pengukuran medan magnet di titik pusat pada berbagai bentuk bangun poligon yang terbuat dari kawat...

i

LAPORAN KOLOKIUM FISIKA

PENGUKURAN MEDAN MAGNET DI TITIK PUSAT PADA BERBAGAI

BENTUK BANGUN POLIGON YANG TERBUAT DARI KAWAT BESI

BERARUS LISTRIK

HALAMAN JUDUL

Disusun oleh:

Aden Setia Hadi

11302241010

JURUSAN PENDIDIKAN FISIKA

FAKULTAS MATEMATIKA DAN ILMU PENGETAHUAN ALAM

UNIVERSITAS NEGERI YOGYAKARTA

2015

ii

HALAMAN PENGESAHAN

Penelitian ini dilakukan oleh:

Nama : Aden Setia Hadi

NIM : 11302241010

Program Studi : Pendidikan Fisika

Fakultas : Matematika dan Ilmu Pengetahuan Alam

Judul Kolokium : Pengukuran Medan Magnet di Titik Pusat pada Berbagai

Bentuk Bangun Poligon yang Terbuat dari Kawat Besi

Berarus Listrik

Telah diseminarkan pada tanggal 17 April 2015

Yogyakarta, 21 April 2015

Dosen Pembimbing,

Yusman Wiyatmo, M.Si

NIP. 19570922 198502 2 001

Koordinator Kolokium,

Yusman Wiyatmo, M.Si

NIP. 19570922 198502 2 001

Mengetahui,

Ketua Jurusan Pendidikan Fisika

Suparno, Ph.D

NIP. 19600814 198803 1 003

iii

HALAMAN PERNYATAAN

Yang bertanda tangan di bawah ini:

Nama : Aden Setia Hadi

NIM : 11302241010

Jurusan/Prodi : Pendidikan Fisika

Judul Kolokium : Pengukuran Medan Magnet di Titik Pusat pada Berbagai

Bentuk Bangun Poligon yang Terbuat dari Kawat Besi

Berarus Listrik

Dengan ini menyatakan bahwa kolokium ini benar-benar karya saya sendiri.

Sepanjang pengetahuan saya tidak terdapat karya atau pendapat yang ditulis atau

dipublikasikan oleh orang lain kecuali sebagai acuan atau kutipan dengan

mengikuti tata penulisan karya ilmiah yang telah lazim.

Pernyataan ini dibuat dengan penuh kesadaran, apabila terbukti terdapat

penyimpangan, penulis akan bertanggungjawab untuk memperbaikinya.

Yogyakarta, 14 April 2015

Yang menyatakan,

Aden Setia Hadi

NIM. 11302241010

iv

KATA PENGANTAR

Puji syukur penulis panjatkan kehadirat Allah SWT yang telah

melimpahkan rahmat, hidayah,dan inayah-Nya sehingga penulis dapat

menyelesaikan kolokium yang berjudul Pengukuran Medan Magnet di Titik

Pusat pada Berbagai Bentuk Bangun Poligon yang Terbuat dari Kawat Besi

Berarus Listrik. Laporan penelitian ini merupakan pertanggungjawaban tertulis

dari pelaksanaan kolokium sebagai salah satu tugas kuliah tentang penelitian fisika.

Laporan ini tidak dapat disusun dengan baik tanpa adanya dukungan tenaga,

waktu, dan pikiran dari beberapa pihak. Oleh karena itu, penulis mengucapkan

banyak terima kasih kepada:

1. Orang tua yang telah mendukung baik secara spiritual maupun material.

2. Bapak Suparno, Ph.D, selaku Ketua Jurusan Pendidikan Fisika.

3. Bapak Budi Purwanto, M.Si, selaku Koordinator kolokium.

4. Bapak Yusman Wiyatmo, M.Si selaku dosen pembimbing yang banyak

memberikan bimbingan, arahan, serta motivasi dalam penelitian, penyusunan,

serta penulisan sehingga laporan kolokium ini dapat terselesaikan.

5. Agung dan Bangkit selaku teman sejawat yang telah memberikan motivasi dan

bantuan selama melaksanakan penelitian.

6. Teman-teman DEFISA 2011 atas kerjasama dan dukungannya.

7. Seluruh pihak yang terlibat baik secara langsung maupun tidak langsung

sehingga kolokium ini dapat terselesaikan.

Semoga seluruh pihak yang telah disebutkan di atas memperoleh balasan

kebaikan dari Allah SWT. Tiada gading yang tak retak, penulis menyadari bahwa

dalam penyusunan laporan kolokium ini tentu masih jauh dari kesempurnaan. Oleh

karena itu, penulis mengharapkan kritik dan saran yang membangun dari para

v

pembaca demi kesempurnaan karya berikutnya. Semoga karya ini bermanfaat bagi

khalayak dan pembaca khususnya. Amin.

Yogyakarta, April 2015

Penulis

Aden Setia Hadi

vi

PENGUKURAN MEDAN MAGNET DI TITIK PUSAT PADA BERBAGAI

BENTUK BANGUN POLIGON YANG TERBUAT DARI KAWAT BESI

BERARUS LISTRIK

Oleh:

Aden Setia Hadi

NIM.11302241010

ABSTRAK

Penelitian ini bertujuan untuk menentukan besar medan magnet yang

dihasilkan di titik pusat dari berbagai bentuk bangun poligon yang terbuat dari

kawat besi berarus listrik, serta mengetahui pengaruh bentuk bangun poligon yang

terbuat dari kawat besi berarus listrik terhadap medan magnet yang dihasilkan di

titik pusat bangun poligon tersebut.

Objek penelitian ini berupa kawat besi berarus yang dibentuk menjadi

bangun poligon: segitiga sama sisi (trigon), persegi (tetragon), pentagon, hexagon,

serta heptagon dengan jarak titik pusat dengan setiap titik sudutnya (r) dibuat sama.

Selanjutnya, mengukur besarnya medan magnet di titik pusat dari setiap kelima

bangun tersebut. Penentuan nilai medan magnetnya dilakukan dengan dua cara,

yaitu secara perhitungan matematis dan pengamatan menggunakan Gadget Android

sebagai alat ukurnya. Adapun aplikasi Android yang digunakan yaitu Magnetic

Field Detector.

Hasil penelitian mengenai pengukuran medan magnet dengan r = 5cm serta

arus listrik yang mengalir pada kawat (I) = 4A menunjukkan bahwa besarnya

medan magnet di titik pusat pada bangun segitiga sama sisi (trigon) memiliki nilai

terbesar dari keempat bangun poligon yang lainnya, yaitu (89,8 0,8) T,

sedangkan nilai terkecilnya terdapat pada bangun heptagon, yaitu sebesar (54,8

0,8) T. Hasil penelitian juga menunjukkan bahwa semakin banyak jumlah sisi

yang menyusun suatu bangun poligon yang terbuat dari kawat besi berarus listrik,

maka besarnya medan magnet di titik pusat bangun tersebut akan semakin

melemah.

Kata kunci: medan magnet, titik pusat, bangun poligon

vii

DAFTAR ISI

HALAMAN JUDUL .............................................................................................. i

HALAMAN PENGESAHAN ............................................................................... ii

HALAMAN PERNYATAAN .............................................................................. iii

KATA PENGANTAR .......................................................................................... iv

ABSTRAK ............................................................................................................ vi

DAFTAR ISI ........................................................................................................ vii

DAFTAR TABEL ................................................................................................ ix

DAFTAR GAMBAR ............................................................................................. x

DAFTAR LAMPIRAN ........................................................................................ xi

BAB I. PENDAHULUAN ..................................................................................... 1

A. Latar Belakang Masalah .......................................................................... 1

B. Identifikasi Masalah .................................................................................. 3

C. Batasan Masalah ....................................................................................... 3

D. Rumusan Masalah ..................................................................................... 3

E. Tujuan Penelitian ...................................................................................... 4

F. Manfaat Penelitian .................................................................................... 4

BAB II. KAJIAN PUSTAKA ............................................................................... 5

A. Kajian Teori ............................................................................................... 5

1. Arus Listrik Menghasilkan Medan Magnet ........................................... 5

2. Medan Magnet pada Kawat Lurus Berhingga ....................................... 7

3. Medan Magnet di Titik Pusat pada Kawat Berbentuk Poligon (Segi

Banyak) .................................................................................................... 10

B. Kerangka Berpikir .................................................................................. 13

C. Hipotesis ................................................................................................... 14

BAB III. METODOLOGI PENELITIAN ........................................................ 15

A. Objek Penelitian ...................................................................................... 15

B. Waktu dan Lokasi Penelitian ................................................................. 15

C. Variabel Penelitian .................................................................................. 15

D. Instrumen Penelitian ............................................................................... 15

E. Desain Alat ............................................................................................... 16

F. Prosedur Penelitian ................................................................................. 18

viii

G. Tabel Pengamatan ................................................................................... 20

H. Teknik Analisis Data ............................................................................... 21

BAB IV. HASIL PENELITIAN DAN PEMBAHASAN .................................. 23

A. Hasil Penelitian ........................................................................................ 23

B. Analisis Data ............................................................................................ 23

C. Pembahasan ............................................................................................. 33

BAB V. KESIMPULAN DAN SARAN ............................................................. 40

A. Kesimpulan .............................................................................................. 40

B. Keterbatasan Penelitian .......................................................................... 40

C. Saran ......................................................................................................... 41

DAFTAR PUSTAKA .......................................................................................... 42

LAMPIRAN ......................................................................................................... 43

LAIN-LAIN ......................................................................................................... 49

ix

DAFTAR TABEL

Tabel 1. Medan Magnet di Titik Pusat Beberapa Bangun Poligon

Berdasarkan Hasil Perhitungan dan Pengamatan .......................................... 32

Tabel 2. Nilai Medan Magnet di Titik Pusat Beberapa Kawat Besi Poligon

Berdasarkan Hasil Perhitungan dan Pengamatan pada Arus Listrik 4 A

Beserta Persentase Error Relative-nya .............................................................. 36

x

DAFTAR GAMBAR

Gambar 1. Penyimpangan jarum kompas di dekat kawat yang membawa

arus, hal ini menunjukkan bahwa terdapat medan magnet di sekitar kawat

berarus listrik. ....................................................................................................... 5

Gambar 2. (a) Garis-garis medan magnet di sekitar arus listrik pada kawat

lurus. (b) Kaidah tangan kanan untuk mengingat arah medan magnet, yaitu

ketika ibu jari menunjuk arah arus konvensional, maka jari-jari lain yang

menggenggam kawat menunjuk arah medan magnet. ...................................... 6

Gambar 3. Garis-garis medan magnet yang diakibatkan oleh kawat yang

berbentuk lingkaran. ............................................................................................ 7

Gambar 4. (a) Geometri untuk menghitung medan magnet di titik P akibat

potongan elemen arus lurus. Setiap elemen memperbesar ke medan magnetik

di titik P, yang diarahkan ke luar bidang kertas/halaman ini. (b) Hasilnya

dinyatakan dalam sudut-sudut dan . .......................................................... 8

Gambar 5. Kawat berarus yang berbentuk segitiga (trigon) sama sisi. ........ 10

Gambar 6. Berbagai variasi bangun poligon yang digunakan dalam

penelitian. ............................................................................................................. 17

Gambar 7. Desain rangkaian percobaan. ......................................................... 17

Gambar 8. Grafik medan magnet di titik pusat bangun poligon terhadap

variasi jumlah sisi bangun poligonnya. ............................................................. 33

Gambar 9. Grafik hubungan antara medan magnet yang dihasilkan di titik

pusat bangun poligon dari kawat besi berarus terhadap jumlah sisinya

(bentuk bangun poligon). ................................................................................... 38

xi

DAFTAR LAMPIRAN

Lampiran 1. Hasil Pengukuran Medan Magnet di Titik Pusat Bangun

Poligon dari Kawat Besi Berarus Listrik .......................................................... 44

Lampiran 2. Dokumentasi Penelitian ................................................................ 45

Lampiran 3. Pertanyaan, Jawaban, dan Masukan pada Sesi Tanya Jawab

Seminar ................................................................................................................ 48

1

BAB I

PENDAHULUAN

A. Latar Belakang Masalah

Hans Christian Oersted melakukan percobaan dengan meletakkan magnet

jarum pada kawat yang dialiri arus listrik. Hasil percobaannya menunjukkan bahwa

terdapat simpangan pada jarum yang diletakkan pada kawat berarus. Hal ini

memunculkan gagasannya bahwa di sekitar kawat berarus listrik terdapat medan

magnet.

Seiring berjalannya waktu, penelitian mengenai medan magnet pada kawat

berarus terus dilakukan, mulai dari menentukan besarnya medan magnet pada

kawat lurus berarus sampai kawat berbentuk lingkaran. Dalam dunia listrik magnet

ini, muncul pengembangan bentuk geometri dari kawat berbentuk lingkaran, yakni

solenoida dan toroida.

Banyak sekali peralatan yang prinsip kerjanya menggunakan medan

magnet, sebagai contoh yaitu pada speaker, motor listrik, generator, induktor, dan

lain-lain. Induktor merupakan salah satu komponen dasar penyusun rangkaian

elektronika, khususnya RLC yang memiliki fungsi untuk melipatgandakan serta

menyimpan tegangan dalam jangka waktu yang relatif singkat. Bentuk dasar dari

induktor menyerupai solenoida, berupa kawat yang dililit mengelilingi inti (core).

Inti dari induktor ini dapat berupa udara, besi, tembaga, dan sebagainya. Apabila

arus listrik dialirkan pada induktor, maka akan timbul medan magnet di sekitar

induktor tersebut. Besarnya medan magnet yang timbul sebanding dengan besarnya

2

arus listrik yang dialirkan, sehingga kemampuan induktor untuk melipatgandakan

tegangan juga semakin besar.

Sebagian besar peralatan elektronik memanfaatkan medan magnet yang

dihasilkan dari kawat yang memiliki bentuk dasar berupa lingkaran. Tetapi untuk

kawat yang memiliki bentuk geometri lainnya, khususnya poligon masih sangat

jarang diaplikasikan dan bahkan masih jarang dilakukan penelitian lebih lanjut.

Padahal bentuk geometri kawat juga akan mempengaruhi besar medan magnet yang

dihasilkan. Oleh karena itu, penelitian ini akan mengkaji lebih lanjut mengenai

penentuan medan magnet pada kawat yang berbentuk poligon sebagai salah satu

bentuk pengembangan dari penentuan medan magnet di bagian tengah pada kawat

lurus berhingga. Bentuk poligon merupakan bentuk bangun dua dimensi yang

memiliki jumlah sisi yang beraneka ragam dengan panjang tiap sisinya adalah

sama. Poligon diberi nama sesuai dengan jumlah sisinya dalam bahasa Yunani dan

di belakangnya disertai nama gon. Sebagai contoh yaitu segienam diberi nama

Hexagon, karena jumlah tiap sisinya ada enam. Besarnya medan magnet di titik

pusat pada kawat berbentuk suatu bangun poligon ini merupakan resultan dari tiap

sisi medan magnet di bagian tengah pada kawat yang panjangnya sama dengan

panjang tiap sisi dari suatu bangun poligon. Agar ukuran poligon sama, maka jarak

antara pusat bangun poligon dengan tiap titik sudut juga dibuat sama.

Berdasarkan uraian di atas, maka penelitian yang berjudul Pengukuran

Medan Magnet di Titik Pusat pada Berbagai Bentuk Bangun Poligon yang Terbuat

dari Kawat Besi Berarus Listrik perlu dilakukan.

3

B. Identifikasi Masalah

Berdasarkan uraian latar belakang di atas, maka dapat diidentifikasikan

permasalahan sebagai berikut:

1. Pengukuran medan magnet di titik pusat dari berbagai bentuk bangun poligon

yang terbuat dari kawat besi berarus listrik masih sangat jarang dilakukan.

2. Belum adanya penelitian mengenai pengaruh kawat besi berarus listrik dalam

berbagai bentuk bangun poligon terhadap medan magnet yang dihasilkan di

titik pusat bangun poligon tersebut.

C. Batasan Masalah

Berdasarkan identifikasi masalah di atas, agar penelitian yang dilakukan

terarah, maka penelitian ini dibatasi pada medan magnet di titik pusat pada beberapa

bangun poligon yang terbuat dari kawat besi berarus lisrik.

D. Rumusan Masalah

Berdasarkan permasalahan pokok yang terdapat pada latar belakang, maka

diperoleh rumusan masalah sebagai berikut:

1. Berapakah besar medan magnet yang dihasilkan di titik pusat dari berbagai

bentuk bangun poligon yang terbuat dari kawat besi berarus listrik?

2. Bagaimanakah pengaruh bentuk bangun poligon yang terbuat dari kawat besi

berarus listrik terhadap medan magnet yang dihasilkan di titik pusat bangun

poligon tersebut?

4

E. Tujuan Penelitian

Tujuan dari penelitian ini adalah untuk:

1. Menentukan besar medan magnet yang dihasilkan di titik pusat dari berbagai

bentuk bangun poligon yang terbuat dari kawat besi berarus listrik.

2. Mengetahui pengaruh bentuk bangun poligon yang terbuat dari kawat besi

berarus listrik terhadap medan magnet yang dihasilkan di titik pusat bangun

poligon tersebut.

F. Manfaat Penelitian

Manfaat yang dapat diambil dari penelitian ini adalah:

1. Bagi peneliti

Dapat menambah pengetahuan tentang medan magnet pada kawat berarus yang

disusun dalam berbagai bentuk geometri.

2. Bagi mahasiswa

Dapat dijadikan sebagai pengetahuan dan referensi untuk percobaan yang

berkaian dengan penelitian ini.

3. Bagi publik

Kedepannya dapat digunakan sebagai acuan untuk mengembangkan

prototype/peralatan yang prinsip kerjanya menggunakan medan magnet yang

dihasilkan dari kawat berarus listrik yang berbentuk poligon.

5

BAB II

KAJIAN PUSTAKA

A. Kajian Teori

Pada kajian teori ini akan dibahas mengenai arus listrik menghasilkan

medan magnet, medan magnet pada kawat lurus berhingga, serta medan magnet di

titik pusat pada kawat berbentuk poligon (segi banyak).

1. Arus Listrik Menghasilkan Medan Magnet

Selama abad ke-18, 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

Oersted (1777-1851) menemukan bahwa ketika jarum kompas diletakkan di dekat

kawat listrik, maka jarum akan menyimpang saat kawat dihubungkan ke baterai dan

arus mengalir. Sebagaimana telah kita lihat, jarum kompas dapat dibelokkan oleh

medan magnet. Apa yang ditemukan Oersted adalah bahwa arus listrik mampu

menghasilkan medan magnet. Ia telah menemukan hubungan antara listrik dan

magnet.

Gambar 1. Penyimpangan jarum kompas di dekat kawat yang membawa arus, hal

ini menunjukkan bahwa terdapat medan magnet di sekitar kawat

berarus listrik.

Jarum kompas yang diletakkan di dekat bagian yang lurus dari kawat

pembawa arus mengatur dirinya sendiri sehingga membentuk tangen terhadap

6

lingkaran yang mengelilingi kawat. Dengan demikian, garis-garis medan magnet

yang dihasilkan oleh arus pada kawat lurus membentuk lingkaran dengan kawat

sebagai pusatnya, sebagaimana yang ditunjukkan pada Gambar 2(a) di bawah. Arah

garis-garis ini ditunjukkan oleh kutub utara kompas yang ditunjukkan pada Gambar

1 di atas.

Gambar 2. (a) Garis-garis medan magnet di sekitar arus listrik pada kawat lurus. (b)

Kaidah tangan kanan untuk mengingat arah medan magnet, yaitu ketika

ibu jari menunjuk arah arus konvensional, maka jari-jari lain yang

menggenggam kawat menunjuk arah medan magnet.

Terdapat cara yang sederhana dalam mengingat arah garis-garis medan

magnet pada kasus ini. Cara ini disebut dengan aturan tangan kanan. Caranya adalah

dengan menggenggam kawat tersebut dengan tangan kanan sehingga ibu jari

sebagai penunjuk arah arus (positif) konvensional, kemudian jari-jari yang lainnya

akan melingkari kawat sebagai arah medan magnet, hal ini dapat dilihat pada

Gambar 2(b) di atas. Garis-garis medan magnet yang disebabkan oleh loop

melingkar kawat pembawa arus dapat ditentukan dengan cara yang sama

menggunakan kompas, hasilnya ditunjukkan oleh Gambar 3 berikut.

(a) (b)

7

Gambar 3. Garis-garis medan magnet yang diakibatkan oleh kawat yang berbentuk

lingkaran.

(Giancoli, 2001: 136-137)

2. Medan Magnet pada Kawat Lurus Berhingga

Besarnya medan magnet di sekitar kawat berarus dipengaruhi oleh dua hal,

yaitu arus listrik yang mengalir pada kawat serta jarak atau lokasi suatu benda

terhadap kawat. Semakin besar arus listrik yang diberikan pada kawat, maka akan

semakin besar juga medan magnetnya. Semakin jauh benda dari kawat berarus

listrik, maka medan magnet yang dirasakan akan semakin lemah.

(a) (b)

8

Gambar 4. (a) Geometri untuk menghitung medan magnet di titik P akibat potongan

elemen arus lurus. Setiap elemen memperbesar ke medan magnetik di

titik P, yang diarahkan ke luar bidang kertas/halaman ini. (b) Hasilnya

dinyatakan dalam sudut-sudut 1dan 2.

Gambar 4 di atas menunjukkan geometri untuk menghitung medan magnet

B di titik P akibat arus dalam potongan kawat lurus. Dipilih kawat sebagai sumbu

x dan titik P berada pada sumbu y. Mengingat adanya kesimetrian dalam hal ini,

maka sembarang arah yang tegak lurus terhadap kawat tersebut dapat dipilih

sebagai sumbu y. Pada Gambar 4(a) telah ditunjukkan elemen arus sejauh x

dari titik asal. Vektor r mengarah dari elemen arus ke titik medan P. Arah medan

magnetik di P akibat elemen ini adalah arah dari , yang mengarah keluar

dari kertas/halaman ini. Perlu diperhatikan bahwa medan magnetik yang

diakibatkan oleh seluruh elemen arus kawat tersebut berada dalam arah yang sama,

sehingga dalam hal ini hanya diperlukan menghitung besaran medan tersebut.

Medan akibat elemen arus yang ditunjukkan dapat ditentukan melalui Persamaan

(1) berikut:

=04

2sin

Persamaan (1) di atas akan lebih mudah jika dinyatakan dalam daripada dalam :

=04

2cos

Untuk menjumlahkan seluruh elemen arus, kita perlu menghubungkan peubah , r,

dan x. Ternyata lebih mudah untuk menyatakan x dan r dalam , sehingga

diperoleh:

(1)

(2)

9

= tan

Maka,

= 2 = 2

2 =

2

Subtitusi Persamaan (3) ke dalam Persamaan (2) sehingga akan diperoleh

Persamaan (4) berikut:

=04

cos

Pertama-tama, menghitung kontribusi dari elemen arus ini terhadap titik di sebelah

kanan dari = 0. Kemudian menjumlahkan seluruh elemen ini dengan

mengintegralkan dari = 0 hingga = 1, dengan 1 merupakan sudut antara

garis yang tegak lurus terhadap kawat dan garis dari P ke sisi kanan kawat tersebut,

seperti yang ditunjukkan pada Gambar 4(b). Karena adanya kontribusi ini, maka

diperoleh:

1 = 04

1

0

cos

1 =04

sin 1

Sama halnya, kontribusi dari elemen ini di sebelah kiri dari = 0 yaitu:

2 =04

sin 2

(3)

(4)

(5)

(6)

10

Medan magnet totalnya merupakan penjumlahan antara B1 dan B2 yang akan

menjadi persamaan umum dalam menentukan medan magnet pada kawat berarus

dengan panjang berhingga. Adapun persamaannya adalah:

=04

(sin 1 + sin 2)

(Paul A. Tipler, 2001: 257-258)

Dengan 0 merupakan permeabilitas udara yang besarnya 4 107 /2.

3. Medan Magnet di Titik Pusat pada Kawat Berbentuk Poligon (Segi

Banyak)

Medan magnet di titik pusat pada kawat yang berbentuk suatu bangun

poligon merupakan jumlah total dari medan magnet di titik tengah dari kawat lurus

yang mengelilingi dan membatasi bangun tersebut dengan panjang kawat sama

dengan panjang tiap sisi dari suatu bangun poligon tersebut. Sebagai contoh,

menentukan medan magnet di titik tengah pada kawat berarus listrik yang

berbentuk segitiga (trigon) sama sisi berikut.

Gambar 5. Kawat berarus yang berbentuk segitiga (trigon) sama sisi.

(7)

11

Medan magnet di titik pusat (P) pada gambar di atas merupakan jumlah total dari

medan magnet pada tiga buah sisi kawat (1), (2), dan (3) dengan panjang l. Hal yang

pertama yaitu meninjau besarnya medan magnet pada salah satu sisi kawat, diambil

kawat (1) yang dapat ditentukan melalui Persamaan (7). Mengingat bentuk bangun

merupakan segitiga sama sisi, maka nilai dari 1 = 2 =3600

6= 600, sehingga

persamaannya menjadi:

1 =04

(sin 600 + sin 600)

1 =04

(2 sin 600)

1 =04

(3)

Dalam penelitian ini, nilai y diubah ke dalam nilai r karena jarak titik pusat (P) ke

setiap titik sudut dibuat sama untuk semua bangun poligon, sehingga:

= y sec 1

= y sec 600

= 2

=1

2

Subtitusi Persamaan (9) ke Persamaan (8), diperoleh nilai medan magnet di titik P

oleh kawat (1):

1 =30

2

Medan magnet total di titik P (B tot) yaitu:

(8)

(9)

(10)

(11)

12

=

=1

Karena segitiga sama sisi memiliki tiga buah sisi dengan panjang tiap sisi sama,

maka Persamaan (11) menjadi:

= 1 + 2 + 3

Karena besarnya kontribusi medan magnet oleh tiga sisi kawat adalah sama, maka

1 = 2 = 3 sehingga Persamaan (12) menjadi:

= 3 1

= 3 (30

2

)

Persamaan (13) merupakan besarnya medan magnet di titik tengah (P) pada kawat

yang berbentuk segitiga (trigon) sama sisi.

Untuk kawat yang memiliki bentuk poligon dengan jumlah sisinya sebanyak n

(segi-n), dan jarak titik pusat ke setiap titik sudutnya yaitu r, maka nilai 1 = 2 =

=3600

2=

1800

sehingga Persamaan (7) menjadi:

1 =04

[2 sin (

1800

) ]

Karena nilai = cos = cos (1800

), maka Persamaan (14) menjadi:

1 =04

[ cos (1800

)][2 sin (

1800

)]

1 =02

[tan (

1800

)]

(12)

(13)

(14)

(15)

13

Medan magnet total di titik pusat dari suatu kawat berbentuk segi-n merupakan

penjumlahan dari kontribusi medan magnet pada setiap sisi kawat:

=

=1

= 1 + 2 + 3 + +

Karena besarnya kontribusi medan magnet oleh tiap sisi kawat pada segi-n adalah

sama, maka berlaku 1 = 2 = 3 = , sehingga Persamaan (16) menjadi:

= 1

=1

= 1

= [02

tan (

1800

)]

Persamaan (19) merupakan besarnya medan magnet di titik pusat pada kawat

berarus yang berbentuk segi-n dengan jarak antara titik pusat dengan setiap titik

sudutnya (r) adalah sama.

B. Kerangka Berpikir

Apabila arus listrik mengalir pada kawat konduktor, maka akan timbul

medan magnet di sekitarnya. Besarnya medan magnet yang timbul berbanding lurus

dengan arus listrik yang mengalir. Semakin jauh suatu benda dari kawat berarus

maka akan semakin lemah medan magnet yang dirasakan oleh benda tersebut.

Selain bergantung terhadap arus listrik dan posisi benda terhadap kawat berarus,

besarnya medan magnet juga berpengaruh terhadap bentuk geometri dari suatu

kawat penghantar. Kawat penghantar dapat dibentuk menyerupai beberapa bangun

(17)

(16)

(19)

(18)

14

geometri antara lain: lurus, lingkaran, spiral, poligon, dan masih banyak lagi.

Mengenai penelitian yang dilakukan, dipilih bentuk geometri yang berupa poligon

dengan jarak antara titik pusat bangun terhadap setiap titik sudutnya dibuat sama

untuk semua poligon yang dibuat dari kawat konduktor. Berdasarkan Persamaan

(19), besarnya medan magnet pada titik pusat bangun poligon kawat berarus

ternyata juga bergantung pada jumlah sisi-sisi pembentuknya.

C. Hipotesis

Berpijak dari kajian teori dan kerangka berpikir dapat dinyatakan bahwa

besarnya medan magnet di titik pusat suatu bangun poligon yang terbuat dari kawat

konduktor berarus bergantung pada besarnya arus listrik yang mengalir pada kawat,

jarak titik pusat dengan titik sudut bangun poligon, serta jumlah sisi yang

membentuk bangun poligon tersebut. Diperoleh korelasi bahwa semakin banyak

jumlah sisi yang membentuk suatu bangun poligon atau semakin kompleks bangun

poligon yang terbentuk, maka besarnya medan magnet pada titik pusat bangun

poligon kawat konduktor akan semakin melemah.

15

BAB III

METODOLOGI PENELITIAN

A. Objek Penelitian

Objek yang menjadi fokus dalam penelitian ini adalah kawat berarus yang

berbentuk poligon: segitiga (trigon), segiempat (tetragon), segilima (pentagon),

segienam (hexagon), serta segitujuh (heptagon).

B. Waktu dan Lokasi Penelitian

Penelitian ini dilaksanakan pada hari kamis, 09 April 2015 pukul 14.00

WIB di Laboratorium Elin (Elektornika dan Instrumentasi) FMIPA UNY.

C. Variabel Penelitian

Terdapat tiga jenis variabel dalam penelitian ini:

1. Variabel bebas : Bentuk bangun poligon yang dibentuk oleh kawat besi

2. Variabel terikat : Medan magnet di titik pusat bangun poligon yang

dibentuk oleh kawat besi

3. Variabel kontrol : Arus listrik, jarak titik pusat dengan titik sudut bangun

poligon, serta posisi detektor pada alat ukur medan magnet

D. Instrumen Penelitian

1. Alat

a. Catu daya (Power supply)

b. Multimeter

c. Papan rangkai (Boardband)

16

d. Gadget sebagai pengukur

medan magnet

e. Gabus penyangga

f. Karton

g. Tang

h. Pisau

i. Penggaris

j. Lakban

k. Double tape

l. Penjepit buaya

m. Kabel secukupnya

2. Bahan

Kawat besi secukupnya

E. Desain Alat

1. Bentuk Geometri dari Kawat Besi

Bentuk geometri yang dibuat dari kawat besi berupa lima macam bangun

poligon berikut dengan nilai r untuk setiap bangunnya adalah sama.

Segitiga (Trigon)

Sama Sisi

Segiempat (Tetragon) Segilima (Pentagon)

P

r

P r P

r

17

Segienam (Hexagon) Segitujuh (Heptagon)

Gambar 6. Berbagai variasi bangun poligon yang digunakan dalam penelitian.

2. Rangkaian Percobaan

Gambar 7. Desain rangkaian percobaan.

Keterangan:

1 : Catu daya (Power supply)

2 : Multimeter

3 : Papan rangkai (Boardband)

P

r

P r

18

4 : Kawat besi berbentuk suatu poligon

5 : Gadget pengukur medan magnet

6 : Gabus penyangga

7 : Penjepit

8 : Karton

9 : Penjepit buaya

F. Prosedur Penelitian

Adapun langkah kerja yang akan dilakukan pada penelitian ini yaitu:

1. Membentuk Beberapa Bangun Poligon dengan Kawat Besi:

a. Menentukan panjang sisi dari bangun poligon: segitiga, segiempat, segilima,

segienam, serta segitujuh dengan jarak antara titik pusat dengan titik sudut

dibuat sama, yaitu 5 cm.

b. Menyiapkan kawat besi secukupnya sebagai bahan baku dalam pembuatan

bangun poligon yang ditentukan.

c. Mengukur panjang kawat sesuai panjang sisi yang telah ditentukan sebanyak n

kali untuk tiap bangun poligon. Sebagai contoh, untuk segitiga sama sisi,

dilakukan pengukuran sebanyak 3 kali, sesuai dengan jumlah sisi pada bangun

poligon yang akan dibentuk.

d. Menandai panjang kawat yang telah diukur dengan bolpoint, kemudian

menekuk kawat pada bagian yang telah ditandai dengan tang dan jangan

sampai patah sebelum bagian yang ditandai telah selesai ditekuk. Sebagai

19

contoh, untuk membentuk bangun segitiga sama sisi, kawat ditekuk dengan

tang sebanyak 3 kali, setelah itu kawat baru dapat dipatahkan.

e. Setelah itu, mengatur bentuk kawat agar menyerupai bangun poligon yang

sesuai pada bagian desain alat di atas, digunakan lakban untuk menghubungkan

ujung dengan pangkal kawat besi yang telah dibentuk kelima bangun poligon

yang telah ditentukan dalam langkah a.

2. Percobaan Pendahuluan (Menentukan Posisi Detektor):

a. Menghitung besarnya medan magnet di sekitar kawat lurus dengan arus listrik

yang mengalir pada kawat serta jarak alat ukur dengan kawat telah

direncanakan.

b. Menyusun peralatan sesuai dengan rangkaian percobaan di atas. Perbedaannya

adalah bahan yang digunakan berupa kawat lurus dengan panjang 10 cm yang

diletakkan secara horizontal di antara kedua gabus penyangga.

c. Menghidupkan catu daya, kemudian mengatur tegangan keluarannya agar

sesuai dengan arus yang diinginkan sebagaimana yang terbaca pada

multimeter.

d. Menggeser alat ukur (Gadget) secara perlahan agar medan magnet yang

terdeteksi sesuai dengan perhitungan.

e. Menandai bagian Gadget yang tepat di atas kawat untuk sementara dengan

bolpoint sebagai posisi detektor.

f. Agar posisi detektor pada Gadget terlihat jelas, maka diberi lakban tipis.

3. Percobaan Utama:

20

a. Menyiapkan peralatan yang sesuai dengan instrumen penelitian dan kelima

bangun poligon yang telah dibuat dari kawat besi.

b. Menyusun peralatan dan bahan yang berupa kelima bangun poligon kawat besi

tersebut sesuai dengan rangkaian percobaan di atas.

c. Memilih salah satu bangun poligon yang diinginkan untuk dipasang pada

rangkaian percobaan.

d. Menghidupkan catu daya (power supply), kemudian mengatur tegangannya

agar sesuai dengan arus listrik yang diinginkan sebagaimana yang terbaca pada

multimeter.

e. Membaca besarnya medan magnet total yang terdeteksi oleh Gadget sebagai

alat ukur medan magnet. Pembacaan dilakukan sebanyak 5 kali.

f. Mencatat besarnya medan magnet yang terbaca oleh alat ukur pada tabel

pengamatan.

g. Mengulangi langkah d sampai g untuk bangun poligon yang telah dibuat dari

kawat besi lainnya.

G. Tabel Pengamatan

Medan Magnet di Titik Pusat Bangun Poligon:

Arus listrik ( I ) = Ampere

No. B terukur (T)

1.

2.

3.

4.

5.

21

H. Teknik Analisis Data

1. Menentukan medan magnet di titik pusat bangun poligon kawat besi segi-n

secara perhitungan:

= [02

tan (

1800

)]

2. Medan magnet rata-ratanya ( ):

=1 + 2 + 3 + 4 + 5

5

3. Ketidakpastian medan magnet dari hasil pengamatan () menggunakan

rumus standar deviasi data sampel:

= ( )2

1

4. Menentukan persentase error relatif dari hasil pengamatan medan magnet

() terhadap perhitungan:

% = |

| 100%

= |

| 100%

5. Grafik hubungan antara medan magnet di titik pusat bangun poligon terhadap

jumlah sisinya dengan jarak antara pusat bangun poligon dengan titik sudutnya

adalah sama untuk semua bentuk bangun poligon.

22

B (T)

Jumlah Sisi

23

BAB IV

HASIL PENELITIAN DAN PEMBAHASAN

A. Hasil Penelitian

Hasil penelitian ini berupa data pengamatan mengenai medan magnet di

titik pusat dari bangun poligon: segitiga sama sisi (trigon), segiempat (tetragon),

pentagon, hexagon, dan heptagon yang terbuat dari kawat besi dengan jarak antara

titik pusat dengan setiap titik sudutnya (r) dibuat sama yaitu 5 cm atau 0,05 m.

Pengambilan data dilakukan sebanyak 5 kali pada setiap bangun poligon. Berikut

data pengamatan medan magnet yang diperoleh dari tiap kawat bangun poligon

dengan arus yang mengalir pada tiap bangun sebesar 4 A.

(Data Hasil Pengamatan Terdapat pada Lampiran)

B. Analisis Data

Melalui data hasil pengamatan medan magnet di titik pusat pada beberapa

bangun poligon di atas, dilakukan perhitungan untuk menentukan nilai rerata medan

magnet dan ketidakpastiannya pada tiap bangun poligon serta persentase

penyimpangannya terhadap hasil perhitungan berdasarkan teori (% Error Relatif).

1. Kawat Segitiga Sama Sisi (Trigon)

a. Besarnya medan magnet di titik pusat secara perhitungan matematis

= [02

tan (

1800

)]

3 = 3 [(4 107 2 )

2

(4 )

(0,05 ) tan (

1800

3)]

3 = 8,31 105

24

3 = 83,1 106

3 = 83,1

b. Menentukan nilai rata-rata medan magnetnya (3 ) berdasarkan data hasil

pengamatan

3 =31 + 32 + 33 + 34 + 35

5

3 = (89 + 90 + 91 + 90 + 89

5)

3 = (449

5)

3 = 89,8

c. Ketidakpastian medan magnetnya (3) dari data hasil pengamatan

Digunakan rumus simpangan baku untuk data sampel dalam menentukan

nilai ketidakpastiannya sebagai berikut.

3 = (3 3 )2

1

Menentukan (3 3 )2:

3 = (2,8

5 1)

No. B3 (T) ( )

1. 89 0,64

2. 90 0,04

3. 91 1,44

4. 90 0,04

5. 89 0,64

(3 3 )2

2,8

25

3 = 7

3 = 0,8

Jadi, besar medan magnet di titik pusat pada kawat besi bangun segitiga sama sisi

berdasarkan hasil pengamatan yaitu (3 3) = (89,8 0,8) .

d. % Error relative medan magnet (3) dari rerata data hasil pengamatan terhadap

perhitungan

% 3 = |

| 100%

% 3 = |89,8 83,1

83,1| 100%

% 3 = 8,1%

2. Kawat Segiempat (Tetragon)


= [02

tan (

1800

)]

4 = 4 [(4 107 2 )

2

(4 )

(0,05 ) tan (

1800

4)]

4 = 6,4 105

4 = 64 106

4 = 64


pengamatan

4 =41 + 42 + 43 + 44 + 45

5

26

4 = (62 + 63 + 61 + 62 + 62

5)

4 = (310

5)

4 = 62




4 = (4 4 )2

1

Menentukan (4 4 )2:

No. B4 (T) ( )

1. 62 0

2. 63 1

3. 61 1

4. 62 0

5. 62 0

(4 4 )2

2

4 = (2

5 1)

4 = 0,7

Jadi, besar medan magnet di titik pusat pada kawat besi bangun segiempat



perhitungan

27

% 4 = |

| 100%

% 4 = |62,0 64,0

64,0| 100%

% 4 = 3,1%

3. Kawat Pentagon


= [02

tan (

1800

)]

5 = 5 [(4 107 2 )

2

(4 )

(0,05 ) tan (

1800

5)]

5 = 5,81 105

5 = 58,1 106

5 = 58,1


pengamatan

5 =51 + 52 + 53 + 54 + 55

5

5 = (60 + 58 + 59 + 61 + 59

5)

5 = (297

5)

5 = 59,4


28



5 = (5 5 )2

1

Menentukan (5 5 )2:

No. B5 (T) ( )

1. 60 0,36

2. 58 1,96

3. 59 0,16

4. 61 2,56

5. 59 0,16

(5 5 )2

5,2

5 = (5,2

5 1)

5 = 1,1 1

Jadi, besar medan magnet di titik pusat pada kawat besi bangun pentagon

berdasarkan hasil pengamatan yaitu:

(5 5) = (59,4 1)

= (59 1)


perhitungan

% 5 = |

| 100%

% 5 = |59,4 58,1

58,1| 100%

% 5 = 2,2%

29

4. Kawat Hexagon

a. Besarnya medan magnet di titik pusat berdasarkan perhitungan matematis

= [02

tan (

1800

)]

6 = 6 [(4 107 2 )

2

(4 )

(0,05 ) tan (

1800

6)]

6 = 5,54 105

6 = 55,4 106

6 = 55,4


pengamatan

6 =61 + 62 + 63 + 64 + 65

5

6 = (58 + 57 + 56 + 56 + 57

5)

6 = (284

5)

6 = 56,8




6 = (6 6 )2

1

Menentukan (6 6 )2:

30

No. B6 (T) ( )

1. 58 1,44

2. 57 0,04

3. 56 0,64

4. 56 0,64

5. 57 0,04

(6 6 )2

2,8

6 = (2,8

5 1)

6 = 0,8

Jadi, besar medan magnet di titik pusat pada kawat besi bangun hexagon



perhitungan

% 6 = |

| 100%

% 6 = |56,8 55,4

55,4| 100%

% 6 = 2,5%

5. Kawat Heptagon

a. Besarnya medan magnet di titik pusat berdasarkan perhitungan matematis

= [02

tan (

1800

)]

7 = 7 [(4 107 2 )

2

(4 )

(0,05 ) tan (

1800

7)]

31

7 = 5,39 105

7 = 53,9 106

7 = 53,9


pengamatan

7 =71 + 72 + 73 + 74 + 75

5

7 = (55 + 54 + 54 + 55 + 56

5)

7 = (274

5)

7 = 54,8




7 = (7 7 )2

1

Menentukan (7 7 )2:

No. B7 (T) ( )

1. 55 0,04

2. 54 0,64

3. 54 0,64

4. 55 0,04

5. 56 1,44

(7 7 )2

2,8

32

7 = (2,8

5 1)

7 = 0,8

Jadi, besar medan magnet di titik pusat pada kawat besi bangun heptagon



perhitungan

% 7 = |

| 100%

% 7 = |54,8 53,9

53,9| 100%

% 7 = 1,7%

Tabel 1. Medan Magnet di Titik Pusat Beberapa Bangun Poligon Berdasarkan Hasil

Perhitungan dan Pengamatan

No. Segi atau

jumlah Sisi

Medan Magnet (B) dalam T

Perhitungan Pengamatan

1. 3 83,1 89,8

2. 4 64 62

3. 5 58,1 59,4

4. 6 55,4 56,8

5. 7 53,9 54,8

6. Grafik Medan Magnet di Titik Pusat Bangun Poligon Pada Beberapa

Variasi Jumlah Sisinya (Bentuk Bangun Poligon)

33

Gambar 8. Grafik medan magnet di titik pusat bangun poligon terhadap variasi

jumlah sisi bangun poligonnya.

C. Pembahasan

Penelitian ini bertujuan untuk menentukan besar medan magnet yang

dihasilkan di titik pusat dari berbagai bentuk bangun poligon yang terbuat dari

kawat besi berarus listrik serta mengetahui pengaruh bentuk bangun poligon yang

terbuat dari kawat besi berarus listrik terhadap medan magnet yang dihasilkan di

titik pusat bangun poligon tersebut. Penentuan medan magnet dilakukan dengan

dua cara, yakni melalui perhitungan serta pengukuran. Adapun alat ukur medan

magnet yang digunakan dalam penelitian ini berupa Gadget. Gadget merupakan

piranti elektronik kecil yang memiliki fungsi tertentu (M. Risal, 2011). Gadget

dapat berupa handphone Android, laptop, PC, Tablet, dan lain sebagainya. Agar

Gadget dapat bekerja dan berfungsi sesuai dengan kebutuhan kita, maka di dalam

Gadget harus terdapat software atau perangkat lunak yang menyediakan berbagai

0,0

10,0

20,0

30,0

40,0

50,0

60,0

70,0

80,0

90,0

100,0

3 4 5 6 7 8

B (

T)

Jumlah Sisi

Bperhitungan (T) Bpengamatan (T)

34

macam aplikasi. Semakin beragam aplikasi yang dimiliki oleh suatu Gadget, maka

kegunaan Gadget juga akan semakin beragam. Pada penelitian ini, digunakan

Gadget berupa handphone Android bermerek Evercoss A12BT yang difungsikan

sebagai alat ukur medan magnet dengan aplikasi Android yang digunakan berupa

Magnetic Field Detector. Sebelum melakukan percobaan, terlebih dahulu

dilakukan percobaan pendahuluan yang bertujuan untuk menentukan lokasi

detektor medan magnet pada handphone. Hasilnya diketahui bahwa detektor medan

magnet berada di bawah tombol pengecil suara pada handphone.

1. Penentuan Medan Magnet di Titik Pusat dari Berbagai Bentuk Bangun

Poligon yang Terbuat dari Kawat Besi Berarus Listrik

Objek dalam penelitian ini berupa kawat besi yang dibentuk menjadi lima

bangun poligon. Kelima bangun poligon tersebut yaitu segitiga sama sisi (trigon),

segiempat (tetragon), pentagon, hexagon, dan heptagon dengan jarak antara titik

pusat dengan setiap titik sudutnya dibuat sama, yaitu 5 cm. Kawat tidak dibentuk

sama persis dengan kelima bangun poligon tersebut, tetapi kawat berbentuk bangun

poligon yang salah satu sisinya terbuka. Hal ini bertujuan agar arah arus yang

mengalir pada kawat searah. Apabila kawat besi berbentuk bangun poligon tertutup,

maka arus yang mengalir pada kawat akan bercabang, hal ini dapat menyebabkan

arah medan magnetnya akan saling melawan (bersifat destruktif), sehingga nilai

medan magnetnya akan berkurang.

35

Penentuan medan magnet di titik pusat dari beberapa bangun poligon kawat

besi berarus listrik diukur menggunakan Gadget. Arus listrik yang mengalir diatur

dengan cara memutar tombol tegangan yang ada pada Power Supply. Pembacaan

arus listrik dapat dilakukan melalui multimeter ataupun Power Supply jika tersedia

skala arus listriknya atau pengukur arus listrik dalam keadaan normal. Pengukuran

medan magnet di titik pusat dari berbagai kawat poligon dilakukan dengan

mengamati nilai medan magnet yang ditampilkan pada layar Gadget. Pengamatan

nilai medan magnet dilakukan sebanyak 5 kali untuk setiap kawat besi bangun

poligon yang digunakan dalam penelitian ini. Selain melakukan pengamatan,

dilakukan juga perhitungan mengenai besarnya medan magnet di titik pusat dari

setiap kawat poligon yang digunakan dalam penelitian. Kemudian, data hasil

pengamatan medan magnet sebanyak 5 kali tersebut ditentukan nilai rata-ratanya.

Nilai rata-rata medan magnet dijadikan sebagai nilai medan magnet hasil

pengamatan, sedangkan penentuan nilai medan magnet berdasarkan persamaan

matematis dijadikan sebagai nilai medan magnet hasil perhitungan. Melalui analisis

data yang dilakukan, diperoleh data medan magnet di titik pusat pada setiap bangun

poligon dari kawat besi berarus listrik berdasarkan hasil perhitungan dan

pengamatan. Selain itu, diperoleh juga nilai persentase error relative medan magnet

yang bertujuan untuk mengetahui seberapa besar penyimpangan nilai medan

magnet hasil pengamatan terhadap perhitungan. Tabel 2 berikut disajikan data

mengenai medan magnet berdasarkan hasil perhitungan dan pengamatan pada arus

listrik 4 ampere serta persentase error relative-nya.

36

Tabel 2. Nilai Medan Magnet di Titik Pusat Beberapa Kawat Besi Poligon

Berdasarkan Hasil Perhitungan dan Pengamatan pada Arus Listrik 4 A

Beserta Persentase Error Relative-nya

Bentuk Kawat

Medan Magnet di Titik Pusat dalam

T

% Error Relative

(%)

Perhitungan

(B)

Pengamatan

( ) Segitiga Sama

Sisi (Trigon)

83,1 (89,8 0,8) 8,1

Persegi

(Tetragon)

64 (62,0 0,7) 3,1

Pentagon 58,1 (59 1) 2,2 Hexagon 55,4 (56,8 0,8) 2,5 Heptagon 53,9 (54,8 0,8) 1,7

Merujuk pada Tabel 2, nilai medan magnet terbesar terdapat pada kawat besi

berbenuk segitiga sama sisi (trigon), sedangkan nilai medan magnet terkecilnya

terdapat pada kawat besi berbentuk heptagon. Terdapat perbedaan antara nilai

medan magnet hasil pengamatan terhadap perhitungan. Hal ini dapat dipantau

melalui nilai persentase error relative medan magnet pada setiap variasi bentuk

kawat. Semua nilai persentase ini tergolong kecil. Semakin kecil nilai persentase

error relative, maka akan semakin baik nilai hasil pengukuran/pengamatan yang

dilakukan. Adanya perbedaan nilai medan magnet antara hasil pengamatan dengan

perhitungan dapat disebabkan beberapa hal berikut:

a. Adanya medan magnet latar, medan magnet latar dalam hal ini merupakan

medan magnet bumi. Walaupun nilainya di permukaan bumi tergolong kecil,

namun nilai ini dapat mempengaruhi dalam pengukuran.

b. Bentuk kawat besi poligon yang kurang presisi.

37

c. Terdapat sebagian energi listrik yang terdisipasi menjadi kalor sehingga

mampu menurunkan besarnya medan magnet yang dihasilkan dari kawat

berarus.

2. Variasi Bentuk Bangun Poligon dari Kawat Besi Berarus Listrik terhadap

Medan Magnet yang Dihasilkan

Variasi bentuk bangun poligon dilakukan dengan cara memvariasi jumlah

sisi-sisinya dengan jarak antara pusat bangun poligon dengan setiap titik sudutnya

dibuat konstan untuk semua variasi bentuk bangun. Besarnya medan magnet yang

ditimbulkan dari kawat berarus pada suatu tempat dapat dipengaruhi oleh besarnya

arus listrik yang mengalir pada kawat serta jarak tempat dari kawat berarus. Selain

itu, bentuk geometri kawat juga mampu mempengaruhi besarnya medan magnet

yang ditimbulkan. Berdasarkan hasil perhitungan dan pengamatan mengenai

besarnya medan magnet di titik pusat suatu bangun poligon yang terbuat dari kawat

besi berarus, seperti yang ditampilkan pada Tabel 2, dapat diketahui bahwa semakin

banyak jumlah sisinya, maka besarnya medan magnet di titik pusat bangun poligon

tersebut akan semakin melemah. Hal ini dapat disebabkan karena semakin banyak

jumlah sisi bangun poligon, maka jarak tiap sisi dengan titik pusat bangun poligon

akan semakin menjauh sehingga medan magnet yang dirasakan di titik pusat akan

semakin melemah. Berdasarkan Persamaan (19) pada bab Kajian Pustaka, dapat

dilihat bahwa semakin banyak jumlah sisi bangun poligon, maka akan semakin

banyak juga kontribusi medan magnet di titik pusat dari kawat berbentuk poligon.

Namun, jika jarak titik pusat dengan setiap titik sudut dibuat seragam untuk semua

38

bangun poligon, maka bertambahnya jumlah sisi akan semakin memperpendek

panjang tiap sisinya serta jarak tiap sisi dengan titik pusat akan semakin jauh.

Semakin pendeknya panjang tiap sisi bangun poligon, maka kontribusi medan

magnet oleh setiap elemen panjang kawat besi () juga semakin berkurang. Kedua

hal tersebut yang menyebabkan semakin banyak jumlah sisi yang membentuk suatu

bangun poligon, maka besarnya medan magnet di titik pusat bangun tersebut akan

semakin melemah. Hal ini juga dapat dibuktikan pada grafik berikut.

Gambar 9. Grafik hubungan antara medan magnet yang dihasilkan di titik pusat

bangun poligon dari kawat besi berarus terhadap jumlah sisinya (bentuk

bangun poligon).

Berdasarkan grafik pada Gambar 9, diketahui bahwa grafik medan magnet baik

secara perhitungan maupun pengamatan serta garis kecenderungan hasil

pengamatan (garis berwarna hijau) dari kiri ke kanan semakin turun. Selain itu,

gradien dari garis kecenderungan menunjukkan nilai negatif. Hal ini

mengindikasikan bahwa besarnya medan magnet di titik pusat suatu bangun

y = -7,52x + 102,16

0,0

10,0

20,0

30,0

40,0

50,0

60,0

70,0

80,0

90,0

100,0

3 4 5 6 7 8

B (

T)

Jumlah Sisi

Bperhitungan (T) Bpengamatan (T)

39

poligon dari kawat besi berarus listrik berbanding terbalik dengan jumlah sisi yang

membentuk suatu bangun poligon.

40

BAB V

KESIMPULAN DAN SARAN

A. Kesimpulan

Kesimpulan yang dapat diambil dari penelitian ini adalah sebagai berikut.

1. Besarnya medan magnet di titik pusat dari berbagai bentuk bangun poligon

yang terbuat dari kawat besi berarus listrik berdasarkan hasil perhitungan dan

pengamatan dengan jarak titik pusat dengan tiap titik sudutnya adalah sama

untuk setiap variasi bangun poligon, yaitu 0,05 m serta arus listrik yang

mengalir sebesar 4 ampere dapat dilihat pada tabel berikut.

Bentuk Kawat

Medan Magnet di Titik Pusat dalam T

Perhitungan

(B) Pengamatan ( )

Segitiga Sama Sisi

(Trigon)

83,1 (89,8 0,8)

Persegi (Tetragon) 64 (62,0 0,7) Pentagon 58,1 (59 1) Hexagon 55,4 (56,8 0,8) Heptagon 53,9 (54,8 0,8)

2. Semakin banyak jumlah sisi yang menyusun suatu bangun poligon yang terbuat

dari kawat besi berarus listrik, maka besarnya medan magnet di titik pusat

bangun tersebut akan semakin melemah.

B. Keterbatasan Penelitian

Adapun keterbatasan dalam penelitian ini adalah:

1. Kawat besi yang telah dibentuk beberapa bangun poligon pada tiap sisinya

kurang presisi.

41

2. Alat ukur medan magnet berupa Gadget, yang memanfaatkan aplikasi Android

pengukur medan magnet yaitu Magnetic Field Detector belum memiliki

detektor yang jelas, sehingga perlu dilakukan percobaan pendahuluan untuk

menentukan posisi detektor.

C. Saran

Berdasarkan penelitian yang telah dilakukan, diperoleh saran yang dapat

dijadikan sebagai bahan pertimbangan untuk penelitian selanjutnya, yaitu:

1. Sebaiknya digunakan peralatan yang lebih baik lagi agar kawat yang dibentuk

menjadi beberapa bangun poligon tiap sisinya lebih presisi lagi.

2. Diperlukan penelitian lebih lanjut mengenai keakuratan hasil pengukuran

medan magnet pada beberapa aplikasi Android yang bekerja sebagai pengukur

medan magnet serta cara kerja Gadget ketika berperan sebagai alat ukur medan

magnet. Melalui cara kerja Gadget tersebut, akan dapat diketahui bagian

hardware manakah dari Gadget yang dapat berfungsi sebagai detektor medan

magnet.

42

DAFTAR PUSTAKA

Giancoli. 2001. Fisika Edisi Kelima Jilid 2. Jakarta: Erlangga.

Tipler, Paul A. 2001. Fisika untuk Sains dan Teknik Edisi Ketiga Jilid 2. Jakarta:

Erlangga.

Risal, Muhammad. 2011. Apa itu Gadget dan Pengertian Gadget. Diakses dari

http://www.artikelbagus.com/2011/11/apa-itu-gadget-dan-pengertian-gadget.html.

Pada tanggal 14 April 2015, Jam 2.56 WIB.

43

LAMPIRAN

44

Lampiran 1. Hasil Pengukuran Medan Magnet di Titik Pusat Bangun

Poligon dari Kawat Besi Berarus Listrik

1. Kawat Segitiga Sama Sisi (Trigon)

No. B3 (T)

1. 89

2. 90

3. 91

4. 90

5. 89

2. Kawat Segiempat (Tetragon)

No. B4 (T)

1. 62

2. 63

3. 61

4. 62

5. 62

3. Kawat Pentagon

No. B5 (T)

1. 60

2. 58

3. 59

4. 61

5. 59

4. Kawat Hexagon

No. B6 (T)

1. 58

2. 57

3. 56

4. 56

5. 57

5. Kawat Heptagon

No. B7 (T)

1. 55

2. 54

3. 54

4. 55

5. 56

45

Lampiran 2. Dokumentasi Penelitian

Rangkaian Percobaan

46

Aplikasi Gadget Android: Magnetic Field Detector

Seminar Hasil Penelitian

48

Lampiran 3. Pertanyaan, Jawaban, dan Masukan pada Sesi Tanya Jawab

Seminar

1. Riadi Agung Saputro, NIM. 11302241016

Pertanyaan:

Di manakah posisi detektor pada gadget?

Jawaban:

Berdasarkan percobaan pendahuluan yang dilakukan, posisi detektor terletak di

sebelah bawah dari tombol pengecil suara pada handphone (gadget).

2. Bapak Yusman Wiyatmo

Masukan:

Mengenai penelitiannya sudah baik, melalui penelitian ini dapat dilakukan

variasi yang lain seperti keliling untuk setiap bangun poligonnya dibuat sama.

49

LAIN-LAIN

pengukuran medan magnet di titik pusat pada berbagai bentuk bangun poligon yang terbuat dari kawat...

Documents