(powerpoint) Fisika Kelas 12 Bab 3: Medan Magnetik Oleh Annisa Ayu D Nabilah Putri Salsabilah Nadhira Tasya Ganitri Winda Meliani Putri Kelas 12 MIPA 4 SMAN 7 Kota Tangerang 2017-2018

1. Kelompok
•Annisa Ayu D
•Nabilah Putri Salsabilah
•Nadhira Tasya Ganitri
•Winda Meliani Putri
BAB 3
Medan Magnetik

2. C. Gaya Magnetik
Gaya Lorentz merupakan nama lain dari gaya magnetik yaitu gaya yang
ditimbulkan oleh medan magnet. Gaya ini akan timbul bila ada interaksi dua
medan magnet, contohnya adalah kawat berarus dalam medan magnet, kawat
sejajar berarus dan muatan yang bergerak dalam medan magnet.
Gaya magnet atau gaya Lorentz merupakan besaran vektor. Arahnya
dapat menggunakan kaedah tangan kanan seperti pada gambar diatas. Ibu jari
sebagai arah I, empat jari lain sebagai arah B dan arah gaya Lorentz sesuai
dengan arah telapak. Besarnya gaya Lorentz sebanding dengan kuat arus I,
induksi magnet B dan panjang kawat l. Jika B membentuk sudut θ terhadap I
akan memenuhi persamaan berikut.
Fl = B . I . l sin θ

3. 1. Gaya Magnetik Pada Muatan Bergerak
Sebuah partikel bermuatan listrik yang bergerak dalam daerah medan
magnet homogen akan mendapatkan gaya. Gaya ini juga dinamakan gaya
Lorentz. Gerak partikel akan menyimpang searah dengan gaya lorentz yang
mempengaruhi.
Arah gaya Lorentz pada muatan yang bergerak dapat juga ditentukan
dengan kaidah tangan kiri
• Ibu jari= sebagai arah gaya Lorentz
• Jari telunjuk = sebagai arah medan magnet
• Jari tengah = sebagai arah arus listrik (untuk muatan positif arah gerak
searah dengan arah arus, sedang untuk muatan negatif arah gerak
berlawanan dengan arah arus )

4. Arah Gaya Lorentz pada Muatan Listrik bergerak juga dapat ditentukan
dengan kaidah tanagan kanan seperti gambar di bawah ini :
Arah gaya Lorentz pada muatan yang bergerak dapat juga ditentukan
dengan kaidah tangan kanan dari gaya Lorentz (F) akibat dari arus listrik, I dalam
suatu medan magnet B. Ibu jari, menunjukan arah gaya Lorentz . Jari telunjuk,
menunjukkan arah medan magnet ( B ). Jari tengah, menunjukkan arah arus
listrik ( I ). Untuk muatan positif arah gerak searah dengan arah arus, sedang
untuk muatan negatif arah gerak berlawanan dengan arah arus.

5. Jika besar muatan q bergerak dengan kecepatan v, dan I = q / t maka
persamaan gaya Lorentz untuk kawat dapat dituliskan :
FL = I . ℓ . B sin θ
= q/t . ℓ . B sin θ
= q . ℓ/t . B sin θ
= q . v . B sin θ
Karena ℓ/t = v . Sehingga besarnya gaya Lorentz yang dialami oleh
sebuah muatan yang bergerak dalam daerah medan magnet dapat dicari
dengan menggunakan rumus :
F = q . v . B sin θ

6. Bila sebuah partikel bermuatan listrik bergerak tegak lurus dengan
medan magnet homogen yang mempengaruhi selama geraknya, maka muatan
akan bergerak dengan lintasan berupa lingkaran. Sebuah muatan positif
bergerak dalam medan magnet B (dengan arah menembus bidang) secara terus
menerus akan membentuk lintasan lingkaran dengan gaya Lorentz yang timbul
menuju ke pusat lingkaran. Demikian juga untuk muatan negatif. Persamaan-
persamaan yang memenuhi pada muatan yang bergerak dalam medan magnet
homogen sedemikian sehinga membentuk lintasan lingkaran adalah :
*Gaya yang dialami akibat medan magnet : F = q . v . B
*Gaya sentripetal yang dialami oleh partikel : Dengan menyamakan kedua
persamaan kia mendapatkan persamaan :

7. 2. Gaya Magnetik Pada Kawat Berarus Listrik
Gejala ini pertama kali dikaji oleh Hans Christian Oersted. Melalui
percobaan, ia berhasil mengungkap hubungan antara listrik dan magnet. Ia
berhasil membuktikan bahwa penghantar yang berarus listrik dapat
menghasilkan medan magnetik.
Kumparan kawat berinti besi yang dialiri listrik dapat menarik besi dan
baja. Hal ini menunjukkan bahwa kumparan kawat berarus listrik dapat
menghasilkan medan magnet. Medan magnet juga dapat ditimbulkan oleh
kawat penghantar lurus yang dialiri listrik. Berdasarkan hasil percobaan
tersebut terbukti bahwa arus listrik yang mengaliri dalam kawat penghantar ini
menghasilkan medan magnetik, atau disekitar kawat berarus listrik terdapat
medan magnetik.
Pada saat arus listrik yang mengalir dalam penghantar diperbesar,
ternyata kutub utara jarum kompas menyimpang lebih jauh. Hal ini berarti
semakin besar arus listrik yang digunakan semakin besar medan magnetik yang
dihasilkan.

8. Arah medan magnetik di sekitar kawat penghantar lurus berarus listrik
dapat ditentukan dengankaidah tangan kanan. Jika arah ibu jari menunjukkan
arah arus listrik (I), maka arah keempat jari yang lain menunjukkan arah medan
magnetik (B). Kaidah tangan kanan ini juga dapat digunakan untuk menemukan
arah medan magnetik pada penghantar berbentuk lingkaran yang dialiri listrik.

9. Untuk mengetahui letak kutub utara dan kutub selatan yang terbentuk
pada kumparan berarus listrik, dapat dilakukan dengan cara:
1. Perhatikan arah listrik yang mengalir pada kumparan.
2. Ujung kumparan yang pertama kali mendapat arus listrik dijadikan sebagai
pedoman untuk menentukan letak kutub-kutub magnet.
3. Kemudian, genggam ujung kumparan yang pertama kali teraliri arus listrik
dengan posisi jari tangan kanan sesuai dengan letak kawan pada inti besi.

10. 4. Apabila kawat itu berada di depan inti besi, letakkan telapak tangan
menghadap ke depan, kemudian genggam kumparan yang berinti besi.
5. Letak kutub utara magnet ditunjukkan oleh arah ibu jari, sedangkan
arah sebaliknya menunjukkan kutub selatan.
6. Jika kawat penghantar yang pertama kali teraliri arus listrik berada di
belakang inti besi, maka hadapkan telapak tangan ke belakang,
kemudian genggam kumparan kawat itu.
7. Dengan cara yang sama kita dapat juga menentukan letak kutub utara,
dan kutub selatan magnet.
Ternyata penghantar berarus listrik yang ditempatkan dalam medan
magnet juga mengalami gaya magnet. Hal ini ditemukan pertama kali oleh
Hendrik Antoon Lorentz. Gaya Lorentz terjadi apabila kawat penghantar berarus
listrik berada di dalam medan magnetik. Besar gaya Lorentz bergantung pada
besar medan magnetik, panjang penghantar, dan besar arus listrik yang mengalir
dalam kawat penghantar. Untuk arah aliran arus listrik tegak lurus terhadap arah
medan magnet, gaya Lorentz dapat dinyatakan dengan:
F = B x i x l x sin θ

11. 3. Gaya Magnetik di Antara Dua Kawat Sejajar
Di sekitar kawat berarus timbul induksi magnet. Apa yang akan terjadi
jika kawat berarus lain didekatkan kawat pertama? Keadaan ini berarti ada dua
kawat sejajar. Kawat kedua berada dalam induksi magnet kawat pertama,
sehingga akan terjadi gaya Lorentz. Begitu juga pada kawat kedua akan
menimbulkan gaya Lorentz pada kawat pertama. Gaya itu sama besar dan
memenuhi persamaan berikut :

12. 4. Penerapan Gaya Magnetik
a. Motor Listrik
Motor listrik adalah alat untuk mengubah energi listrik menjadi energi
mekanik. Alat yang berfungsi sebaliknya, mengubah energi mekanik menjadi
energi listrik disebut generator atau dinamo. Motor listrik dapat ditemukan pada
peralatan rumah tangga seperti kipas angin, mesin cuci, pompa air dan penyedot
debu.
Dasar kerja motor listrik ini hampir sama dengan dasar kerja sebuah
galvanometer. Apabila arus listrik dialirkanmelalui kumparan, permukaan
kumparan yang bersifat sebagai kutub utara bergerak menghadapselatan
magnet. Permukaan yang bersifat sebagai kutub selatan bergerak menghadap ke
kutubutara magnet. Setelah itu maka kumparan berhenti berputar.Untuk
melanjutkan putaran, tepat pada saat kutub kumparan berhadapan dengan
kutub magnet,arah arus dalam kumparan dibalik.

13. Dengan terbaliknya arah arus maka kutub utara kumparan berubah
menjadi kutub selatan, kutub selatannya menjadi kutub utara. Sekarang kutub
utarakumparan berhadapan dengan kutub utara magnet. Kutub selatan
kumparan berhadapan dengankutub selatan magnet. Kutub-kutub itu menolak
kumparan berputar setengah putaran sampaikutub utara kumparan berhadapan
dengan kutub selatan magnet dan kutub selatan kumparan berhadapan dengan
kutub utara magnet, pada saat itu arus dalam kumparan dibalik lagi. Akibat
kumparan itu berputar setengah putaran lagi, demikian seterusnya, kumparan
berputar terus, lihat gambar dibawah ini :

15. b. Alat Ukur Listrik
Berikut adalah alat-alat ukur listrik dan fungsinya yang sering digunakan :
1. Amperemeter
Amperemeter ialah alat yang digunakan untuk mengukur kuat arus
listrik baik untuk arus DC maupun AC yang terdapat dalam rangkaian tertutup.
Amperemeter biasa dipasang berderet dengan elemen listrik.

16. 2. Voltmeter
Voltmeter ialah alat yang digunakan untuk mengukur besar tegangan
listrik pada sebuah rangkaian listrik tertutup. Voltmeter disusun secara paralel
terhadap letak komponen yang diukur dalam rangkaian. Alat ini terdiri dari tiga
buah lempengan tembaga yang terpasang pada sebuah bakelite yang dirangkai
dalam sebuah tabung kaca atau plastik. Lempengan luar berfungsi sebagai
Anode sedangkan yang di tengah sebagai Katode. Pada Umumnya tabung
tersebut berukuran 15 cm x 10 cm.

17. 3. KWH Meter
Kwh Meter ialah alat yang digunakan oleh pihak PLN untuk
menghitung besarnya penggunaan daya oleh konsumen. Alat ini sangat umum
dijumpai di masyarakat. Bagian utama dari suatu KWH Meter merupakan
kumparan tegangan , kumparan arus , piringan aluminium , magnet tetap yang
bertugas menetralkan piringan aluminium dari induksi medan magnet dan gear
mekanik yang mencatat jumlah perputaran piringan aluminium.

18. 5. Sifat Kemagnetan Bahan
A. Diamagnetik
Diamagnetik adalah sifat suatu benda untuk menciptakan suatu medan
magnet ketika dikenai medan magnet. Sifat ini menyebabkan efek tolak menolak.
Diamagnetik adalah salah satu bentuk magnet yang cukup lemah, dengan
pengecualian superkonduktor yang memiliki kekuatan magnet yang kuat.
B. Ferromagnetik
Ferromagnetik adalah sebuah fenomena dimana sebuah material dapat
mengalami magnetisasi secara spontan, dan merupakan satu dari bentuk
kemagnetan yang paling kuat. Fenomena inilah yang dapat menjelaskan kelakuan
magnet
C. Paramagnetik
Semua zat yang mempunyai susceptibilitas magnetik positif adalah zat
paramagnetik. Dalam zat semacam ini setiap atom atau molekul mempunyai
momen magnetik total yang tak sama dengan nol dalam medan luar yang nol. Hal
ini terjadi pada zat-zat yang subkulitnya tak penuh hingga maksimum. Misalnya :
22Ca hingga 28Ni, 41Ne hingga 25Rh, 57Li hingga 78Pt, 90Tn hingga 92U. Hingga
susceptibilitasnya tergantung temperatur.yang kita jumpai sehari-hari.

19. D. Antiferromagnetik
Bahan antiferromagnetik dapat digambarkan oleh struktur krital
dengan kisi-kisi yang diisi dengan dua jenis atom dengan momen magnet yang
berlawanan arah (antiparalel). Jika tak ada medan luar, besarnya medan magnet
yang antiparalel seimbang sehingga magnetisasi total sama dengan nol (0).
E. Ferrimagnetik dan Ferrit
Bahan Ferrimagnetik merupakan bahan yang didalamnya terdapat
momen magnetik yang masing-masing atomnya tidak sama, sehingga memiliki
magnetisasi spontan M, walaupun tanpa adanya medan magnet luar.

20. Contoh Soal
1. Dua buah kawat dengan konfigurasi seperti gambar di bawah!
Tentukan besar dan arah gaya magnetik yang bekerja pada kawat II untuk panjang kawat 0,5
meter!
Pembahasan
Besar gaya magnetik jika dua buah kawat berarus didekatkan adalah :
Arah gaya:
Jika kedua arus memiliki arah yang sama maka kedua kawat akan tarik menarik
Jika kedua arus memiliki arah yang berlawanan maka kedua kawat akan saling tolak
Dengan demikian arah gaya pada kawat II adalah ke kiri (ditarik mendekat ke kawat I)

21. 2. Sebuah elektron yang bermuatan 1,6 x 10−19 C bergerak dengan kecepatan
5 x 105 m/s melalui medan magnet sebesar 0,8 T seperti gambar berikut.
Tentukan :
a) besar gaya magnetik saat elektron berada dalam medan magnet
b) arah gaya magnetik yang bekerja pada elektron
Pembahasan
a) besar gaya magnetik saat elektron berada dalam medan magnet
Gunakan persamaan
F = BQV sin θ

22. dimana B adalah besarnya medan magnetik (Tesla), Q adalah besarnya muatan
(Coulomb), V adalah kecepatan gerak muatan (m/s) dan θ adalah sudut yang
dibentuk antara arah gerak muatan dengan arah medan magnet. Pada soal
diatas 90° sehingga nilai sinusnya adalah 1.
F = (0,8)(1,6 x 10−19)(5 x 105)(1) = 6,4 x 10−14 Newton
b) arah gaya magnetik yang bekerja pada elektron
Untuk menentukan arah gaya magnetik gunakan kaidah tangan kanan sebagai
berikut:

23. SEKIAN DAN
TERIMA KASIH