Torsi pada Kumparan Arus Dalam Medan Magnetik Uniform

Berdasarkan perputaran kumparan yang membawa arus I yang muncul dari Medan Magnetik Uniform yang dihubungkan langsung secara parallel ke dasar kumparan, yang ditunjukkan olegh Gambar 29.12a. Tidak ada gaya Magnet yang terjadi pada sisi 1 dan 3 dikarena kabel-kabel yang berada dalam rangkaian berbentuk parallel, Maka untuk rangkaian ini berlaku L x B = 0. Namun pada sisi 2 dan 4 terjadi Gaya Megnetik,di karenakan sisi-sisi ini letaknya tegak lurus dalam rangkaian. Besar gaya ini dapat dilihat dari persamaan 29.3, yaitu : F2 = F4 = IaB Arah F2 adalah gaya yang ditimbulkan oleh kabel 2 yang menuju keluar rangkaian, seperti yang ditunjukkan oleh gambar 29.12a, dan F4 adalah gaya yang ditimbulkan oleh kabel 4 yang arahnya masuk kedalam rangkaian . Kita dapat melihat kumparan pada sisi kabel 3 dan kemudian sisi kabel 2 dan 4, serta dua gaya F2 dan F4 dan arah gayanya seperti yang ditunjukkan gambar 29.12b, mempunyai arah gaya yang berbeda tetapi tidak dalam kabel yang sama melainkan berlainan. Jika rangkaian mempunyai sumbu/poros, maka putarannya terdapat pada titik O, disini dua gaya tersebut dihasilkan disekitar titik O dan torsi berotasi dalam rangkaian searah jarum jam. Besar Torsi Tmax adalah :

Dimana lengan momentum disekitar titik O adalah b/2 untuk setiap gaya. Karena rangkaian ini berbentuk rangkaian tertutup, sehingga A = ab,dan Torsi maksimum adalah : Tmax = IAB Perlu di ingat, hasil Torsi-maksimum ini hanya berlaku terhadap Medan Magnet yang rangkaiannya berbentuk parallel .Pada sisi 3 dapat dirasakan arus yang terdapat pada sumbu rotasi searah jarum jam, seperti yang terlihat pada gambar 29.12b, apabila arah arus berbalik,arah gaya juga akan berbalik, dan perputaran cendrung akan berlawanan arah jarum jam. Sekarang kita anggap Medan Magnetik Uniform membentuk sudut 90 dengan garis tegak lurusdengan alas rangkaian seperti gambar 29.13a. untuk mempermudah, kita anggap B menjadi tegak lurus terhadap sisi 1 dan sisi 3. Dalam kasus ini, gaya magnetic F2 dan F4 mengerahkan pada sisi 2 dan sisi 4 melewati satau sama lain dan tidak mengeluarkan torsi karena gaya tersebut terlewat seperti biasa. Gaya yang berada pada sisi 1 dan 3, F1 dan F3 .

Berdasarkan pada akhir gambar yang terdapat pada gambar 29.13b, perlu di ingat bahwa lengan momentum dari F1 berada pada titik O dengan persamaan (a/2) sin . Demikian juga dengan lenganmomentum F3 berlaku rumus yang sama. Karena, F1 = F3 = IbB, Torsi disekitar titik O mempunyai besaran :

Dimana : A = ab adalah area rangkaian, hasil ini menunjukkan nilai torsi maksimum yaitu IAB dimana bidang tegak lurus dengan alas rangkaian dan membentuk jika kita melihat pada gambar 29.12, akan bernilai 0 jika bidang parallel normal terhadap alas rangkaian yaitu dan seperti yang dapat kita lihatdari gambar 29.13 rangkaian cendrung berotasi dan menurunkan nilai (seperti areavector A berotasi menuju arah bidang magnetic).

Gambar 29.13

Untuk mendeskripsikan gaya yang terdapat dalam perputaran arus dalam rangkaian dalam gambar 29.13, jika medan magnetic seperti terdapat dalam gambar serta penurunan besaran terjadi dari kiri ke kanan.

Dapat dikatakan bahwa torsi dikerahkan pada rangkaian yang terdapat Medan Magnetik Uniform B adalah :

Dimana A, vector yang ditunjukkan dalam gambar 29.13 adlah tegak lurus pada alas rangkaian dan mempunyai besaran yang sama dengan area rangkaian. Kita menunjukkan arah A dengan menempatkannya disebelah kanan untuk mendeskripsikan gambar 29.14. saat kamu mengepalkan jari tangan kanan tepat pada arah arus rangkaian, jempol mu akan menunjukkan arah A . maka IA adalah Momentum magnetic Dipole atau biasa disebut dengan Momentum magnetic dalam rangkaian :

Satuan Internasional (SI) daripada Momentum magnetic dipole adalah dengan menggunakan definisi ini, kita dapat mengetahui torsi yang dikerahkan membawa arus rangkaian dalam medan magnet B seperti :

Gambar 29.14

Perlu diingat, hasil persamaan ini di analogikan dengan persamaan sebelumnya yaitu :

Untuk torsi yang dikerahkan didalam listrik dipole yang berada dalam bidang E dimana p adalah momentum listrik dipole.