keren

1. MAKALAH FISIKA
Tentang
KEMAGNETAN/INDUKSI ELEKTROMAGNETIK
DISUSUN OLEH :
DENNY IRAWAN SAPUTRA
Xll.MIPA 4
SMA Negeri 3
Bukittinggi

2. BAB I
PENDAHULUAN
Arus listrik dapat menghasilkan (menginduksi) medan magnet. Ini dikenal
sebagai gejalainduksimagnet. Peletak dasar konsep ini adalah Oersted yang telah
menemukangejalaini secara eksperimen dan dirumuskan secara lengkap oleh
Ampere. Gejala induksi magnetdikenal sebagai Hukum Ampere. Kedua, medan
magnetyang berubah –ubahterhadap waktudapat menghasilkan(menginduksi) medan
listrik dalam bentuk arus listrik. Gejala ini dikenal sebagai gejala induksi
electromagnet. Konsep induksi elektromagnet ditemukan secara eksperimen
oleh Michael Faraday dan di rumuskan se cara l e ngkap ol e h Joseph
Henry.
Hukum i nduksi elektromagnet sendiri kemudian dikenal sebagai Hukum
Faraday-Henry. Dari kedua prinsip dasar listrik magnet di atas dan dengan
mempertimbangkan konsep simetri yang berlaku dalam hukum alam , James
ClerkMaxwell mengajukansuatuusulan.Usulanyangdikemukakan Maxwell,yaitubahwa
jika medan magnet yang berubah terhadap w aktu dapat me nghasi l kan
me dan l i stri k maka hal se bal i knya bol e h j adi dapat te rj adi . Dengan
demikian Maxwell mengusulkan bahwa medan listrik yang berubah terhadap waktu
dapat menghasilkan (menginduksi) medan magnet. Usulan Maxwell ini kemudian
menjadi hukum ketiga yang menghubungkan antara kelistrikan dan kemagnetan,dan
gaya magnet ditumukan leh Lorentz sehingga dinamakan gaya Lorentz.

3. BAB II
PEMBAHASAN
A. MEDAN MAGNET DI SEKITAR ARUS LISTRIK
1. Defenisi Medan Magnet
Medan magnetdidefenisikansebagai daerah atau wilayah yang jika sebuah
benda bermuatan listrik berada pada atau bergerak didaerah itu maka benda
tersebut akan mendapatkan gaya magnetic. Adanya medan magnetic disekitar
arus listrik dibuktikan oleh Hans Christian Oersted melalui
percobaan.(GIANCOLLI Jilid 2).
Gaya yang diberikan satu magnet terhadap yang lainnya dapat
dideskripsikan sebagai interaksi antara suatu magnet dan medan magnet dari
yang lain.Samaseperti kita menggambarkan garis-garis medan listrik, kita juga
dapat menggambarkan garis-garis medan magnet. Garis-garis ini dapat
digambarkan, seperti garis-garis medan listrik, sedemikian sehingga :
1. Arah medan magnet merupakan tangensial (garis singgung)
terhadap suatu garis dititik mana saja
2. Jumlah garis persatuan luas sebanding dengan besar medan
magnet.
(GIANCOLLI, Jilid 2).
Arah medanmagnetpadasuatu titikbisadidefenisikansebagaiarah
yang ditunjukkutubutarasebuahjarumkompasketikadiletakkandi titik
tersebut.Gambar1.1a menunjukkanbagaimanasuatugarismedanmagnet
ditemukansekitarmagnetbatangdenganmenggunakanjarumkompas.Medan
magnetyang ditentukandengancaraini untukmedandiluarmagnetbatang
digambarkanseperti gambar1.1b. perhatikanbahwakarenadefenisi kita,garis-
garistersebutselalumenunjukdari kutub utaramenujukutubselatanmagnet
(kutubutara jarumkompastertarikke kutubselatanmagnet).

4. Gambar 1.1a: Garis-garis medan magnet ditemukan sekitar
magnet
Gambar 1.1b: Garis-garis medan magnet diluar magnet batang
2. Arah kuat medan magnet
Selama abad kedelapan belas, banyak filsuf ilmu alam yang mencoba
menemukanhubunganantara listrik dan magnet. Muatan listrik yang stasioner
dan magnettampaktidaksalingmempengaruhi.Tetapi ketika pada tahun 1820,
Hans Chritian Oersted adalah bahwa arus listrik menghasilkan medan magnet.
Ia telah menemukan hubungan antara listrik dan magnet. (GIANCOLLI, Jilid 2)

5. Arah kuat medan magnetic di sekitar arus listrik bergantung pada arah
arus listrik, dapat ditentukan dengan kaidah tangan kanan. Perhatikan gambar
berikut.
Gambar 1.2 : penentuan medan magnetic disekitar arus listrik dengan kaidah
tangan kanan
Sesuai dengan aturan tangan kanan, bila ibu jari tangan . menunjukkan
arah arus listrikmakaarah jari-jari yanglain(yangdigenggamkan) menunjukkan
arah garis-garis medan magnet.
3. Induksi magnetik di sekitar kawat berarus listrik
a. Untuk kawat lurus dan panjang
Medan magnet yangdisebabkanoleharuslistrikpada kawat lurus yang
panjang adalah sedemikian sehingga garis-garis medan merupakan lingkaran
dengan kawat tersebut sebagai pusatnya (Gambar 1.3). Anda mungkin
mengharapkan bahwa kuat medan pada suatu titik akan lebih besar jika arus
yang mengalirpadakawatlebih besar, dan bahwa medan akan lebih kecil pada

6. titikyanglebihjauhdari kawat.Hal ini memang benar. Eksperimen yang diteliti
menunjukkan bahwa medan magnet B pada titik didekat kawat lurus yang
panjang berbanding lurus dengan arus I pada kawat dan berbanding terbalik
terhadap jarak r dari kawat, sehingga dirumuskan sebagai :
B ∝
𝐼
𝑟
Hubunganini validselamar, jarak tegak lurus ke kawat, jauh lebih kecil
dari jarak ke ujung-ujung kawat (yaitu, kawat tersebut panjang).
Konstanta pembanding dinyatakan sebagai
µ₀
2𝜋
, dengan demikian
B =
µ₀
2𝜋
𝐼
𝑟
Nilai Konstanta µ0, yang disebut permeabilitas ruang hampa, adalah µ0 = 4π x
10-7
T m/A. (GIANCOLLI)
Gambar 1.3 : Arus listrik pada kawat lurus
Contoh Soal :

7. 1. Perhitungan B didekat kawat. Kawat listrik vertical di dinding sebuah
gedung membawa arus dc sebesar 25 A Keatas . Berapa medan magnet
pada titik 10 cm di utara kawa
Penyelesaian:
Dik :
I = 25 A
r= 10 cm = 0,10 m
Dit : B………..?
Peny : B =
µ0I
2πr
=
( 4πx 10−7T.m/A) (25A)
(2π) (0,10 m)
=
(2x 10−7 T.m/A) (25A)
(0.10m)
= 500 x 10-7
= 5 x 10-5
b. Untuk kawat melingkar
1. Besarnya medan magnet yang terdapat di pusat kawat melingkar terbuka :
(Perhatikan gambar berikut).
Gambar 1.4 : medan magnet disekitar kawat melingkar terbuka

8. a. Dititik P
 Untuk sebuahlilitan:
 Untuk N buah lilitan
B =
µ0𝑁
4π
I.r.£
a3
b. Dititik sebuah O, berarti a = r
 Untuk sebuah lilitan:
B =
𝜇0
4π
I.£
r2
 Until N buah lilitan :
B =
µ0
4π
I.r.£
a3
B =
𝜇0N
4π
I.£
r2

9. 2. Besarnya medan magnet yang terdapat di pusat kawat melingkar penuh
(perhatikan gambar berikut).
Gambar 1.5 : Medan magnet dipusat kawat melingkar penuh
a. dititik P
 Untuk sebuah lilitan
B =
𝜇0
2
𝐼
𝑎
Sin2
∅
 Untuk N buah lilitan :
B =
𝜇0 𝑁
2
𝐼
𝑎
Sin2
∅
b. di titik O, berarti a = r dan sin ∅ = sin 90 = 1.
 Untuk sebuah lilitan :
B =
µ0
2
I
r

10.  Untuk N buah lilitan :
B =
µ0 𝑁
2
I
r
c. Untuk Kumparan (Solenoida)
Perhatikan gambar berikut.
Besarnya medan magnet yang terjadi didalam kumparan sebesar :
B = 2π k. n .I (cos ∅1 - cos ∅2)
B=
µ0 .𝑛
2
I (cos ∅1 – cos ∅2)
Dengan:
n = jumlah lilitan tiap satuan panjang =
N
£
£ = panjang kumparan
N = Jumlah lilitan Kumparan

11. Besar medan magnet dititik :
 P di tengah-tengah sumbu kumparan, berarti ∅1 = 0 dan ∅2 = 180
B = µ0 . n . I
 P di salah satu ujung kumparan, berarti 𝜑1 = 0 dan ∅2 = 90 :
B =
µ0.n
2 .I
d. Untuk toroida
Toroidadapat dipandangsebagai solenoida yang dilengkungkan hingga
sumbuhnya berbentuk lingkaran (perhatikan gambar berikut ini).
Besar medan magnet didalam toroida :
B = µ0 . n . I
Dengan
n = Jumlah lilitan tiap satuan panjang n =
𝑁
2πa
N = Jumlah lilitan toroida
a = jari-jari kelengkungan sumbu toroida

12. B. GAYAMAGNET (GAYALORENTZ)
1. Arah dan Besar Gaya Magnetik
Suatupenghantararus listrikyangberadadalammedanmagnetic akan
mengalami gayayangdisebut gaya magneticatau gaya Lorentz.Arahgaya
Lorentzselalutegaklurusdenganarah(I) dan arah induksi magnetic(B).Besar
gaya Lorentzdinyatakanoleh:
F = I 𝓵 B
a. Gaya Lorentz pada kawat berarus listrik
Apabilakawatpenghantarsepanjang Lyangdialiri aruslistrikIditempatkan
pada daerahmedanmagnetB, makakawat tersebutakanmengalami gaya
Lorentzyang besarnyadapatditentukanolehrumus:
FL = B I 𝓵 sinα
Dengan: FL = gaya magnetic/gaya Lorentz (N)
B = kuat medanmagnet (T)
I = Kuat aruslistrik (A)
L = Panjangkawat (m)
a. Gaya Lorentz pada kawat sejajar berarus listrik
Dua buah kawatlurusberaruslistrikyangdiletakkanberdekatanakan
mengalami gayaLorentzberupagayatarik – menarikbilabiraarus listrikpada
keduakawattersebutsearah,dan berupagaya tolak – menolakbilaaruslistrik
pada keduakawattersebutberlawananarah.
Besarnya gaya tarik – menarikatau tolak – menolakdiantaraduakawat
sejajarberaruslistrikyangterpisahsejauha seperti gambardiatasdapat
ditentukandenganrumus:

13. F1 = F2 = F =
µ₀I₁ I₂
2𝜋 𝑎
𝓵
Dengan:F1 = F2 = F = gaya tarik-menarikatautolak – menolak(N)
µ0 = Permeabilitasvakum( 4π x 10-7
Wb/Am)
I1 = kuat arus pada kawatpertama(A)
I2 = Kuat arus pada kawatkedua (A)
𝓵 = Panjangkawatpenghantar(m)
a = jarakantara keduakawat (m)
b. Gaya Lorentz pada muatan yang bergerak dalam medan magnet
Apabilamuatanlistrikqbergerakdengankecepatanvdidalammedan
magnetB, maka muatan listriktersebutakanmengalami gayaLorentzyang
besarnyaditentukandenganrumus:
FL = q v B sin α
Dengan : q = Muatan listrik(C)
V = kecepatangerakbenda(m/s)
B = Kuatmedanmagnet(T)
Α = Sudutyang dibentukolehvdanB
Arah gaya Lorentzyangdialami sebuahpartikelbermuatanqyang
bergerakdalamsebuahmedanmagnetadalahtegaklurusdenganarahkuat
medanmagnetdanarah dari kecepatanpartikel bermuatantersebut.
Catatan :
 Bilamuatanq positif,makaarahv searahdenganarah I
 Bilamuatanq negatif,makaarahv berlawanandenganI

14. Apabilabesarnyasudutantarav dan B adalah90o
(v ┴ B), makalintasan
partikel bermuatanlistrikakanberupalingkaran,sehinggapartikel akan
mengalami gayasentripetal yangbesarnyasamadengangayaLorentz:
FL = FS
q v B sin90o
= m
𝑣2
𝑅
R =
𝑚𝑣
𝑞 B
Dengan : R = jari – jari lintasanpartikel (m)
m = massa partikel (Kg)
v = kecepatanpartikel (m/s)
B = Kuat medanmagnet(T)
(FisikauntukSMA/MA,AhmadZaelani dkk,469-471).
2. Definisi satuan kuat arus listrik(Ampere)
Berdasarkan gaya antara dua kawat sejajar yang dialiri arus listrik, kita
bisa mendefinisikan besar arus satu ampere. Misalkan dua kawat sejajar
tersebut dialiri arus yang tepat sama, I1 = I2 = I. Maka gaya per satuan panjang
yang bekerja pada kawat 2 adalah:
F =
µ₀
2𝜋
𝐼²
𝑎
JikaI = 1A dan a = 1m, maka :
F =
µ₀
2𝜋
1²
1
=
µ₀
2𝜋
= 2 x 10-7
N/m

15. Dengandemikian kitadapatmendefinisikanarusyangmengalirpadakawat
sejajarbesarnyasatuamperjikagaya persatuan panjangyangbekerjapada
kawatadalah 2 x 10-7
N/m.
(DiktatKuliahFisikaDasarII,TahapPersiapanBersamaITB,Mikrajuddin
Abdullah).
b. SIFAT KEMAGNETAN SUATUBAHAN
Sifat kemagnetan suatu bahan dialam ini dapat di golongklan menjadi
tiga, yaitu :
a. Bahan ferromagnetic, mempunyai sifat :
 Ditarik sangat kuat oleh medan magnetic
 Mudah ditembus oleh medan magnetic
b. Bahan paramagnetic, mempunyai sifat :
 Ditarik dengan lemah oleh medan magnetik
 Dapat ditembus oleh medan magnetik
Bahan diamagnetik, mempunyai sifat :
 Ditolak dengan lemah oleh medan magnetik
 Sukar, bahkan tidak dapat ditembus oleh medan magnetik
Sifat ferromagnetik bahan pada umumnya dimiliki oleh bahan itu jika
berada dalam fase padat. Untuk fase cair, bahan-bahan seperti besi dan
tembaga tidak menunjukkan sifat ferromagnetik. Bahkan dalam bentuk padat
punsifatferromagnetikbahanbisahilangjikasuhunyadinaikkan melebihi suhu
cair. Diatas suhu cair, bahan ferromagnetik berubah sifatnya menjadi bahan
paramagnetik. Suhu cair untuk setiap bahan berbeda-beda, misalnya suhu cair
besi 770.
C dan suhu cair nikel 368.
C.