MEDAN MAGNETMEDAN MAGNET

Oleh : Sri Jumini

Standart KompetensiStandart Kompetensi

MateriMateri

Kompetensi DasarKompetensi Dasar

MEDAN MAGNETMEDAN MAGNET

IndikatorIndikator

STANDART KOMPETENSISTANDART KOMPETENSI

Menerapkan konsep kelistrikan dan kemagnetan dalam berbagai penyelesaian

masalah dan produk teknologi

2

KOMPETENSI DASARKOMPETENSI DASAR

Menerapkan induksi magnetik dan gaya magnetik pada beberapa produk teknologiMenerapkan induksi magnetik dan gaya

magnetik pada beberapa produk teknologi

2.2Semester 1Kelas XII

INDIKATORINDIKATOR

Menentukan Medan magnetik disekitar penghantar lurus berarus listrik

Menentukan Medan magnetik pusat penghantar yang berbentuk lingkaran

Menentukan gaya lorentz

Menentukan Medan magnetik disekitar penghantar lurus berarus listrik

Menentukan Medan magnetik pusat penghantar yang berbentuk lingkaran

Menentukan gaya lorentz

2.2

MEDAN MAGNET

Induksi magnet di sekitar penghantar lurus dan panjang Induksi magnet di sekitar penghantar lurus dan panjang

Materi Medan Magnet Materi Medan Magnet

Induksi magnet pada penghantar berbentuk lingkaran Induksi magnet pada penghantar berbentuk lingkaran

Induksi magnet pada kumparan ( solenoida dan toroida ) Induksi magnet pada kumparan ( solenoida dan toroida )

gaya Lorentz gaya Lorentz

Garis – garis gaya magnet / fluks magnetik Garis – garis gaya magnet / fluks magnetik

Soal - soalSoal - soalendend

MEDAN MAGNETIK DI SEKITAR ARUS LISTRIK

• Medan magnetik adalah ruang tempat magnet-megnet lainnya mengalami gaya magnetik.

• Tahun 1819, Hans Christian O, melalui suatu percobaan mendapatkan bahwa di sekitar arus listrik timbul medan magnetik.

MEDAN MAGNETIK DI SEKITAR KAWAT LURUS BERARUS

Genggam kawat lurus dengan tangan kanan hingga jempol menunjukkan arah kuat arus, maka arah putaran keempat jari yg dirapatkan akan menyatakan arah lingkaran garis-garis medan magnetik.

A. ARAH INDUKSI MAGNETIK

Keterangan: B = induksi magnetikμο = permeabilitas hampa = 4π x 10-7 Wb/ amp .ma = jarak dari kawat berarusI = kuat arus listrik

πa

iμB

2

0

MEDAN MAGNETIK DI SEKITAR KAWAT LURUS BERARUS

Induksi magnetik (B) berupa garis singgung pada garis induksi magnetik.

Keterangan: B = induksi magnetik di pusat lingkaranμο = permeabilitas hampa = 4π x 10-7 Wb/ amp x m a = jari-jari lingkaran I = kuat arus listrik

MEDAN MAGNETIK DI SEKITAR KAWAT LINGKARAN BERARUS

Besar induksi magnetik yg ditimbulkan oleh penghantar berarus berbentuk lingkaran dipengaruhi oleh kuat arus, jari-jari lingkaran maupun posisi titik yg ditinjau

a

iNB

2

0

Sebuah kawat penghantar berbentuk lingkaran (jari-jari = a) dialiri arus I maka

besarnya induksi magnetik di sumbu lingkaran P

MEDAN MAGNETIK DI SUMBU KAWAT LINGKARAN BERARUS

a

iBp

2

sin30

BA= μο N I l

MEDAN MAGNETIK PADA SOLENOIDA

Besarnya induksi magnetik di tengah-tengah solenoida

Besarnya induksi magnetik di titik ujung solenoida

niB 0

MEDAN MAGNET DALAM BELITAN TOROIDA

Keterangan:B= induksi magnetik di sumbu toroidaμο = permeabilitas hampa = 4π x 10-7 Wb/ amp x m a = jari-jari efektif toroidaI = kuat arus listrik

Besarnya induksi magnet yang ada dalam belitan toroida adalah

a

NiB

2

0

Fluks Magnetik

Faraday menggambarkan medan magnet dengan bantuan garis-garis medan.

cosBA

Faraday menggambarkan medan magnet dengan bantuan garis-garis medan.

Kemudian garis medan tersebut dinyatakan dengan angka. Kerapatan

garis medan didefinisikan sebagai banyak garis medan yang menembus suatu bidang secara tegak lurus. Jika

kerapatan garis gaya medan magnetnya membentuk sudut terhadap garis

normal bidang.

CONTOH SOAL

Sebuah solenoida yg panjangnya 30 π cm & terdiri atas 5 lilitan serta sebuah toroida

dg jari-jari efektif 45 cm dialiri arus yg sama besar. Setelah diamati, induksi

magnetik di pusat solenoida & di sumbu toroida sama besar. Hitung banyak lilitan

toroida!

• Misal solenoida = 1 & toroida = 2

• Diket: L1= 30 π cm, N1= 5

B1 = B2

N2 = 15Jadi, banyak lilitan toroida adalah 15 lilitan

GAYA LORENTZ

Penghantar berarus listrik

medan magnet

gaya yang terjadi pada penghantar berarus listrik yang berada dalam medan magnet disebut gaya Lorentz

GAYA LORENTZ PADA KAWAT BERARUS

• Kawat sepanjang l yang dialiri arus listrik sebesar I dan terletak di dalam medan magnet B akan mengalami gaya lorentz (FL) sesuai dg rumus:

FL= B I l sin α

α = sudut yang dibentuk

oleh B dan I

Menentukan arah gaya lorentz

Dg kaidah tangan kanan :Buka telapak tangan dg keempat jari selain jempol dirapatkan.

Arahkan keempat yari yg dirapatkan sesuai dg arah induksi magnet (B) & arahkan jempol hingga sesuai dg arah I, maka arah gaya lorentz yg dialami akan sesuai dg arah dorongan telapak tangan.

GAYA LORENTZ ANTARA 2 KONDUKTOR LURUS PANJANG & BERARUS

a

ii

l

F

2

210

Besar gaya tarik menarik atau tolak menolak antara 2 penghantar lurus panjang sejajar dan berarus

Dua penghantar berlawanan arah

Dua penghantar se arah

GAYA LORENTZ PADA MUATAN YANG BERGERAK

• Partikel bermuatan q yg bergerak dg kecepatan v & memasuki medan magnetik B juga merasakan gaya Lorentz, yg besarnya adalah

F= q v B sin ө

Dg ө = sudut antara arah v dg arah B.

untuk muatan (+), arah F sesuai dg yg diperoleh dari kaidah tangan kanan, tapi untuk muatan (-) arah F berlawanan arah dg yg diperoleh dari kaidah tangan kanan.

GAYA LORENTZ PADA MUATAN YANG BERGERAK

• Bila = 90º (v B) maka F = q v B. Karena F selalu tegak lurus terhadap v. maka lintasan partikel bermuatan merupakan lingkaran dengan jari-jari R sebesar:

R = mv/q.B

dengan v = R = 2f = 2/ T

Soal

1

2

3 45

6

Soal 1

Tentukan induksi magnet pada jarak 20 centimeter dari suatu penghantar lurus panjang yang berarus listrik 10 ampere.

Soal 2

Tentukan induksi magnet di pusat penghantar berbentuk lingkaran dengan

jari-jari 20 cm dan berarus listrik 5 ampere.

Soal 3

Suatu kumparan panjangnya 10 cm memiliki 100 lilitan dan dialiri arus 5 ampere.Tentukan induksi magnet di

pusat kumparan.

Soal 4

.

Suatu penghantar panjangnya 20 cm berarus listrik 10 ampere berada dalam medan magnet 2 x 10-4 wb/m2 . Hitung

gaya Lorentz yang terjadi pada penghantar.

Soal 5

.

Elektron bergerak dengan kelajuan 4 x 106

m/s dalam medan magnet 2 x 10 -4 wb/m2 . Berapa jari –jari lintasan elektron pada saat bergerak dalam medan magnet.

( massa elektron = 9,1 x 10 -31 kg ; muatan elektron = 1,6 x 10 -19 coulomb )

Soal 6

Dua penghantar lurus berarus listrik masing – masing 10 ampere dan 5

ampere . Jarak antara kedua penghantar 20 cm . Hitung gaya

persatuan panjang yang terjadi pada kedua penghantar.