet

Medan Magnet dan garis garis

gayamagnet

Hukum Biot -Savart

Gaya LorentzGaya Magnet pada muatan

Aplikasi dalam Kehidupan

Magnet dalam Ayat Alquran

F = qvB sin өF = BIL sin ө

Torsi Pada Loop Arus

Momen Magnet

Aplikasi dalam

Kehidupan

B=  µ0I/2Πr

energi listrik menjadi energi bunyi, menghasilkan listrik, menggantikan roda

pada kereta api maglev, dan merapatkan dua benda.

1. Mengambil Benda-Benda dari Logam

Benda yang dapat ditarik kuat oleh magnet adalah bahan yang terbuat

dari logam seperti besi, baja, dan nikel. Dengan adanya sifat itu, magnet

digunakan pada beberapa peralatan untuk mempermudah mengambil benda

dari logam. Peralatan tersebut antara lain gunting, obeng, tang, dan alai

pengangkut besi tua.

Ujung-ujung gunting dibuat bermagnet agar mudah mengambil dan

mencari jarum. Ujung obeng dibuat bermagnet agar sekrup yang akan

dipasangkan menempel pada ujung obeng sehingga mudah memasangnya.

Alat pengangkut besi tua menggunakan elektromagnet yang dialiri arus

listrik kuat untuk mengangkut besi tua. Besi tua akan menempel pada alas

pengangkut selama arus listrik terns mengalir. Bila arus listrik dimatikan,

besi tua akan berjatuhan.

Alat tersebut juga berfungsi memisahkan besi dan baja tua dengan

benda-benda lain yang bukan logam. Besi dan baja tua yang telah ‘an akan

dilebur untuk dibentuk menjadi besi clan baja yang bars.

2. Penunjuk Arah

Magnet dapat digunakan untuk menunjukkan arah karena kutub-kutub

magnet selalu menunjukkan arah utara dan selatan. Alat yang memanfaatkan

sifat magnet tersebut adalah kompas. Kompas adalah alat penunjuk arah

mata angin. Di dalam kompas terdapat magnet berbentuk jarum yang selalu

menunjukkan arah utara dan selatan. Sehingga dapat digunakan untuk

10

menunjukkan arah mata angin. Kompas digunakan oleh pelaut, pendaki

gunung, dan pilot untuk membantu menunjukkan jalan.

3. Membantu dalam Perubahan Energi

Meskipun tidak terlihat, beberapa peralatan seperti speaker menggunakan

magnet pada bagian pengeras suara (speaker). Fungsi magnet pada speaker

adalah mengubah energi listrik menjadi energi bunyi.

4. Menghasilkan Listrik

Magnet dapat menghasilkan listrik dalam jumlah besar dan kecil. Salah

satu alat yang menggunakan magnet untuk menghasilkan listrik adalah

dinamo sepeda. Pada dinamo sepeda, magnet menghasilkan energi listrik

dalam jumlah kecil yang digunakan untuk menyalakan lampu sepeda.

5. Merapatkan Dua Benda

Penerapannya pada pintu lemari es yang dapat menutup dengan mudah.

Hal tersebut dikarenakan di sekeliling sisi pintu lemari es terdapat magnet.

Sebuah magnet yang panjang diletakkan di dalam karet sepanjang pintu

lemari es. Lemari es terbuat dari baja, jadi magnet akan membuat pintu

lemari es menutup dengan rapat ketika menutupnya. Pintu lemari es yang

tertutup rapat dapat menjaga suhu di dalam tetap dingin sehingga makanan

dan minuman di dalamnya tetap segar.

Beberapa benda lain yang menggunakan magnet adalah kotak

pensil dan tas. Magnet dapat menjaga kotak pensil dan tas menutup dengan

rapat sehingga berbagai benda di dalamnya tidak mudah jatuh.

11

Beberapa pintu menggunakan magnet agar pintu tidak mudah

menutup jika tertiup angin. Magnet tersebut diletakkan di balik pintu dengan

besi atau baja menempel pada belakang pintu.

6. Menggantikan Roda pada Kereta Api Maglev

Kereta api jenis maglev adalah kereta api modern yang bergerak tidak

menggunakan roda tetapi menggunakan magnet. Kereta api maglev bergerak

melayang di atas rel yang terbuat dari magnet. Oleh karena itu kereta api ini

disebut maglev, singkatan dari magnetic levitation yang artinya mengapung

di atas magnet.

( informasisainsku.blogspot.com )

C. Ayat Alqur’an berkaitan dengan konsep Medan Magnet dan Torka Pada

Loop Arus

1. Q.S Yaasin Ayat 36 : ‘’ Mahasuci Tuahn yang telah menciptakan

pasangan-pasangan semuanya , baik dari apa yang ditumbuhkan oleh bumi

dan dari diri mereka maupun dari apa yang mereka tidak ketahui., (

Zhuldyn.Wordpress.com )

2. Q.S Az- Zariat Ayat 49 :” Segala sesuatu Kami ciptakan berpasangan

supaya kamu mengingat akan kebesaran Allah” ( Mochtar. 2001 : 430 )

3. Q.S An-Naba Ayat 8 : “ Dan Kami jadikan kamu berpasang-pasangan”

( Mochtar. 2001 : 430 )

4. Q.S Az-Zukhruf Ayat 12 : “ Dan yang menciptakan bepasang-pasangan

………..”( Mochtar. 2001 : 430 )

12

Penjelasan dari keempat ayat Alquran tersebut yaitu “…setiap partikel

memiliki anti-partikel dengan muatan yang berlawanan … … dan hubungan

ketidakpastian mengatakan kepada kita bahwa penciptaan berpasangan dan

pemusnahan berpasangan terjadi di dalam vakum di setiap saat, di setiap

tempat.”

D. Soal-Soal dan Pembahasan

Soal Pilihan Ganda

1. Sebuah kawat lurus panjang dialiri arus listrik sebesar 40 Ampere.

Besarnya nduksi magnet pada sebuah titik yang jaraknya 10 cm dari pusat

kawat tersebut adalah…

A. 8.10-6 T C. 8.10-5 T E. 4.10-

4 T

B. 8.10-5 T D. 12.10-5 T

Pembahasan:

Diketahui: I = 40 A

a = 10 cm = 10-1 m

µo= 4π . 107 Wb/Am

B = µoI / 2 πa

= (4 π . 10-7)(40) / 2π. 10-1 = 8.10-5 Wb/m2 = 8.10-5 T

Jadi, C (Ahmad Zaelani dkk. 2012 : 466 )

2. Dua buah kawat sejajar yang sangat panjang dialiri arus listrik yang sama

besar yaitu 3 Ampere dengan arah saling berlawanan jika µ0 = 4 × 10-7

13

Wb/ Am dan jarak kedua kawat 40 cm. Maka indusi magnet di titik P yang

berjarak 30 cm dari salah satu kawat adalah…………….

A. 2.10-6 T C. 6.10-6 T E.

12.10-6 T

B. 4.10-6 T D. 8.10-6 T

Pembahasan:

Diketehui: I1 =I2 =3A

a1 = (40-30)cm =10cm =10-1 m

a2= 30cm = 3.10-1 m

Besar induksi magnet di titik P merupakan jumlah B1 dan B2 ,yang

ditunjukan dengan garis singgung medan magnet yang searah pada titik P.

Bp = B1 + B2

= µo.I1 / 2 π a1 + µo.I2 / 2π a2

= (4π.10-7)(3) / 2π(10-1) + (4π.10-7)(3) / 2π(3.10-1)

=6.10-6 + 2.10-6

= 8.10-6

Jadi, besar induksi magnet dititik P tersebut adalah D. 8.10-6 T. (Ahmad

Zaelani dkk. 2012 : 466 )

14

3. Sebuah kawat yang berbentuk lingkaran dan jari-jari 10 cm terdiri atas 20

lilitan agar kuat medan magnet dipusat lingkaran sama dengan 4 × 10-3 T.

Maka besra arus listrik yang mengalir haruslah…………..

A. 100 A C. 10 A E. 1 A

B. 50 A D. 5 A

Penyelesaian:

Diketahui: a= 10 cm = 10-1 m

N = 20 lilitan

B = 4π . 10-3 T

µo = 4π . 10-7 Wb/Am

B = µo NI / 2a , maka I = 2a B / µo N

= 2(10-1)(4π.10-30) / (4π.10-7)(20) = 100A

Jadi, besar arus listrik yang mengalir haruslah A. 100A ( Ahmad Zaelani

dkk. 2012 : 467 )

4. Sebuah berkas sinar katoda (yaitu berkas electron me = 9,1 × 10-13 kg) , q =

-e ) dibengkokkan menjadi lingkaran dengan jari-jari 2,0 cm oleh sebuah

medan homogen dengan B = 4,5 × 10-3 T. Berapa laju electron tersebut.

A. 1,6 X 104 km/det C. 1,6 X 106 km/det E. 1,6 X 108

km/det

B. 1,6 X 105 km/det D. 1,6 X 107 km/det

15

Penyelesaian: untuk menjelaskan sebuah lingkaran seperti ini, partikel-

partikel tersebut harus bergerak tegak lurus terhadap B. Dari persamaan (l)

v= rqB / m = (0,020 m)(1,6 X 10-19 C)(4,5 X 10-3 T) / 9,1 X 10-3 kg = 1,58

X 107 m/det = 1,6 X 104 km/det.

Jadi, A. ( Bueche. 2006 : 208 )

5. Pada gambar medan magnet kearah atas keluar halaman dan B = 0.80 T

Kawat yang tampak mengalirkan arus 30 Ampere. Tentukan besar dan

arah gaya pada kawat sepanjang 5,0 cm ?

A. 1,1 N C. 1,3 N E. 1,5 N

B. 1,2 N D. 1,4 N

Penyelesaian:

Kita mengetahui bahwa

∆Fm =l (ΔL) B sin θ =(30 A)(0,050 m)(0,80 T)(l) = 1,2 N

Dengan menggunakan aturan tangan kanan, gaya tersebut tegak lurus

terhadap kawat dan medan dan diarahkan menuju kebawah halaman.

Jadi, B. ( Bueche. 2006 : 209 )

6. Dua electron masing-masing dengan laju 6,0 × 106 m/s ditembakkan

kedalam medan magnet homogeny B yang pertama ditembakkan dari titik

asal ke sepanjang sumbu x+ dan electron tersebut bergerak dalam

lingkaran yang memeotong sumbu z+ pada z= 16 cm electron kedua

ditembakkan keluar spanjang sumbu y+ dan bergerak dalam garis lurus.

Tentukan besar dan arah B…

16

A. 3,6 X 10-2 C. 3,6 X 10-4 E. 3,6 X 10-6

B. 3,6 X 10-3 D. 3,6 X 10-5

Penyelesaian:

Karena suatu muatan tidak mengalami gaya jika bergerak pada semua

garis medan medan, medan tersebut harus dalam arah y+ atau y-.

Penggunaan aturan tangan kanan untuk gerakan yang tampak pada

diagram untuk muatan elektron negatif membuat kita berkesimpulan

bahwa medan adalah kearah y-.

Untuk menentukan besar B, kita memperhatikan bahwa r = 8cm. Gaya

medan magnetik Bqv memberikan gaya sentripetal yang dibutuhkan mv2/r,

maka

B = mv / qr = (9,1 X 10-31 kg)(5,0 X 106 m/det) / (1,6 X 10-19 C)(0,080 m) =

3,6 X 10-5

Jadi, D. ( Bueche. 2006 : 2010 )

7. Sebuah elektron bergerak dengan kecepatan 2,0 X 107 m/det pada bidang

yang tegak lurus terhadap medan magnet sebesar 0,010 T. Deskripsikan

lintasannya ....

A. 1,1 X 10-2 m C. 1,1 X 10-4 m E. 1,1 X 10-6 m

B. 1,1 X 10-3 m D. 1,1 X 10-5m

Penyelesaian:

Elektron bergerak dengan laju konstanpada kurva lintasan yang radius

kelengkungannya ditemukan dengan menggunakan hukum kedua Newton,

F = ma. Kita mempunyai kecepatan sentripental a=v2/r, sehingga kita

dapat

17

F = ma

qvB = mv2 / r

kita selesai untuk r kita dapat

r = mv / qb

karena F tegak lurus terhadapterhadap v, srbesar v tidak berubah. Dan

persamaan ini kita lihat bahwa jiwa B = konstan , maka r = konatan dan

kurva pasti pasti berupa lingkaran seperti telah kita nyatakan di atas.

Untuk mendapatkan r, kita masukkan angka-angka.

r=(9,1 X 10-31 kg)(2,0X107 m/det) / (1,6X10-19 C)(0,010 T) = 1,1X10-2 m

Jadi, A ( Giancoli. 2001 : 141 )

8. Kawat listrik vertikal didinding sebuah gedung membawa arus dc sebesar

25 A keatas. Berapa medan magnet pada titik 10 cm di utara kawat ini ?

A. 5,0 X 10-3 T C. 5,0 X 10-5 T E. 5,0 X 10-7 T

B. 5,0 X 10-4 T D. 5,0 X 10-6 T

Penyelesaian:

B = µo I / 2πr = (4π X 10-7 T . m/A)(25 A) / ( 2π)(0,10 m) = 5,0 X 10-5 T

Atau 0,50 G. Dengan kaidah tangan kanan, medan menunjukan ke barat

pada titik ini. Karena medan ini memiliki besar yang kira-kira sama

dengan medan Bumi, kompas tidak akan menunjuk ke utara tetapi ke arah

barat daya.

Jadi, C ( Giancoli. 2001 : 143 )

9. Kawat horizontal membawa arus I1 = 80 A dc. Berapa besar arus I2 yang

harus dibawa kawat paralel kedua yang berada 20 cm di bawahnya

18

sehingga kawat tidak jatuh karena gravitasi ? kawat yang lebih rendah

memiliki massa 0,12 g per meter panjangnya.

A. 11 A C. 13 A E. 15 A

B. 12 A D. 14 A

Penyelesaian:

Gaya gravitasi pada kawat yang lebih rendah mengarah ke bawah dan

untuk setiap meter panjangnya memiliki basar

F / l = mg / l= (0,12 X 10-3 kg)(9,8 m/det2) / 1,0 m = 1,18 X 10-3 N/m

Gaya magnet pada kawat 2 harus ke atas (sehingga I2 harus memiliki arah

yang sama dengan I1 ) dan dengan L = 0,20 m dan I1 = 80 A memiliki

besar

F / l = µo I1 I 2 / 2π L

Kita selesikan untuk I2 dan didapatkan

I2 = 2πL / µo I1 [ F / l ] = 2π(0,20 m) / (4π X 10-7 T.m / A) (1,18 X 10-3

N/m) = 15

A

Jadi, E ( Giancoli. 2001 : 145 )

10. Kumparan kawat melingkar mempunyai diameter 20,0 cm dan terdiri dari

10 loop (lilitan). Arus pada setiap loop sebesar 3,00 A, dan kumparan

diletakkan pada medan magnet 2,00 T. Tentukan torsi maksimum dan

minimum yang diberikan pada kumparan oleh medan.

Penyelesaian:

19

A. I,55 N.m C. 1,77 N.m E. 1,99 N.m

B. 1,66 N.m D. 1,88 N.m

Dimana luas adalah

A = πr2 = π(0,100 m)2 = 3,14 X 10-2 m2

Torsi maksimum terjadi ketika permukaan pararel terhadap medan magnet,

sehingga θ= 90odan sin θ= 1

Torsi = NIAB sin θ= (10)(3,00 A)(3,14 X 1010-2 m2)(2,00 T)(1)=1,88 N.m.

Torsi minimum terjadi jika sin θ= 0, dimana θ= 00, dan kemudian torsi =

0.

Jadi, D ( Giancoli. 2001 : 151 )

Soal Essay

1. Sebuah medan magnet homogen, B = 3,0 G terdapat dalam arah x+ sebuah

proton (q= +) ditemukan melalui medan dengan arah y+ dengan laju 5,0 ×

106 m/s. Tentukan besar dan arah gaya pada proton

Jawaban:

. Setelah mengubah 3,0 G dengan 3,0 X 10-4 T, kita memiliki, FM = qvB sin

= (1,6 X 10-19 C) (5,0 X 10 6 m/det) (3,0 X 10-4 T ) sin 900 = 2,4 X 10-16 N

Gaya tersebut tegak lurus terhadap bidang xy, bidang yang ditentukan

olehgaris medan dan v. Aturan tangan kanan menunjukan kepada kita

bahwa gaya tersebut berada dalam arah z- .

( Bueche. 2006 : 208 )

20

2. Muatan yang tampak adalah sebuah proton (q=+e mp= 1,67 × 10-27 kg)

dengan laju 5,0 × 106 m/s muatan tersebut melewati sebuah medan magnet

homogeny yang diarahkan keatas keluar halaman ; d adalah 30 G. Jelaskan

jalur yang ditempuh oleh proton tersebut !

Jawab

Kerena kecepatan proton tegak lurus terhadap B, gaya pada proton adalah

qvB sin 900 = qvB

gaya ini tegak lurus terhadap v sehingga tidak melakukan pada proton.

Gaya ini langsung membelokkan proton dan menyebabkannya mengikuti

lintasan melingkar yang tampak, sebagaimana anda dapat

membuktikannya dengan menggunakan aturan tangan kanan. Gaya qvB

secara radial terarah kedalam dan memberikan gaya sentripental untuk

gerak melingkar: FM =qvB = ma = mv2/r dan

r= mv/qB

untuk data yang diketahui r= (1,67 X 10-27 kg)(5,0 X 106 m/det) / (1,6 X 10-

19 C)(30 X 10-4 T)

Amati dari persamaan (l)

bahwa momentum partikel bermuatan berbanding lurus dengan jari-jari

orbit lingkungannya. ( Bueche. 2006 : 208 )

3. Sebuah proton memasuki medan magnet dengan induksi magnetic 1,5

Wb/m2 dengan kecepatan 2,0 × 107 m/s pada sudut 300 terhadap medan.

Hitung besar gaya pada proton !

Jawab:

21

FM = qvB sin = (1,6 X 10-19 C)(2,0 X 10 7 m/det)(1,5 Wb/m2) sin 300 =2,4

X 10-12 N

( Bueche. 2006 : 208 )

4. Kumparan dengan 40 loop mengalirkan arus 2,0 Ampere dalam sebuah

medan magnet B = 0, 25 T. Tentukan momen punter pada kumparan

tersebut bagaimana putarannya !

Jawab :

Metode 1

Torsi = NIAB sin ө= ( 40) (2,0 A)(0,10 m X 0,12 m)(0,25 T ) (sin 900)

= 0,24 N . m

( ingatlah bahwa teta adalah sudut antar garis-garis medan dan tegak lurus

terhadap loop). Dengan menggunakan aturan tangan kanan, kumparan

akan berputar mengelilingi sumbu vertikal sedemikian sehingga sisi ad

bergerak keluar halaman.

Metode 2

Karena sisi dc dan ab searah dengan medan tersebut, gaya pada masing-

masing tersebut adalah nol, sehingga gaya pada masing-masing kawat

vertikal adalah

FM = ILB = (2,0 A)(0,12 m)(0,25 T)= 0,060 N

Keluar dari halaman pada sisi ab dan ke dalam halaman pada sisi dc. Jika

kita mengasumsikan momen-momen puntir pada sisi bc sebagai sumbu,

hanya gaya pada sisi ab yang menghasilkan momen puntir bukan nol.

Gaya tersebut adalah

Torsi = (40 X 0,060 N)(0,10 m) = 0,24 N . m

22

Dan gaya tersebut cenderung memutar sisi ad keluar halaman.

( Bueche.2006 : 211 )

5. Seperempat dari loop kawat melingkar tunggal yang mengalirkan arus 14

Ampere. Jari-jarinya adalah a = 5,0 cm medan magnet homogeny B = 300

G diarahkan kearah x+. Tentukan momen puntir pada loop dan arah rotasi

Jawab:

Normal terhadap loop, OP , membentuk sudut ө= 60 0 terhadap arah x+,

yaitu arah medan tersebut. Sehingga

Torsi = NIAB sin ө= (1)(14A)(vi X 25 X10-4 m2)(0,300 T) sin 600= 2,9 X

10-3 N .m

Aturan tangan kanan menunjukan bahwa loop tersebut akan berputar

mengelilingi sumbu y sehingga memperkecil sudut 600 ( Bueche.2006 :

211 )

23

BAB 4

PENUTUP

A. Kesimpulan

Kita telah mengetahui bahwa konsep-konsep fisika erat sekali

hubungannya dengan kehidupan sehari-hari contohnya seperti magnet pada

medan magnet yang dapat diaplikasikan seperti untuk mengambil benda-

benda dari logam, penunjuk arah pada kompas, membantu dalam perubahan

energy, menghasilkan listrik, merapatkan dua benda, dan lain-lain. Selain itu

juga, kita sebagai umat Islam harus menyadari dan mengetahui bahwa konsep

fisika pun dilandasi dari ayat-ayat alquran, terdapat beberapa ayat alquran

yang menjelaskan konsep magnet secara tidak langsung bahwa Allah

menciptakan suatu partikel dengan ada pasangannya, inilah bukti dari

kekuasaan dan keagungan Allah sebagai sang pencipta.

B. Saran

Magnet memiliki banyak kegunaan untuk kehidupan manusia sehari-

hari, oleh karena itu manusia dituntut untuk menggunakan teknologi secara

efektif dan efisien. Penggunaan teknologi berbasis magnet misalnya dapat

memberikan manfaat dalam berbagai bidang. Kita sebagai genersai muda

harus tanggap dalam memenuhi tuntutan zaman dan memeberikan inovasi

dan kreasi baru untuk kemajuan ilmu pengetahuan dan teknologi.

DAFTAR PUSTAKA

24

Ahmad Zaelani, dkk. 2012. 1700 Bimbingan Soal dan Pemantapan. Bandung :

Yrama Widya

Frederick J. Bueche. 2006. Fisika Universitas Edisi Kesepuluh. Jakarta : Erlangga

Giancoli, Doughlash.2001. Fisika Jilid 1 Edisi Kelima. Jakarta : Erlangga

Kanginan Marthen. 2007. Fisika untuk SMA Kelas XII. Jakarta : Erlangga

Naim, Mochtar. 2001. Kopendium Himpunan Ayat-ayat Alquran yang Berkaitan

dengan Fisika dan Geografi. Jakarta : Hasanah

Magnet dan Elektromagnet “Magnet dan Elektromagnet”

http://mahartahari.wordpress.com/( diakses pada 19 Februari 2014 )

Magnet “ Gaya Lorentz” http://id.wikipedia.org/wiki/( diakses pada 19 Februari

2014 )

Gaya Magnet “ Pengertian Gaya Magnet” http://paneninf.blogspot.com/ (diakses

pada 20 Februari 2014 )

Rangkuman Sainsku “ Gaya Magnet

“http://informasisainsku.blogspot.com/2012/04/gaya-magnet.html (diakses pada

20 Februari 2014)

Ayat-Ayat Alquran tentang Konsep Fisika.Zhuldyn.Wordpress.Com ( diakses

pada 20 Februari 2014)

25