Magnet dan Elektromagnet

MEDAN MAGNET
DAN INDUKSI
N S ELEKTROMAGNETIK
FISIKA

MEDAN MAGNETIK
Medan magnet merupakan daerah di sekitar magnet yang
mendapat pengaruh dari magnet tersebut. Medan magnet
biasanya dinyatakan dengan garis-garis khayal yang disebut
garis medan magnet atau garis gaya magnet. Garis-garis ini
mempunyai arah yang keluar dari kutub utara magnet dan
masuk ke kutub selatan magnet seperti ditunjukkan gambar di
bawah ini.
N S
S N
Hal.: 2 Isi dengan Judul Halaman Terkait Adaptif

MEDAN MAGNETIK
SSILAHKAN KLIK SINNI
Gambar ini menunjukkan bagaimana medan magnet pada
magnet batang mempengarui jarum kompas.

MEDAN MAGNETIK
Ada tiga aturan garis-garis medan magnet, yaitu :
a. Garis - garis medan magnet tidak pernah saling berpotongan
(bersilangan).
b. Garis-garis medan magnet selalu keluar dari kutub utara dan
masuk ke kutub selatan serta membentuk kurva tertutup.
c. Jika garis-garis medan magnet pada suatu tempat rapat, maka
medan magnet pada tempat tersebut kuat, sebaliknya jika garis-garis
medan magnet pada suatu tempat renggang, maka medan
magnet pada tempat tersebut lemah.

INDUKSI MAGNETIK
U
S
U
S
U
S
Hasil percobaan Oersted
Pada dasarnya, sumber magnet tidak
hanya berupa magnet permanen,
tetapi dapat juga berupa
elektromagnet, yaitu magnet yang
dihasilkan oleh arus listrik atau
muatan-muatan listrik yang bergerak.
Induksi magnetik sering didefinisikan
sebagai timbulnya medan magnetik
akibat arus listrik yang mengalir dalam
suatu penghantar (elektromagnet).
Oersted menemukan bahwa arus
listrik menghasilkan medan magnetik.

HUKUM BIOT-SAVART
Bila terdapat arus listrik yang mengalir dalam kawat lurus, maka besarnya
medan magnet yang ada pada titik P di samping kawat tersebut sebesar:
I B op
r
m
2
=
P
Keterangan:
B = induksi magnet (T)
mo = permeabilitas ruang hampa
(4p x 107 Wb/Am)
I = arus listrik (A)
r = jari-jari lintasan lingkaran (m)

HUKUM BIOT-SAVART
Bila kawatnya berbentuk lingkaran maka induksi
magnet di titik O dapat ditentukan dengan persamaan
berikut:
O
Keterangan:
N = jumlah lilitan
r = jari-jari kawat (m)
B =m
I
o O 2
Jika terdapat N lilitan kawat
melingkar, maka persamaan-nya
menjadi.
B = m
I
o O 2
r
N
r
r

HUKUM BIOT- SAVART
Sementara itu, induksi magnet pada
titik S sebagai berikut:
B mo I r sinq
S =
2a2
S
a
q
O r
P
Keterangan:
a = jarak antara titik p dengan titik s (m)
r = jari-jari kawat ( m )
q = sudut antara SP dengan SO

INDUKSI MAGNET PADA
SOLENOIDA
Induksi magnet di tengah-tengah
solenoid dapat ditentukan dengan
persamaan sebagai berikut:
i B o m
N
l
=
Induksi magnet di kedua ujung
solenoida sebagai berikut.
B m
=
oi
N
l
2
Source: www.societyofrobots.com
Keterangan:
i = arus listrik ( A )
l = panjang solenoida ( m )
N = jumlah lilitan

INDUKSI MAGNET PADA
TOROIDA
r
B
Induksi magnet pada toroida dapat
ditentukan dengan persamaan sebagai
berikut:
I B op
N
r
m
2
=
Keterangan:
r = jari-jari toroida ( m )
l = arus listrik ( A )
N = jumlah lilitan
Source: http://rocky.digikey.com

INDUKSI MAGNETIK
Contoh Soal
Berapa induksi magnetik pada jarak 5 cm dari pusat sebuah kawat
lurus yang berarus 3A?
Penyelesaian
mp o = 4 x 107 Tm/A
m
I = 3 A
2
p
r = 5 cm = 0.05 m
(4 p
´
10 7
)(3 )
B = …?
p
2 (0,05 )
T
A A
m
Tm
B o I
r
5
=
=
= ´
1,2 10
Jadi, induksi magnetik yang dihasilkan adalah 1,2 x 105 T.

GAYA LORENTZ (gaya magnet)
Gaya Lorentz pada kawat lurus berarus listrik
Jika kawat panjang l
dialiri arus listrik I
berada dalam medan
magnet B, maka kawat
tersebut akan
mengalami gaya
Lorentz atau gaya
magnet yang arahnya
dapat ditentukan
dengan aturan tangan
kanan.
S N

GAYA LORENTZ
Source :http://ima.dada.net/image/medium/4080766.jpg
Ibu jari menyatakan arah arus
listrik, arah jari-jari menyatakan
arah induksi magnet dan hadap
telapak menyatakan arah gaya
Lorentz.
F B I  sina L =
Keterangan:
FL= gaya lorentz (N)
a = sudut antara B dan I
l = panjang kawat (m)

GAYA LORENTZ
Gaya Lorentz pada dua kawat sejajar berarus listrik
I1 I2
F1 F2 B2 B1
r
X
I1 I2
F1 X B2
F2 B1 X
r
I I
1 2

r
p
2
F F O
p
1 2 = =
Keterangan:
r = jarak kedua kawat (m)
l = panjang kawat (m)

GAYA LORENTZ
Gaya lorentz pada muatan bergerak
Jika sebuah muatan listrik bergerak dalam medan magnet, maka
muatan tersebut akan mengalami gaya Lorentz yang besarnya
dapat ditentukan dengan persamaan sebagai berikut:
F B q v sina L =
Keterangan:
a = sudat antara B dan v
q = muatan listrik (C)
v = kecepatan partikel (m/s)
X X X
FL B
X X X
X X X
X +
X v
X
X X X
X X X
- v
X X X
X X X
X X X
FL
B
X X X
Muatan positif Muatan negatif

GAYA LORENTZ
Jika arah v sejajar dengan arah induksi magnet B, maka gaya
Lorentz pada partikel bermuatan adalah nol, sehingga partikel
bergerak lurus, tetapi jika arah v tegak lurus terhadap induksi
magnet B maka, maka gaya Lorentz pada partikel bermuatan
adalah FL = Bqv dan mengikuti lintasan lingkaran berjari-jari R.
Jadi besar gaya Lorentz FL sama dengan gaya sentripetal FS.
F =
FL S
Bq v mv
R
2
=
Sehingga, Keterangan:
R mv
q B
q B
B
=
=
w
R = jari-jari lintasan (m)
m = massa partikel (kg)
q = kecepatan sudut partikel (rad/s)

GAYA LORENTZ
Momen gaya Lorentz
Apabila suatu kawat penghantar berbentuk kumparan dengan
luas penampang A dialiri arus listrik dalam medan magnet, maka
kumparan tersebut akan mengalami momen gaya Lorentz.
t = N I B Asina
Keterangan:
t = moment gaya (Nm)
I = arus listrik pada kumparan (A)
A = luas kumparan (m2)
a = sudut antara B dengan bidang kumparan

GAYA LORENTZ
Contoh
Seutas kawat mempunyai panjang 2 meter dialiri arus listrik sebe-sar
50 A. Jika kawat tersebut mengalami gaya magnet sebesar 1,5
N dalam medan magnet yang serba sama dengan B = 0,03 T, maka
tentukan sudut antara B dan I?
Penyelesaian
FL = 1,5 N
B = 0.03 T
I = 50 A
l = 2 m
a = …? o
F B I
 a
sin
=
L
N =
T A m
1,5 (0,03 )(50 )(2 ) sin
0,5
sin 1,5
= =
3
a
a -
1
sin (0,5)
30
=
=
a
Jadi, sudut antara B dan I adalah 30o.

SIFAT KEMAGNETAN BAHAN
Berdasarkan pada bagaimana bahan bereaksi dengan me-dan
magnet, maka bahan-bahan magnet dibedakan menjadi
bahan diamagnetik, bahan paramagnetik dan bahan ferro
magnetik.
Bahan diamagnetik marupakan bahan yang sedikit ditolak
oleh medan magnet, contohnya adalah emas, tembaga, dll.
Bahan para magnetik merupakan bahan yang ditarik
dengan gaya yang sangat lemah dalam medan magnet,
contohnya adalah alumunium, magnesium, dll.
Bahan ferromagnetik merupakan bahan yang ditarik dengan
kuat dalam medan magnet.

Adaptif
INDUKSI ELEKTROMAGNETIK
Fluks magnetik adalah banyaknya
garis medan magnetik yang
menembus permukaan bidang dalam
arah tegak lurus.
Induksi elektromagnetik adalah
gejala timbulnya gaya gerak listrik di
dalam suatu konduktor bila terdapat
perubahan fluks magnetik pada
konduktor tersebut
Hal.: 20 Isi dengan Judul Halaman Terkait

Fluks magnet
N B
a
A
f = ABcosa
Keterangan:
F = fluks magnet (Wb)
A = luas permukaan (m2)
a = sudut antara B dengan garis normal bidang

e =- Df
N ind D
t
Keterangan:
eind = gaya gerak listrik induksi (volt)
DF = perubahan fluks magnet (Wb)
N = jumlah lilitan
Dt = selang waktu (s)
Hukum Faraday-Lenz’s
Source: www.radioelectronicschool.net

INDUKSI ELECTROMAGNETIK
Contoh
Sebuah kumparan mempunyai 100 lilitan dan dalam waktu 0,01 s
menimbulkan perubahan fluk magnetik sebesar 10-4 Wb, hitung
gaya gerak listrik induksi pada ujung-ujung kumpatan?
Penyelesaian
e = - D
f
N ind
N = 100
Df = 10-4 Wb
Dt = 0,01 s
eind = …..? volt
Wb
s
t
D
æ
100 10
= -
= -
1
4
-
0,01
ö
÷ ÷ø
ç çè
Jadi, gaya gerak listrik induksi pada ujung-ujung
kumparan adalah 1 volt.

GENERATOR LISTRIK
N AB t ind e = - w cosw
Keterangan:
N = jumlah lilitan
A = luas bidang kumparan (m2)
w = kecepatan sudut (rad/s)
t = waktu (s)
Source: http://members.shaw.ca/len92/acdc_inside_generator.gif

GENERATOR LISTRIK
Source: http://www.ncert.nic.in/html
2
3
Skema generator AC
4
1. cincin
2. kumparan
3. rangkaian luar
4. sikat
5. Rotor luar
1
5

GENERATOR LISTRIK
Skema generator DC
1
2
3
1. sikat
2. pelindung
3. komutator

INDUKTANSI
Nilai gaya gerak listrik induksi diri yang terjadi pada rang-kaian
atau kumparan tergantung pada laju perubahan arus.
L I i D
e =- D
t
Keterangan:
eind = gaya gerak listrik insduksi diri (volt)
DI = perubahan arus listrik (A)
L = induktansi
Dt = selang waktu (s)

INDUKTANSI
Contoh
Sebuah kumparan mempunyai induktansi 5 H dan sebuah resistor
yang mempunyai hambatan 20 W. Keduanya dipasang pada sumber
tegangan 100 volt. Hitung energi yang tersimpan pada kumparan
jika arus mencapai nilaimaksimum?
Penyelesaian
Arus maksimum
= e =
R
I
100
sehingga
volt A
W
1
1
5
20
=
2 2
W = L I =
H A
J
2
63
(5 )(5 )
2
=
Jadi, energi yang tersimpan pada kumparan adalah 63 J
e = 100 volt
R = 20 W
L = 5 H
W = ….?

TRANSFORMATOR
Keterangan:
Vp = tegangan primer (volt)
Vs = tegangan sekunder (volt)
Np = jumlah lilitan primer
Ns = jumlah lilitan sekunder
Ip = arus listrik primer (A)
Is = arus listrik sekunder (A)

TRANSFORMATOR
Efisiensi transformator
P h =
1 x
P
100%
2
Keterangan :
h = transformator
P1 = daya primer (watt)
P2 = daya sekunder (watt)

LATIHAN
1. Salah satu kutub sebuah magnet digerakkan masuk ke dalam
sebuah kumparan. Arah arus induksi yang timbul pada kumpa-ran
berlawanan dengan arah putaran jarum jam.
a. kutub apa yang dimasukkan?
b. bagaimana arah arus induksi jika magnet ditarik keluar?
2. Jelaskan prinsip kerja generator dan apa perbedaan antara
generator arus bolak-balik dengan generator arus searah?
Pada rangkaian seperti gambar di
samping, tentukan tetapan waktu
rangkaian dan energi yang tersim-pan
pada induktor, ketika arus
mencapai nilai maksimum?
3. 8 W 4 H
24 volt
S

Magnet dan Elektromagnet

More Related Content

What's hot

Similar to Magnet dan Elektromagnet

Recently uploaded

Magnet dan Elektromagnet