5/20/2018 KK-13 Listrik Magnet (Final Version)
1/2
Sifat Medan Listrik dan Medan MagnetFI603-A/FI704-A, Genap,
Kelompok I, Syakti Perdana Sriyansyah, NIM.1302448
(Ellianawati, NIM.1201251; Habibi, NIM.1302251), KK-13,
19/05/14.
Sifat kelistrikan dan kemagnetan masing-masingdapat digambarkan
dengan hukum Coulomb danhukum Biot-Savart. Berdasarkan hukum
Coulomb,kuat medan listrik dapat dirumuskan denganm
||
|| , dan berdasarkan hukum
Biot-Savart kuat medan magnet dinyatakan dalam
persamaan || . Dapat disimpulkan bahwaarah medan magnet tegak
lurus terhadap arah gerakmuatan. Biot dan Savart menyusun rumus
tersebut
menghargai sejarah yang sudah mapan tentang konsep dan dimana
arah gerak medan magnet searah denganarah pada dwi kutub seperti
berikut.
Garis panah merah adalah garis medan yangmerupakan hasil
resultan dari garis medan antar dwi kutub.
Jika hukum Biot-Savart dinyatakan dalam gerak muatan didalam
bahan magnet akan berubah menjadi
|| || || .
Pada abad ke-19, Gauss menggagas tentang suatupermukaan tertutup
yang terdiri atas potongan-potongan
kecil permukaan, dan membuktikan secara matematis
bahwa: . Pembuktikan sederhana dipilihsuatu permukaan bola yang
memiliki kuat medan listrik
seragam di permukaannya maka dapat dibuktikan bahwa
Hukum Coulomb konsisten dengan hukum Gauss,sehingga hukum Gauss
dapat mewakili hukum Coulomb.
Namun hukum Gauss masih terlalu umum, sehingga perludidampingi
dengan hukum lain agar setara dengan hukum
Coulomb. Hukum kedua Gauss yaitu .Ruas kiri rumus ini mirip
dengan rumus usaha, namunusaha per satuan muatan, karena pada usaha
W = F.s,
sedangkan hukum kedua Gauss ini . Karena padamedan statik muatan
diam, maka lintasan tertutupperpindahannya adalah nol, sehingga
usaha per satuanmuatannya juga nol. Untuk muatan yang bergerak,
makaberlaku:
( )
Jadi . Jika r1 mendekati takhingga dan , maka .Jadi terbukti
bahwa medan Coulomb dapat dinyatakan
setara dengan pernyataan Gauss.Secara umum, keterkaitan erat
antara medan listrik
dan medan magnet ini dirangkum oleh Maxwell dengan
melengkapi hukum Coulomb, hukum Biot-Savart, hukum
Faraday, hukum Stokes dan merevisi hukum Ampere
akhirnya diperoleh empat persamaan penting berikut: (1)
; (2) ; (3) ; (4) . Turunan kedua terhadap ruang danturunan
kedua terhadap waktu dari medan listrik menghasilkan
gelombang listrik magnet. Jadi gelombang listrik magnet
tersirat
dalam persamaan Maxwell.
Pertanyaan dan Dugaan Jawab
Q: Mengapa Maxwell merevisi hukum Ampere ?A: Menurut Maxwell
permukaan yang tercakup tidak harus
permukaan datar. Pada kasus rangkaian kapasitor, jikakedua
keping kapasitor dipisahkan oleh suatupermukaan bebas 3 dimensi,
maka tidak ada arus yang
menembus permukaan dan dan hukum Amperetidak berlaku, padahal
secara empiris hal ini tidak
boleh terjadi. Oleh Maxwell harus ada penjelasan yangmenyebabkan
arus tetap ada, yaitu bahwa walaupunarus hilang, tapi sesuai dengan
hukum kekekalanmuatan, terjadi penambahan muatan di keping
yangdilingkupi permukaan Gauss, dan menambahkan suku
pada ruas kanan hukum Ampere.
Hasil Refleksi
Penjelasan tentang sifat medan listrik dan medanmagnet ini
sangat menarik. Hal-hal detail tentangterbangunnya persamaan
Maxwell ini ternyata begitusederhana penjelasannya. Berbekal hasil
empiris dari
eksperimen Coulomb dan Biot-Savart akhirnya Maxwellberhasil
menyatakan secara matematis empat persamaanpenting yang berpengaruh
dalam perkembangan IPTEK.
Batasan Berlakunya MateriPenjelasan tentang koreksi hukum Ampere
oleh
Maxwell yang menggambarkan penumpukan muatan padasalah satu
keping sejajar akibat modifikasi permukaan
Gauss masih belum terlihat dari persamaan . Akan lebih jelas
jika dilanjutkan menjadi
.
Common Good
Penyampaian materi ini sangat menarik, penuhinspirasi dan akan
sangat bermanfat bila disampaikandengan tahapan seperti yang
diberikan oleh Pak Ruslidimana selalu ada alasan logis untuk setiap
konsep yangdisampaikan dan semuanya dapat dengan mudah dicerna.
P
