MEDAN MAGNET

Apa yang dimaksud ?Apa yang dimaksud ?

Jika sebuah kawat yang diletakkan vertikal di sekitar tumpukan serbuk besi diberi arus listrik, maka serbuk besi ini akan membentuk garis-garis konsentris dengan kawat sebagai pusatnya.

Garis-garis ini menggambarkan bahwa di sekitar kawat tersebut medan magnet Medan magnetik diberi simbol : B

Medan Magnet: merupakan ruang magnet yang di dalamnya masih bisa di rasakan adanya gaya magnet

MagnetMagnetDitemukan di Magnesia

(sebuah kota di Asia Kecil) lebih dulu dari listrik.

Di tempat tersebut terdapat batu-batuan yang saling

tarik menarik.

Magnet besarMagnet besar Bumi

(sudah dimanfaatkan untuk navigasi sejak dulu)

MAGNET DAN KUTUB MAGNETMAGNET DAN KUTUB MAGNET

• Kutub magnet:

bagian magnet yang paling kuat pengaruh kemagnetannya

• Kutub-kutub magnet:

utara (U) dan selatan (S)• Jarum untuk kompas :

secara bebas mengarah ke utara dan selatan

• Bumi sebagai magnet :

Kutub-kutub magnet bumi sedikit bergeser dari kutub- kutub geografi

Medan Magnet (B) serupa medan listrik (E)Medan Magnet (B) serupa medan listrik (E)

Perbedaan antara Perbedaan antara gaya listrikgaya listrik dan dan gaya magnetgaya magnet

Gaya ListrikBekerja searah dengan

medan listrik Bekerja pada partikel

bermuatan tanpa memperdulikan apakah bergerak atau tidak

Bekerja memindahkan partikel

Gaya Magnet Bekerja dalam arah tegak

lurus medan magnet Bekerja pada partikel

bermuatan hanya jika partikel tersebut bergerak

Tidak bekerja untuk memindahkan partikel

1. Medan magnet disekitar/akibat arus listrik1. Medan magnet disekitar/akibat arus listrik

Gaya magnet pada kawat berarusGaya magnet pada kawat berarus

BxLIFmagnet

=

θsinILBFmagnet =

konstan=B

I0µ=•∫ dsB

I

rdsBdsB =•

r

IB

πµ2

0=

rBπ2=•∫ dsB

Ir 0B2 µπ = atau

Medan magnet di sekitar kawat berarusMedan magnet di sekitar kawat berarus

Medan magnet di sekitar kawat berarusMedan magnet di sekitar kawat berarus

a

ds x

θ

r

dx=ds

r̂

x

a−=θtan

r

a=θsin

θsinˆˆ rdsrds =×B berarah keluar

θsindx=

a

ds x

θ

r

dx=ds

r̂

x

a−=θtan

20 ˆ

4 r

rdsB

×

= Id

πµ

Arah:Besar:

θsin

ar =

22

sin

=

θa

r

dxa

Id sinsin

4

2

0 θθπ

µ

=B dx

a

I

=

2

30 sin

4

θπ

µds

r

dB

a

ds x

θ

r

dx=ds

r̂

x

a−=θtan

θtan

ax −=

θθ 2sin

a

d

dx = θθd

adx

2sin=

dxa

Id

=

2

30 sin

4

θπ

µB θ

θθ

πµ

da

a

I

=

22

30

sin

sin

4θθ

πµ

da

Isin

40

=

θθπ

µd

a

IdB ∫∫

== sin4

0B [ ]1800

0 cos4

θπ

µ −=a

I ( )24

0 −=a

I

πµ

a

I

πµ2

0=

Medan magnet di dalam kawat berarus Medan magnet di dalam kawat berarus II00

0IA

aI =Ar 02

2

IR

r

ππ= 02

2

IR

r=

Ir 0Circle

B2 µπ ==•∑ dsB020 2I

R

rB

πµ=

r

IB

πµ2

0=

Medan magnet di sekitar kawat panjang berarus

B

r

020 2I

R

rB

πµ=

r

IB

πµ2

00=

R

Satuan SI untuk B adalah : tesla (T)

1 tesla = 1 newton / (coulomb meter/detik) = 1 newton / (ampere meter)

Kalau dikaitkan dengan “definisi “ medan magnet : Jika sebuah kawat dengan panjang 1 meter dan berarus listrik 1 ampere dalam pengaruh medan magnet menghasilkan gaya 1 Newton, maka besar medan magnet tersebut adalah 1 tesla.

Satuan yang lebih awal untuk B (bukan SI) adalah : gauss.

1 tesla = 104 gauss

2. Partikel bermuatan dalam Medan magnet2. Partikel bermuatan dalam Medan magnet

v

B

Muatan uji, +q

Fmagnet

BvqF

×=Gaya Lorentz

Gaya yang bekerja pada muatan yang bergerak dalam medan magnet

Besarnya gaya magnetik FB yang bekerja pada suatu partikel sebanding dengan muatan q dan laju partikel |v|

arah dari gaya FB bergantung pada arah kecepatan partikel v dan arah medan magnetik B

Ketika partikel bergerak sejajar dengan vektor medan magnetik, gaya magnetik yang bekerja pada partikel adalah nol

Ketika vektor kecepatan partikel v membuat sudut θ ≠ 0 dengan medan magnetik, gaya magnetik bekerja dalam arah yang tegak lurus dengan v dan B. Dengan kata lain F ⊥ bidang yang dibentuk oleh v dan B

Gaya magnetik yang bekerja pada muatan positif berlawanan arah dengan gaya magnetik yang bekerja pada muatan negatif yang begerak dalam arah yang sama

Besarnya medan magnetik yang bekerja pada partikel yang bergerak sebanding dengan sin θ dimana θ adalah sudut yang dibentuk vektor kecepatan partikel dan medan magnetik B

Menentukan arah gaya Lorentz :Menentukan arah gaya Lorentz :

GAYA LORENTZ

)()( magnetgylistrikgyLorentz BxvqEqF −− +=

Ke mana arah Fmagnet?

Partikel bermuatan dalam medan magnetik serba sama

Medan menembus bidang BvF ×= qB

+

v v

FB

+

+

++

+

+Perhatikan laju tidak berubah

tetapi arah berubah

Force is always ⊥ to v

Medan menembus bidang

BvF ×= qB

v

FB

+

+

Karena gaya selalu dalam arah radial, ia bekerja untuk mempertahankan partikel bergerak dalam lingkaran

qvBFB =r

mv2

=

r

mvqB =

qB

mvr =

Contoh Soal

Sebuah titik P mempunyai jarak 10 cm dari sebuah kawat berarus listrik 5 Ampere.

Jika µo = 4π x 10-7 Wb/Am, Tentukan medan magnet kawat tersebut!

Jawaban:

r

IB

πµ2

0= r

IB

π2

4=