medan magnet

1. FISIKA II
KEMAGNETAN (MEDAN MAGNET)
Reny Rosida
NPM : 14.05.0.047
Sri Utami
NPM : 14.05.0.063
FAKULTAS KEGURUAN DAN ILMU
PENDIDIKAN MATEMATIKA UNIVERSITAS
KEPULAUAN RIAU SEMESTER II TAHUN
2014/2015

2. Materi :
Pengertian Medan
Magnet
Cara Kerja
Spektrometer Massa
Gaya Lorentz
Gerak Partikel Bermuatan
dalam Medan Magnet
Cara Kerja
Elektromotor
Hukum Ampere
Hukum Biot Savart
Percobaan Oersted

3. Pengertian Medan Magnet
Medan magnet adalah ruang di mana sebuah benda
yang berada di dalam ruang itu mendapat gaya
magnet.

4. Gerak Partikel Bermuatan dalam Medan
Magnet
q = muatan listrik (Coloumb)
v = kecepatan gerak muatan
(m/s)
B = kuat medan magnet (T)
α = sudut yang dibentuk oleh v
dan B
𝑭 = 𝒒 ∙ 𝒗 ∙ 𝑩 ∙ 𝒔𝒊𝒏 𝒂

5. R = jari-jari lintasan
partikel (m)
m = massa partikel (kg)
𝑭 𝑳 = 𝑭 𝒔
𝒒 ∙ 𝒗 ∙ 𝑩 ∙ 𝐬𝐢𝐧 𝟗𝟎° =
𝒎𝒗 𝟐
𝑹
𝑹 =
𝒎𝒗
𝒒𝑩

6. Contoh Soal :
1.) 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

7. 2.) Dua buah muatan masing-masing Q1 = 2Q dan Q2 =
Q dengan massa masing-masing m1 = m dan m2 = 2 m
bergerak dengan kelajuan yang sama memasuki suatu
medan magnet homogen B. Tentukan perbandingan
jari-jari lintasan yang dibentuk muatan Q dan 2Q!

8. Gaya Lorentz
Gaya Lorentz adalah gaya yang ditimbulkan
oleh muatan listrik yang bergerak atau oleh arus listrik
yang berada dalam suatu medan magnet.
Cara menentukan arah Gaya Lorentz :
• Dengan kaidah tangan
kanan

9. 1. Gaya Lorentz pada kawat berarus listrik
F = Gaya Lorentz (N)
B = besar medan magnet (tesla)
I = kuat arus listrik (ampere)
𝑙 = panjang kawat (meter)
a = sudut yang dibentuk oleh B dan I
𝑭
= 𝑩 ∙ 𝑰 ∙ 𝒍 ∙ 𝐬𝐢𝐧 𝒂

10. Contoh Soal :
Sebuah kawat yang panjangnya 4 m dialiri arus listrik
sebesar 25 A. Kawat tersebut berada dalam pengaruh
medan magnet sebesar 0,06 Tesla yang membentuk
sudut 30º terhadap kawat. Bersarnya gaya lorentz
yang bekerja pada kawat tersebut adalah?
a. 0,5 N
b. 3 N
c. 0,6 N
d. 4 N
e. 1,5 N

11. 2. Gaya Lorentz pada kawat sejajar yang berarus listrik
F = Gaya tarik menarik atau
tolak menolak (N)
μo = permeabilitas vakum
(4π x 10-7 Wb/Am)
I1 = kuat arus pada kawat A
I2 = kuat arus pada kawat B
𝑙 = panjang kawat penghantar
a = jarak kedua kawat
𝐹 =
𝜇0 𝐼1 𝐼2
2𝜋𝑎
∙ 𝑙

12. Contoh Soal :
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!

13. Spektrometer Massa
Spektrometer massa adalah alat yang digunakan
untuk menentukan massa atau perbandingan massa
terhadap muatan.

14. Elektromotor
Elektromotor adalah alat yang dapat mengubah
energi listrik menjadi energi gerak.

15. Percobaan Oersted
Hans Christian Oersted, di
sekitar kawat penghantar
berarus listrik terdapat medan
magnet.

16. Hukum Biot Savart
Hukum Biot-Savart yang secara matematik dapat
dinyatakan dalam persamaan :
Dengan :
dB = Induksi magnet di titik P
(Wb/m2 atau Tesla)
I = kuat arus listrik (A)
dl = panjang elemen kawat
berarus (m)
θ = sudut antara arah I dengan
garis hubung P ke dl
k =
𝜇0
4𝜋
= 10-7 Wb A-1m-1
r = jarak dari P ke dl (m)
𝒅𝑩 = 𝒌
𝑰 ∙ 𝒅𝒍 ∙ 𝒔𝒊𝒏𝜽
𝒓 𝟐
=
𝝁 𝟎
𝟒𝝅
∙
𝑰 ∙ 𝒅𝒍 ∙ 𝒔𝒊𝒏𝜽
𝒓 𝟐

17. 1. Medan magnet di sekitar kawat lurus
untuk jumlah N
lilitan maka :
B = medan magnet (Tesla)
𝜇0 = permealitas ruang hampa
(4𝜋 ∙ 10−7 𝑊𝑏 𝐴𝑚)
I = kuat arus listrik (A)
a = jarak titik P dari kawat (m)
𝑩 =
𝝁 𝟎 ∙ 𝑰
𝟐𝝅 ∙ 𝒂
𝑩 =
𝝁 𝟎 ∙ 𝑰 ∙ 𝑵
𝟐𝝅 ∙ 𝒂
Aplikasi Hukum Biot Savart

18. Contoh Soal :
Seutas kawat dialiri arus listrik i = 2 A seperti gambar
berikut !
Tentukan :
a) Kuat medan magnet di titik P
b) Arah medan magnet di titik P
c) Kuat medan magnet di titik Q
d) Arah medan magnet di titik Q

19. 2. Medan magnet di sekitar kawat melingkar
untuk sejumlah N lilitan
Besar medan magnet di pusat kawat melingkar :
untuk sejumlah
N lilitan𝑩 =
𝝁 𝟎 ∙ 𝑰
𝟐 ∙ 𝒂
𝑩𝒑 =
𝝁 𝟎 ∙ 𝑰 ∙ 𝒂 ∙ 𝑵
𝟐 ∙ 𝒓 𝟐
∙ 𝑺𝒊𝒏 𝜽
𝑩𝒑 =
𝝁 𝟎 ∙ 𝑰 ∙ 𝒂
𝟐 ∙ 𝒓 𝟐
∙ 𝑺𝒊𝒏 𝜽
𝑩 =
𝝁 𝟎 ∙ 𝑰 ∙ 𝑵
𝟐 ∙ 𝒂

20. Contoh Soal :
Tentukan besar kuat medan magnet di titik P yang
berada pada poros suatu penghantar melingkar pada
jarak 8 cm jika kuat arus yang mengalir pada kawat
adalah 1 A dan sudut yang dibentuk oleh titik P ke
kawat adalah 30º!

21. 3. Medan magnet pada solenoida
Disumbu pusat (titik O) : Diujung solenoida (titik P):
L = panjang solenoida
𝑩𝒐 =
𝝁 𝟎 ∙ 𝑰 ∙ 𝑵
𝑳
𝑩𝒑 =
𝟏
𝟐
∙
𝝁 𝟎 ∙ 𝑰 ∙ 𝑵
𝑳

22. Contoh Soal :
Sebuah Solenoida panjang 2 m memiliki 800 lilitan.
Bila Solenoida dialiri arus sebesar 0,5 A, tentukan
induksi magnet pada :
a. Pusat solenoida
b. Ujung solenoida

23. Hukum Ampere
Integral perkalian titik B dan dl dalam lintasan
tertutup S memenuhi :
𝑖= jumlah arus total yang
dilingkupi S
= integral harus dikerjakan
pada lintasan tertutup
𝑩 ∙ 𝒅𝒍 = 𝝁 𝟎 𝒊

24. Karena 𝑑𝑙 adalah keliling lingkaran sehingga
persamaan tersebut menjadi :
𝐵 ∙ 𝑑𝑙 = 𝜇0 𝑖
𝐵 ∙ 𝑑𝑙 = 𝜇0 ∙ 𝑖
𝐵 ∙ 2𝜋𝑟 = 𝜇0 ∙ 𝑖
𝑩 =
𝝁 𝒐 ∙ 𝒊
𝟐𝝅𝒓

25. Aplikasi Hukum Ampere
1.  Medan magnet pada kawat lurus panjang
𝜇0 = 4𝜋 ∙ 10−7 𝑊𝑏 𝐴𝑚
𝑩 =
𝝁 𝒐 ∙ 𝒊
𝟐𝝅𝒓

26. Contoh soal :
Kawat listrik vertikal di dinding sebuah gedung
membawa arus dc sebesar 25 A ke atas. Berapa
medan magnet pada titik 10 cm di utara kawat ini?

27. Dua penghantar yang sejajar
Gaya F per satuan panjang l pada konduktor yang
membawa arus i2 adalah :

28. Contoh soal :
Dua kawat sejajar lurus panjang berjarak 20 cm satu
sama lain. Apabila kedua kawat dialiri arus listrik 0,5 A
dan 4 A, dan µo = 4π .10–7 Wb.A–1.m–1 maka pada
setiap kawat bekerja gaya tiap meternya sebesar...
A. 2 × 10–6 N
B. 4 × 10–6 N
C. 2π × 10–6 N
D. 8 × 10–6 N
E. 4π × 10–6 N

29. 2. Medan magnet pada solenoida
Medan magnet B untuk sebuah solenoida diberikan
oleh persamaan :
N = jumlah lilitan
𝑩 =
𝝁 𝟎 ∙ 𝒊 𝟎 ∙ 𝑵
𝑳

30. 3. Medan magnet pada toroida
Medan magnet B untuk
sebuah toroida diberikan
oleh:
𝑩 =
𝝁 𝒐 ∙ 𝒊 ∙ 𝑵
𝟐𝝅𝒓

31. Contoh soal :
Sebuah toroida memiliki jari-jari 50 cm dialiri arus
sebesar 1 A. Jika toroida tersebut memiliki 60 lilitan,
hitunglah besar induksi magnetic pada sumbunya!

32. SEKIAN
TERIMA KASIH