MAKALAH LISTRIK MAGNET

“EFEK MEDAN MAGNET”

 

Oleh :

Kelompok VI

v Alifah Nur Rochmah (20600111004)

v Cici Anita Sari (20600111018)

v Erni R. Manara (20600111022)

v Endang Kusmiati (20600111021)

v Hasnidar (20600111032)

JURUSAN PENDIDIKAN FISIKA

FAKULTAS TARBIYAH DAN KEGURUAN

UNIVERSITAS ISLAM NEGERI ALAUDDIN MAKASSAR

2013

KATA PENGANTAR

Segala puji atas kebesaran Sang Khalik yang telah menciptakan alam semesta dalam suatu keteraturan hingga dari lisan terpetik  berjuta rasa syukur kehadirat ALLAH SWT. Karena atas limpahan Rahmat dan Karunia-Nyalah sehingga kami diberikan kesempatan dan kesehatan untuk dapat menyelesaikan makalah listrik magnet ini dengan judul “efek medan magnet ” yang merupakan tugas kami dalam mata kuliah listrik magnet di semester lima ini. Shalawat dan salam senantiasa tercurah kepada baginda Nabi Muhammad SAW, yang diutus ke permukaan bumi ini menuntun manusia dari lembah kebiadaban menuju ke puncak peradaban seperti sekarang ini.

Kami menyadari sepenuhnya,dalam penyusunan makalah ini tidak lepas dari tantangan dan hambatan. Namun berkat usaha dan motivasi dari pihak-pihak langsung maupun tidak langsung yang memperlancar jalannya penyusunan makalah ini sehingga makalah ini dapat kami susun seperti sekarang ini. Olehnya itu, secara mendalam kami ucapkan banyak terima kasih atas bantuan dan motivasi yang diberikan sehingga Penyusun dapat menyelesaikan makalah ini.

              Akhirnya dengan segala kerendahan hati kami menyadari bahwa hanya kepada ALLAH SWT jugalah kita menyerahkan segalanya. Semoga makalah ini dapat menjadi referensi dan tambahan materi pembelajaran bagi kita semua, Aamiin Yaa Robb.

                                                                             

      Makassar, 9 Desember 2013

Penyusun

BAB I

PENDAHULUAN

A.      Latar Belakang

Magnet atau magnit adalah suatu obyek yang mempunyai suatu medan magnet. Pada saat ini, suatu magnet adalah suatu materi yang mempunyai suatu medan magnet. Materi tersebut bisa dalam berwujud magnet tetap atau magnet tidak tetap. Magnet yang sekarang ini ada hampir semuanya adalah magnet buatan. Ada beberapa cara untuk membuat magnet diantaranya dengan cara menggosok, mengaliri arus listrik dan dengan cara induksi.

Magnet selalu memiliki dua kutub yaitu: kutub utara (north/N) dan kutub selatan (south/S). Walaupun magnet itu dipotong-potong, potongan magnet kecil tersebut akan tetap memiliki dua kutub. Garis gaya magnet adalah arah medan magnet yang berupa garis-garis yang menghubungkan kutub-kutub magnet. Garis gaya magnet memiliki arah meninggalkan kutub utara dan menuju kutub selatan.  

Magnet dapat menarik benda lain. Beberapa benda bahkan tertarik lebih kuat dari yang lain, yaitu bahan logam. Namun tidak semua logam mempunyai daya tarik yang sama terhadap magnet. Besi dan baja adalah dua contoh materi yang mempunyai daya tarik yang tinggi oleh magnet. kemudain aluminium adalah bahan yang dapat ditarik dengan lemah oleh magnet yang termasuk paramagnetik  sedangkan kertas merupakan contoh materi yang tidak dapat ditarik oleh magnet karena kertas merupakan nonmagnetik.

Magnet juga mempunyai  kemampuan untuk menunjuk ke arah utara dan selatan geografis bumi, walau ada penyimpangan antara penunjukan magnet dan arah utara dn selatan geografis bumi.  Adalah Hans Cristhian Oerstad menyadari bahwa adanya hubungan antara sifat kemagnetan dan kelistrikan, sehingga beliau melakukan percobaan dengan menggunakan kompas. Dini oerstad meletakkan kawat berarus diatas sebuah kom pas yang diam dan setelah kawat diarusi listrik kompas dapat begerak menyimpang mengikuti arah kawat berarus. Percobaan inilah yang dilakukan oleh Oerstad sehingga dia menarik kesimpulan bahwa Arus listik menghasilkan medan magnet.

B.       Rumusan Masalah

Rumusan masalah pada makalah ini yaitu sebagai berikut:

1.      Bagaimana bunyi hukum Coulomb?

2.      Apa yang dimaksud dengan medan magnet?

3.      Bagaimana medan magnet disekitar penghantar berarus?

C.       Tujuan Penulisan

Tujuan dari penulisan makalah ini adalah:

1.      Untuk mengetahui bunyi hukum Coulomb.

2.      Untuk memahami pengertian medan magnet.

3.      Untuk memahami medan magnet disekitar penghantar berarus.

BAB II

PEMBAHASAN

A.      Kemagnetan (Magnetostika)

1.    Hukum Coulomb

Definisi : Besarnya gaya tolak-menolak atau gaya tarik menarik antara kutub-kutub magnet, sebanding dengan kuat kutubnya masing-masing dan berbanding terbalik dengan kwadrat jaraknya.

                                                                     (2.1)

F = gaya tarik menarik/gaya tolak menolak dalam newton.

R = jarak  dalam meter.

m₁ dan m₂ kuat kutub magnet dalam Ampere-meter.

₀ = permeabilitas hampa.

Nilai = 10⁷ Weber/A.m                                               (2.2)    

Nilai permeabilitas benda-benda, ternyata tidak sama dengan permeabilitas hampa. Perbandingan antara permeabilitas suatu zat debgan permeabilitas hampa disebut permeabilitas relatif zat itu.

m_r                                                                                   (2.3)

_r = Permeabilitas relatif suatu zat.

 = permeabilitas zat itu

₀ = permeabilitas hampa.

2.    Pengertian Medan Magnet

Medan magnet adalah ruangan di sekitar kutub magnet, yang gaya tarik/tolaknya masih dirasakan oleh magnet lain.

Kuat Medan ( H ) = Itensity

Kuat medan magnet di suatu titik di dalam medan magnet ialah besar gaya pada suatu satuan kuat kutub di titik itu di dalam medan magnet m adalah kuat kutub yang menimbulkan medan magnet dalam Ampere-meter. R jarak dari kutub magnet sampai titik yang bersangkutan dalam meter. dan H = kuat medan titik itu dalam :  atau dalam

a.      Garis Gaya Magnet

1.      Garis-garis gaya magnet tidak pernah memutus satu sama lain.

2.      Garis-garis gaya magnet selalu masuk di selatan dan keluar di utara magnet dan membentuk kurva tertutup.

Gambar 2.1 pola garis-garis gaya magnet

b.        Rapat Garis-Garis Gaya ( FLUX DENSITY ) = B

Definisi : Jumlah garis gaya tiap satuan luas yang tegak lurus kuat medan.

                                                                                (2.4)

Kuat medan magnet di suatu titik sebanding dengan rapat garis-garis gaya dan berbanding terbalik dengan permeabilitasnya.

                                                                                (2.5)

                                                      (2.6)

 B = rapat garis-garis gaya.

 = Permeabilitas zat itu.

 H = Kuat medan magnet.

catatan : rapat garis-garis gaya menyatakan kebesaran induksi magnetik.

Medan magnet yang rapat garis-garis gayanya sama disebut:medan magnet serba sama       ( homogen )

Gambar 2.2 medan magnetik

Bila rapat garis-garis gaya dalam medan yang serba sama B, maka banyaknya garis-garis gaya (  ) yang menembus bidang seluar A m² dan mengapit sudut  dengan kuat medan adalah :        = B.A Sin            Satuanya : Weber.

c.       Sifat-sifat magnet ditinjau dari bahannya

Berdasarkan kemampuan benda menarik benda lain dibedakan menjadi dua yaitu benda magnet dan benda bukan magnet. Benda yang dapat ditarik oleh magnet disebut benda magnet.  

v Benda diamagnetik : bahan yang tidak dapat ditarik oleh magnet. Contohnya emas.

v Benda paramagnetik : bahan yang dapat ditarik dengan lemah oleh magnet. Contohnya: aluminium

v Benda feromagnetik : Benda-benda yang mempunyai effek magnet yang sangat besar, sangat kuat ditarik oleh magnet dan mempunyai permeabilitas relatif sampai beberapa ribu. Contoh: Besi, baja, nikel, cobalt dan campuran logam tertentu ( almico )

3.    Medan magnet di sekitar penghantar  berarus

a.    Percobaan OERSTED

Di atas  jarum kompas yang seimbang dibentangkan seutas kawat, sehingga kawat itu sejajar dengan jarum kompas. jika kedalam kaewat dialiri arus listrik, ternyata jarum kompas berkisar dari keseimbangannya. Kesimpulan : Disekitar arus listrik ada medan magnet.

Gambar 2.3 percobaan Oerstad

Cara menentukan arah perkisaran jarum.

v Bila arus listrik yang berada anatara telapak tangan kanan dan jarum magnet mengalir dengan arah dari pergelangan tangan menuju ujung-ujung jari, kutub utara jarum berkisar ke arah ibu jari.

v Bila arus listrik arahnya dari pergelangan tangan kanan menuju ibu jari, arah melingkarnya jari tangan menyatakan perkisaran kutub Utara.

Pola garis-garis gaya di sekitar arus lurus.

Pada sebidang karton datar ditembuskan sepotong kawat tegak lurus, di atas karbon ditaburkan serbuk besi menempatkan diri berupa lingkaran-lingkaran yang titik pusatnya pada titik tembus kawat. Kesimpulan : Garis-garis gaya di sekitar arus lurus berupa lingkaran-lingkaran yang berpusatkan pada arus tersebut.

Gambar 2.4 pola garis-garis gaya disekitar arus lurus

Cara menentukan arah medan magnet

Bila arah dari pergelangan tangan menuju ibu jari, arah melingkar jari tangan menyatakan arah medan magnet.

b.     Hukum BIOT SAVART.

Definisi : Besar induksi magnetik di satu titik di sekitar elemen arus, sebanding dengan panjang elemen arus, besar kuat arus, sinus sudut yang diapit arah arus dengan jaraknya sampai titik tersebut dan berbanding terbalik dengan kwadrat jaraknya.

B = k .                                                            (2.7)

   

k adalah tetapan, di dalam sistem Internasional

 k =  = 10^-7                                                           (2.8)

Vektor B tegak lurus pada l dan r, arahnya dapat ditentukan denagan tangan kanan. Jika l sangat kecil, dapat diganti dengan dl.

dB =                                                            (2.9)

Persamaan ini disebut hukum Ampere.

4.    Induksi Magnetik

Induksi magnetik di sekitar arus lurus.

Besar induksi magnetik di titik A yang jaraknya a dari kawat sebanding dengan kuat arus dalam kawat dan berbanding terbalik dengan jarak titik ke kawat.

B =  .                                                                      (2.10)

B dalam W/m²

I dalam Ampere

a dalam meter

Kuat medan dititik

H =  =  =                                             (2.11)

mr udara = 1

 

Jika kawat tidak panjang maka harus digunakan Rumus :                                                         (2.12)

Induksi Induksi magnetik di pusat arus lingkaran.

Gambar 2.5 gambar induksi magnetik di pusar arus lingkaran

Titik A berjarak x dari pusat kawat melingkar besarnya induksi magnetik di A dirumuskan :

Jika kawat itu terdiri atas N lilitan maka :

B =  .      atau      B =  .

Induksi magnetik di pusat lingkaran.

Dalam hal ini r = a dan a = 90⁰

Besar induksi magnetik di pusat lingkaran.

B =  .                                                                      (2.13)

B dalam W/m².

I dalam ampere.

N jumlah lilitan.

a jari-jari lilitan dalam meter.

Arah medan magnetik dapat ditentukan dengan aturan tangan kanan.

Jika arah arus sesuai dengan arah melingkar jari tangan kanan arah ibu jari menyatakan arah medan magnet.

Solenoide

Solenoide adalah gulungan kawat yang di gulung seperti spiral. Bila kedalam solenoide dialirkan arus listrik, di dalam selenoide terjadi medan magnet dapat ditentukan dengan tangan.

Gambar 2.6 Solenoida

Besar induksi magnetik dalam solenoide.

Jari-jari penampang solenoide a, banyaknya lilitan N dan panjang solenoide 1. Banyaknya lilitan pada dx adalah :    atau n dx, n banyaknya lilitan tiap satuan panjang di titik P.

Bila 1 sangat besar dibandingkan dengan a, dan p berada di tengah-tengah maka a₁= 0 ⁰ dan a₂ = 180 ⁰

Induksi magnetik di tengah-tengah solenoide :

                                                                      (2.14)

                                                                          (2.15)

Bila p tepat di ujung-ujung solenoide a₁= 0 ⁰ dan a₂ = 90 ⁰

                                                                      (2.16)

                                                                           (2.17)

Toroida

Sebuah solenoide yang dilengkungkan sehingga sumbunya membentuk lingkaran di sebut Toroida. Bila keliling sumbu toroida 1 dan lilitannya berdekatan, maka induksi magnetik pada sumbu toroida.

                                                                          (2.18)

n dapat diganti dengan

N banyaknya lilitan dan R jari-jari toroida.

5.  Gaya Lorentz

Pada percobaan oersted telah dibuktikan pengaruh arus listrik terhadap kutub magnet, bagaimana pengaruh kutub magnet terhadap arus listrik akan dibuktikan dari percobaan berikut :

Seutas kawat PQ ditempatkan diantara kutub-kutub magnet ladam kedalam kawat dialirkan arus listrik ternyata kawat melengkung kekiri.

Gejala ini menunjukkan bahwa medan magnet mengerjakan gaya pada arus listrik, disebut Gaya Lorentz. Vektor gaya Lorentz tegak lurus pada I dan B. Arah gaya Lorentz dapat ditentukan dengan tangan kanan. Bila arah melingkar jari-jari tangan kanan sesuai dengan putaran dari I ke B, maka arah ibu jari menyatakan arah gaya Lorents.

Besar Gaya Lorentz.

Hasil-hasil yang diperoleh dari percobaan menyatakan bahwa besar gaya Lorentz dapat dirumuskan sebagai :

F = B I sin a                                                                      (2.19)

F = gaya Lorentz. 

B = induksi magnetik medan magnet.

I  = kuat arus.

= panjang kawat dalam medan magnet.

a = sudut yang diapit I dan B.

Satuan Kuat Arus.

Kedalam kawat P dan Q yang sejajar dialirkan arus listrik. Bila arah arus dalam kedua kawat sama, kawat itu saling menarik.

Penjelasannya sebagai berikut :

Dilihat dari atas arus listrik P menuju kita digambarkan sebagai arus listrik dalam kawat P menimbulkan medan magnet. Medan magnet ini mengerjakan gaya Lorentz pada arus Q arahnya seperti dinyatakan anak panah F. Dengan cara yang sama dapat dijelaskan gaya Lorentz yang bekerja pada arus listrik dalam kawat P.

Gambar 2.7 gaya Lorentz

Kesimpulan :

Arus listrik yang sejajar dan searah tarik-menarik dan yang berlawanan arah tolak- menolak.

Bila jarak kawat P dan Q adalah a, maka besar induksi magnetik arus P pada jarak a :

                                                                         (2.20)

Besar gaya Lorentz pada arus dalam kawat Q

                                                                           (2.21)

Besar gaya Lorentz tiap satuan panjang

                                                                                (2.22)

                                                                    (2.23)

                                                                      (2.24)

F tiap satuan panjang dalam N/m.

I_p dan I_Q dalam Ampere dan a dalam meter.

Bila kuat arus dikedua kawat sama besarnya, maka :

                                  (2.25)

Untuk I = 1 Ampere dan a = 1 m maka F = 2.10^-7 N/m

Kesimpulan :

1 Ampere adalah kuat arus dalam kawat sejajar yang jaraknya 1 meter dan menimbulkan gaya Lorentz sebesar 2.10^-7 N tiap meter.

Gerak Partikel Bermuatan Dalam Medan Listrik.

Pertambahan energi kinetik.

Partikel A yang massanya m dan muatannya q berada dalam medan listrik serba sama, kuat medannya E arah vektor E kekanan. Pada partikel bekerja gaya sebasar F = qE, oleh sebab itu partikel memperoleh percepatan :

Usaha yang dilakukan gaya medan listrik setelah partikel berpindah d adalah :

W = F . d = q . E .d                                                               (2.26)

Usaha yang dilakukan gaya sama dengan perubahan energi kinetik

E_k = q . E .d                                                                           

                                                        (2.27)

v₁ kecepatan awal partikel dan v₂ kecepatannya setelah menempuh medan listrik        sejauh d.

Lintasan partikel jika v tegak lurus E.

Didalam medan listrik serba sama yang kuat medannya E, bergerak partikel bermuatan positif dengan kecepatan v_x.

Dalam hal ini partikel mengalami dua gerakan sekaligus, yakni gerak lurus beraturan sepanjang sumbu x dan gerak lurus berubah beraturan sepanjang sumbu y.

Oleh sebab itu lintasannya berupa parabola. Setelah melintasi medan listrik, lintasannya menyimpang dari lintasannya semula.

     

                                                         (2.28)

Kecepatan pada saat meninggalkan medan listrik.

                                                                (2.29)

Arah kecepatan dengan bidang horisontal q :

                                                                               (2.30)

Gerak Partikel Bermuatan Dalam Medan Magnet

Besar gaya Lorentz pada partikel.

Pada arus listrik yang berada dalam medan magnet bekerja gaya Lorentz.                           

F = B . I . sin a                                                                  (2.31)

Arus listrik adalah gerakan partikel-partikel yang kecepatannya tertentu, oleh sebab itu rumus di atas dapat diubah menjadi :

F = B . . v . t  sin a

F = B . q . v sin a                                                                   (2.32)

F adalah gaya Lorentz pada partikel yang muatannya q dan kecepatannya v, B besar induksi magnetik medan magnet, a sudut yang diapit vektor v dan B.

Lintasan partikel bermuatan dalam medan magnet.

Gambar 2.8 Medan magnet

Tanda x menyatakan titik tembus garis-garis gaya kemagnetan yang arah induksi magnetiknya ( B ) meninggalkan kita. Pada partikel yang kecepatannya v, bekerja gaya Lorentz.

F = B . q . v sin 90⁰

F = B . q . v                                                                             (2.33)

Vektor F selalu tegak lurus pada v, akibatnya partikel bergerak didalam medan magnet dengan lintasan bentuk : LINGKARAN. Gaya centripetalnya yang mengendalikan gerak ini adalah gaya Lorentz.

         F_c  = F Lorentz

  = B . q . v

      R =

R jari-jari lintasan partikel dalam magnet.

m massa partikel.

v kecepatan partikel.

q muatan partikel.

Arah gaya Lorentz dapat ditentukan dengan kadah tangan kanan bila tangan kanan di buka : Ibu jari menunjukkan ( i ), keempat jari menunjukkan ( B ) dan arah telapak tangan menunjukkan ( F )

           

Gambar 2.9 arah gaya Lorentz dengan kaidah tangan kanan.

BAB III

PENUTUP

A.      Kesimpulan

Kesimpulan yang dapat kami utarakan adalah sebagai berikut:

1.      Bunyi hukum Coulomb: “Besarnya gaya tolak-menolak atau gaya tarik menarik antara kutub-kutub magnet, sebanding dengan kuat kutubnya masing-masing dan berbanding terbalik dengan kuadrat jaraknya”.

2.      Medan magnet adalah ruangan di sekitar kutub magnet, yang gaya tarik/tolaknya masih dirasakan oleh magnet lain.

3.      Medan magnet di sekitar penghantar berarus ada beberapa misalnya saja pada penghantar lurus berarus, penghantar melingkar dan disekitar kumparan.

B.       Saran

Saran yang dapat kami sampaikan pada makalah ini yaitu:

1.      Diharapkan kepada para pembaca agar memberikan perbaikan yang semestinya demi kesempuranaan makalah ini. 

2.      Diharapkan agar pembaca memberikan koreksi terhadap materi-materi medan magnet  yang sekiranya ada tidak sesuai dengan yang sebenarnya.

3.      Diharapkan kepada para pembaca untuk mencari referensi lain agar dapat menambah wawasan.MAKALAH LISTRIK MAGNET

“EFEK MEDAN MAGNET”

 

Oleh :

Kelompok VI

v Alifah Nur Rochmah (20600111004)

v Cici Anita Sari (20600111018)

v Erni R. Manara (20600111022)

v Endang Kusmiati (20600111021)

v Hasnidar (20600111032)

JURUSAN PENDIDIKAN FISIKA

FAKULTAS TARBIYAH DAN KEGURUAN

UNIVERSITAS ISLAM NEGERI ALAUDDIN MAKASSAR

2013

KATA PENGANTAR

Segala puji atas kebesaran Sang Khalik yang telah menciptakan alam semesta dalam suatu keteraturan hingga dari lisan terpetik  berjuta rasa syukur kehadirat ALLAH SWT. Karena atas limpahan Rahmat dan Karunia-Nyalah sehingga kami diberikan kesempatan dan kesehatan untuk dapat menyelesaikan makalah listrik magnet ini dengan judul “efek medan magnet ” yang merupakan tugas kami dalam mata kuliah listrik magnet di semester lima ini. Shalawat dan salam senantiasa tercurah kepada baginda Nabi Muhammad SAW, yang diutus ke permukaan bumi ini menuntun manusia dari lembah kebiadaban menuju ke puncak peradaban seperti sekarang ini.

Kami menyadari sepenuhnya,dalam penyusunan makalah ini tidak lepas dari tantangan dan hambatan. Namun berkat usaha dan motivasi dari pihak-pihak langsung maupun tidak langsung yang memperlancar jalannya penyusunan makalah ini sehingga makalah ini dapat kami susun seperti sekarang ini. Olehnya itu, secara mendalam kami ucapkan banyak terima kasih atas bantuan dan motivasi yang diberikan sehingga Penyusun dapat menyelesaikan makalah ini.

              Akhirnya dengan segala kerendahan hati kami menyadari bahwa hanya kepada ALLAH SWT jugalah kita menyerahkan segalanya. Semoga makalah ini dapat menjadi referensi dan tambahan materi pembelajaran bagi kita semua, Aamiin Yaa Robb.

                                                                             

      Makassar, 9 Desember 2013

Penyusun

BAB I

PENDAHULUAN

A.      Latar Belakang

Magnet atau magnit adalah suatu obyek yang mempunyai suatu medan magnet. Pada saat ini, suatu magnet adalah suatu materi yang mempunyai suatu medan magnet. Materi tersebut bisa dalam berwujud magnet tetap atau magnet tidak tetap. Magnet yang sekarang ini ada hampir semuanya adalah magnet buatan. Ada beberapa cara untuk membuat magnet diantaranya dengan cara menggosok, mengaliri arus listrik dan dengan cara induksi.

Magnet selalu memiliki dua kutub yaitu: kutub utara (north/N) dan kutub selatan (south/S). Walaupun magnet itu dipotong-potong, potongan magnet kecil tersebut akan tetap memiliki dua kutub. Garis gaya magnet adalah arah medan magnet yang berupa garis-garis yang menghubungkan kutub-kutub magnet. Garis gaya magnet memiliki arah meninggalkan kutub utara dan menuju kutub selatan.  

Magnet dapat menarik benda lain. Beberapa benda bahkan tertarik lebih kuat dari yang lain, yaitu bahan logam. Namun tidak semua logam mempunyai daya tarik yang sama terhadap magnet. Besi dan baja adalah dua contoh materi yang mempunyai daya tarik yang tinggi oleh magnet. kemudain aluminium adalah bahan yang dapat ditarik dengan lemah oleh magnet yang termasuk paramagnetik  sedangkan kertas merupakan contoh materi yang tidak dapat ditarik oleh magnet karena kertas merupakan nonmagnetik.

Magnet juga mempunyai  kemampuan untuk menunjuk ke arah utara dan selatan geografis bumi, walau ada penyimpangan antara penunjukan magnet dan arah utara dn selatan geografis bumi.  Adalah Hans Cristhian Oerstad menyadari bahwa adanya hubungan antara sifat kemagnetan dan kelistrikan, sehingga beliau melakukan percobaan dengan menggunakan kompas. Dini oerstad meletakkan kawat berarus diatas sebuah kom pas yang diam dan setelah kawat diarusi listrik kompas dapat begerak menyimpang mengikuti arah kawat berarus. Percobaan inilah yang dilakukan oleh Oerstad sehingga dia menarik kesimpulan bahwa Arus listik menghasilkan medan magnet.

B.       Rumusan Masalah

Rumusan masalah pada makalah ini yaitu sebagai berikut:

1.      Bagaimana bunyi hukum Coulomb?

2.      Apa yang dimaksud dengan medan magnet?

3.      Bagaimana medan magnet disekitar penghantar berarus?

C.       Tujuan Penulisan

Tujuan dari penulisan makalah ini adalah:

1.      Untuk mengetahui bunyi hukum Coulomb.

2.      Untuk memahami pengertian medan magnet.

3.      Untuk memahami medan magnet disekitar penghantar berarus.

BAB II

PEMBAHASAN

A.      Kemagnetan (Magnetostika)

1.    Hukum Coulomb

Definisi : Besarnya gaya tolak-menolak atau gaya tarik menarik antara kutub-kutub magnet, sebanding dengan kuat kutubnya masing-masing dan berbanding terbalik dengan kwadrat jaraknya.

                                                                     (2.1)

F = gaya tarik menarik/gaya tolak menolak dalam newton.

R = jarak  dalam meter.

m₁ dan m₂ kuat kutub magnet dalam Ampere-meter.

₀ = permeabilitas hampa.

Nilai = 10⁷ Weber/A.m                                               (2.2)    

Nilai permeabilitas benda-benda, ternyata tidak sama dengan permeabilitas hampa. Perbandingan antara permeabilitas suatu zat debgan permeabilitas hampa disebut permeabilitas relatif zat itu.

m_r                                                                                   (2.3)

_r = Permeabilitas relatif suatu zat.

 = permeabilitas zat itu

₀ = permeabilitas hampa.

2.    Pengertian Medan Magnet

Medan magnet adalah ruangan di sekitar kutub magnet, yang gaya tarik/tolaknya masih dirasakan oleh magnet lain.

Kuat Medan ( H ) = Itensity

Kuat medan magnet di suatu titik di dalam medan magnet ialah besar gaya pada suatu satuan kuat kutub di titik itu di dalam medan magnet m adalah kuat kutub yang menimbulkan medan magnet dalam Ampere-meter. R jarak dari kutub magnet sampai titik yang bersangkutan dalam meter. dan H = kuat medan titik itu dalam :  atau dalam

a.      Garis Gaya Magnet

1.      Garis-garis gaya magnet tidak pernah memutus satu sama lain.

2.      Garis-garis gaya magnet selalu masuk di selatan dan keluar di utara magnet dan membentuk kurva tertutup.

Gambar 2.1 pola garis-garis gaya magnet

b.        Rapat Garis-Garis Gaya ( FLUX DENSITY ) = B

Definisi : Jumlah garis gaya tiap satuan luas yang tegak lurus kuat medan.

                                                                                (2.4)

Kuat medan magnet di suatu titik sebanding dengan rapat garis-garis gaya dan berbanding terbalik dengan permeabilitasnya.

                                                                                (2.5)

                                                      (2.6)

 B = rapat garis-garis gaya.

 = Permeabilitas zat itu.

 H = Kuat medan magnet.

catatan : rapat garis-garis gaya menyatakan kebesaran induksi magnetik.

Medan magnet yang rapat garis-garis gayanya sama disebut:medan magnet serba sama       ( homogen )

Gambar 2.2 medan magnetik

Bila rapat garis-garis gaya dalam medan yang serba sama B, maka banyaknya garis-garis gaya (  ) yang menembus bidang seluar A m² dan mengapit sudut  dengan kuat medan adalah :        = B.A Sin            Satuanya : Weber.

c.       Sifat-sifat magnet ditinjau dari bahannya

Berdasarkan kemampuan benda menarik benda lain dibedakan menjadi dua yaitu benda magnet dan benda bukan magnet. Benda yang dapat ditarik oleh magnet disebut benda magnet.  

v Benda diamagnetik : bahan yang tidak dapat ditarik oleh magnet. Contohnya emas.

v Benda paramagnetik : bahan yang dapat ditarik dengan lemah oleh magnet. Contohnya: aluminium

v Benda feromagnetik : Benda-benda yang mempunyai effek magnet yang sangat besar, sangat kuat ditarik oleh magnet dan mempunyai permeabilitas relatif sampai beberapa ribu. Contoh: Besi, baja, nikel, cobalt dan campuran logam tertentu ( almico )

3.    Medan magnet di sekitar penghantar  berarus

a.    Percobaan OERSTED

Di atas  jarum kompas yang seimbang dibentangkan seutas kawat, sehingga kawat itu sejajar dengan jarum kompas. jika kedalam kaewat dialiri arus listrik, ternyata jarum kompas berkisar dari keseimbangannya. Kesimpulan : Disekitar arus listrik ada medan magnet.

Gambar 2.3 percobaan Oerstad

Cara menentukan arah perkisaran jarum.

v Bila arus listrik yang berada anatara telapak tangan kanan dan jarum magnet mengalir dengan arah dari pergelangan tangan menuju ujung-ujung jari, kutub utara jarum berkisar ke arah ibu jari.

v Bila arus listrik arahnya dari pergelangan tangan kanan menuju ibu jari, arah melingkarnya jari tangan menyatakan perkisaran kutub Utara.

Pola garis-garis gaya di sekitar arus lurus.

Pada sebidang karton datar ditembuskan sepotong kawat tegak lurus, di atas karbon ditaburkan serbuk besi menempatkan diri berupa lingkaran-lingkaran yang titik pusatnya pada titik tembus kawat. Kesimpulan : Garis-garis gaya di sekitar arus lurus berupa lingkaran-lingkaran yang berpusatkan pada arus tersebut.

Gambar 2.4 pola garis-garis gaya disekitar arus lurus

Cara menentukan arah medan magnet

Bila arah dari pergelangan tangan menuju ibu jari, arah melingkar jari tangan menyatakan arah medan magnet.

b.     Hukum BIOT SAVART.

Definisi : Besar induksi magnetik di satu titik di sekitar elemen arus, sebanding dengan panjang elemen arus, besar kuat arus, sinus sudut yang diapit arah arus dengan jaraknya sampai titik tersebut dan berbanding terbalik dengan kwadrat jaraknya.

B = k .                                                            (2.7)

   

k adalah tetapan, di dalam sistem Internasional

 k =  = 10^-7                                                           (2.8)

Vektor B tegak lurus pada l dan r, arahnya dapat ditentukan denagan tangan kanan. Jika l sangat kecil, dapat diganti dengan dl.

dB =                                                            (2.9)

Persamaan ini disebut hukum Ampere.

4.    Induksi Magnetik

Induksi magnetik di sekitar arus lurus.

Besar induksi magnetik di titik A yang jaraknya a dari kawat sebanding dengan kuat arus dalam kawat dan berbanding terbalik dengan jarak titik ke kawat.

B =  .                                                                      (2.10)

B dalam W/m²

I dalam Ampere

a dalam meter

Kuat medan dititik

H =  =  =                                             (2.11)

mr udara = 1

 

Jika kawat tidak panjang maka harus digunakan Rumus :                                                         (2.12)

Induksi Induksi magnetik di pusat arus lingkaran.

Gambar 2.5 gambar induksi magnetik di pusar arus lingkaran

Titik A berjarak x dari pusat kawat melingkar besarnya induksi magnetik di A dirumuskan :

Jika kawat itu terdiri atas N lilitan maka :

B =  .      atau      B =  .

Induksi magnetik di pusat lingkaran.

Dalam hal ini r = a dan a = 90⁰

Besar induksi magnetik di pusat lingkaran.

B =  .                                                                      (2.13)

B dalam W/m².

I dalam ampere.

N jumlah lilitan.

a jari-jari lilitan dalam meter.

Arah medan magnetik dapat ditentukan dengan aturan tangan kanan.

Jika arah arus sesuai dengan arah melingkar jari tangan kanan arah ibu jari menyatakan arah medan magnet.

Solenoide

Solenoide adalah gulungan kawat yang di gulung seperti spiral. Bila kedalam solenoide dialirkan arus listrik, di dalam selenoide terjadi medan magnet dapat ditentukan dengan tangan.

Gambar 2.6 Solenoida

Besar induksi magnetik dalam solenoide.

Jari-jari penampang solenoide a, banyaknya lilitan N dan panjang solenoide 1. Banyaknya lilitan pada dx adalah :    atau n dx, n banyaknya lilitan tiap satuan panjang di titik P.

Bila 1 sangat besar dibandingkan dengan a, dan p berada di tengah-tengah maka a₁= 0 ⁰ dan a₂ = 180 ⁰

Induksi magnetik di tengah-tengah solenoide :

                                                                      (2.14)

                                                                          (2.15)

Bila p tepat di ujung-ujung solenoide a₁= 0 ⁰ dan a₂ = 90 ⁰

                                                                      (2.16)

                                                                           (2.17)

Toroida

Sebuah solenoide yang dilengkungkan sehingga sumbunya membentuk lingkaran di sebut Toroida. Bila keliling sumbu toroida 1 dan lilitannya berdekatan, maka induksi magnetik pada sumbu toroida.

                                                                          (2.18)

n dapat diganti dengan

N banyaknya lilitan dan R jari-jari toroida.

5.  Gaya Lorentz

Pada percobaan oersted telah dibuktikan pengaruh arus listrik terhadap kutub magnet, bagaimana pengaruh kutub magnet terhadap arus listrik akan dibuktikan dari percobaan berikut :

Seutas kawat PQ ditempatkan diantara kutub-kutub magnet ladam kedalam kawat dialirkan arus listrik ternyata kawat melengkung kekiri.

Gejala ini menunjukkan bahwa medan magnet mengerjakan gaya pada arus listrik, disebut Gaya Lorentz. Vektor gaya Lorentz tegak lurus pada I dan B. Arah gaya Lorentz dapat ditentukan dengan tangan kanan. Bila arah melingkar jari-jari tangan kanan sesuai dengan putaran dari I ke B, maka arah ibu jari menyatakan arah gaya Lorents.

Besar Gaya Lorentz.

Hasil-hasil yang diperoleh dari percobaan menyatakan bahwa besar gaya Lorentz dapat dirumuskan sebagai :

F = B I sin a                                                                      (2.19)

F = gaya Lorentz. 

B = induksi magnetik medan magnet.

I  = kuat arus.

= panjang kawat dalam medan magnet.

a = sudut yang diapit I dan B.

Satuan Kuat Arus.

Kedalam kawat P dan Q yang sejajar dialirkan arus listrik. Bila arah arus dalam kedua kawat sama, kawat itu saling menarik.

Penjelasannya sebagai berikut :

Dilihat dari atas arus listrik P menuju kita digambarkan sebagai arus listrik dalam kawat P menimbulkan medan magnet. Medan magnet ini mengerjakan gaya Lorentz pada arus Q arahnya seperti dinyatakan anak panah F. Dengan cara yang sama dapat dijelaskan gaya Lorentz yang bekerja pada arus listrik dalam kawat P.

Gambar 2.7 gaya Lorentz

Kesimpulan :

Arus listrik yang sejajar dan searah tarik-menarik dan yang berlawanan arah tolak- menolak.

Bila jarak kawat P dan Q adalah a, maka besar induksi magnetik arus P pada jarak a :

                                                                         (2.20)

Besar gaya Lorentz pada arus dalam kawat Q

                                                                           (2.21)

Besar gaya Lorentz tiap satuan panjang

                                                                                (2.22)

                                                                    (2.23)

                                                                      (2.24)

F tiap satuan panjang dalam N/m.

I_p dan I_Q dalam Ampere dan a dalam meter.

Bila kuat arus dikedua kawat sama besarnya, maka :

                                  (2.25)

Untuk I = 1 Ampere dan a = 1 m maka F = 2.10^-7 N/m

Kesimpulan :

1 Ampere adalah kuat arus dalam kawat sejajar yang jaraknya 1 meter dan menimbulkan gaya Lorentz sebesar 2.10^-7 N tiap meter.

Gerak Partikel Bermuatan Dalam Medan Listrik.

Pertambahan energi kinetik.

Partikel A yang massanya m dan muatannya q berada dalam medan listrik serba sama, kuat medannya E arah vektor E kekanan. Pada partikel bekerja gaya sebasar F = qE, oleh sebab itu partikel memperoleh percepatan :

Usaha yang dilakukan gaya medan listrik setelah partikel berpindah d adalah :

W = F . d = q . E .d                                                               (2.26)

Usaha yang dilakukan gaya sama dengan perubahan energi kinetik

E_k = q . E .d                                                                           

                                                        (2.27)

v₁ kecepatan awal partikel dan v₂ kecepatannya setelah menempuh medan listrik        sejauh d.

Lintasan partikel jika v tegak lurus E.

Didalam medan listrik serba sama yang kuat medannya E, bergerak partikel bermuatan positif dengan kecepatan v_x.

Dalam hal ini partikel mengalami dua gerakan sekaligus, yakni gerak lurus beraturan sepanjang sumbu x dan gerak lurus berubah beraturan sepanjang sumbu y.

Oleh sebab itu lintasannya berupa parabola. Setelah melintasi medan listrik, lintasannya menyimpang dari lintasannya semula.

     

                                                         (2.28)

Kecepatan pada saat meninggalkan medan listrik.

                                                                (2.29)

Arah kecepatan dengan bidang horisontal q :

                                                                               (2.30)

Gerak Partikel Bermuatan Dalam Medan Magnet

Besar gaya Lorentz pada partikel.

Pada arus listrik yang berada dalam medan magnet bekerja gaya Lorentz.                           

F = B . I . sin a                                                                  (2.31)

Arus listrik adalah gerakan partikel-partikel yang kecepatannya tertentu, oleh sebab itu rumus di atas dapat diubah menjadi :

F = B . . v . t  sin a

F = B . q . v sin a                                                                   (2.32)

F adalah gaya Lorentz pada partikel yang muatannya q dan kecepatannya v, B besar induksi magnetik medan magnet, a sudut yang diapit vektor v dan B.

Lintasan partikel bermuatan dalam medan magnet.

Gambar 2.8 Medan magnet

Tanda x menyatakan titik tembus garis-garis gaya kemagnetan yang arah induksi magnetiknya ( B ) meninggalkan kita. Pada partikel yang kecepatannya v, bekerja gaya Lorentz.

F = B . q . v sin 90⁰

F = B . q . v                                                                             (2.33)

Vektor F selalu tegak lurus pada v, akibatnya partikel bergerak didalam medan magnet dengan lintasan bentuk : LINGKARAN. Gaya centripetalnya yang mengendalikan gerak ini adalah gaya Lorentz.

         F_c  = F Lorentz

  = B . q . v

      R =

R jari-jari lintasan partikel dalam magnet.

m massa partikel.

v kecepatan partikel.

q muatan partikel.

Arah gaya Lorentz dapat ditentukan dengan kadah tangan kanan bila tangan kanan di buka : Ibu jari menunjukkan ( i ), keempat jari menunjukkan ( B ) dan arah telapak tangan menunjukkan ( F )

           

Gambar 2.9 arah gaya Lorentz dengan kaidah tangan kanan.

BAB III

PENUTUP

A.      Kesimpulan

Kesimpulan yang dapat kami utarakan adalah sebagai berikut:

1.      Bunyi hukum Coulomb: “Besarnya gaya tolak-menolak atau gaya tarik menarik antara kutub-kutub magnet, sebanding dengan kuat kutubnya masing-masing dan berbanding terbalik dengan kuadrat jaraknya”.

2.      Medan magnet adalah ruangan di sekitar kutub magnet, yang gaya tarik/tolaknya masih dirasakan oleh magnet lain.

3.      Medan magnet di sekitar penghantar berarus ada beberapa misalnya saja pada penghantar lurus berarus, penghantar melingkar dan disekitar kumparan.

B.       Saran

Saran yang dapat kami sampaikan pada makalah ini yaitu:

1.      Diharapkan kepada para pembaca agar memberikan perbaikan yang semestinya demi kesempuranaan makalah ini. 

2.      Diharapkan agar pembaca memberikan koreksi terhadap materi-materi medan magnet  yang sekiranya ada tidak sesuai dengan yang sebenarnya.

3.      Diharapkan kepada para pembaca untuk mencari referensi lain agar dapat menambah wawasan.

DAFTAR PUSTAKA

http://azharifx.blogspot.com/2012_10_01_archive.html

http://nary-junary.blogspot.com/2013/03/makalah-medan-listrik.html

http://www.engineeringtown.com/kids/index.php/percobaanlainnya/152-membuat-magnet-sederhana

http://aqudanfisika.blogspot.com/2010/MAKALAH LISTRIK MAGNET

“EFEK MEDAN MAGNET”

 

Oleh :

Kelompok VI

v Alifah Nur Rochmah (20600111004)

v Cici Anita Sari (20600111018)

v Erni R. Manara (20600111022)

v Endang Kusmiati (20600111021)

v Hasnidar (20600111032)

JURUSAN PENDIDIKAN FISIKA

FAKULTAS TARBIYAH DAN KEGURUAN

UNIVERSITAS ISLAM NEGERI ALAUDDIN MAKASSAR

2013

KATA PENGANTAR

Segala puji atas kebesaran Sang Khalik yang telah menciptakan alam semesta dalam suatu keteraturan hingga dari lisan terpetik  berjuta rasa syukur kehadirat ALLAH SWT. Karena atas limpahan Rahmat dan Karunia-Nyalah sehingga kami diberikan kesempatan dan kesehatan untuk dapat menyelesaikan makalah listrik magnet ini dengan judul “efek medan magnet ” yang merupakan tugas kami dalam mata kuliah listrik magnet di semester lima ini. Shalawat dan salam senantiasa tercurah kepada baginda Nabi Muhammad SAW, yang diutus ke permukaan bumi ini menuntun manusia dari lembah kebiadaban menuju ke puncak peradaban seperti sekarang ini.

Kami menyadari sepenuhnya,dalam penyusunan makalah ini tidak lepas dari tantangan dan hambatan. Namun berkat usaha dan motivasi dari pihak-pihak langsung maupun tidak langsung yang memperlancar jalannya penyusunan makalah ini sehingga makalah ini dapat kami susun seperti sekarang ini. Olehnya itu, secara mendalam kami ucapkan banyak terima kasih atas bantuan dan motivasi yang diberikan sehingga Penyusun dapat menyelesaikan makalah ini.

              Akhirnya dengan segala kerendahan hati kami menyadari bahwa hanya kepada ALLAH SWT jugalah kita menyerahkan segalanya. Semoga makalah ini dapat menjadi referensi dan tambahan materi pembelajaran bagi kita semua, Aamiin Yaa Robb.

                                                                             

      Makassar, 9 Desember 2013

Penyusun

BAB I

PENDAHULUAN

A.      Latar Belakang

Magnet atau magnit adalah suatu obyek yang mempunyai suatu medan magnet. Pada saat ini, suatu magnet adalah suatu materi yang mempunyai suatu medan magnet. Materi tersebut bisa dalam berwujud magnet tetap atau magnet tidak tetap. Magnet yang sekarang ini ada hampir semuanya adalah magnet buatan. Ada beberapa cara untuk membuat magnet diantaranya dengan cara menggosok, mengaliri arus listrik dan dengan cara induksi.

Magnet selalu memiliki dua kutub yaitu: kutub utara (north/N) dan kutub selatan (south/S). Walaupun magnet itu dipotong-potong, potongan magnet kecil tersebut akan tetap memiliki dua kutub. Garis gaya magnet adalah arah medan magnet yang berupa garis-garis yang menghubungkan kutub-kutub magnet. Garis gaya magnet memiliki arah meninggalkan kutub utara dan menuju kutub selatan.  

Magnet dapat menarik benda lain. Beberapa benda bahkan tertarik lebih kuat dari yang lain, yaitu bahan logam. Namun tidak semua logam mempunyai daya tarik yang sama terhadap magnet. Besi dan baja adalah dua contoh materi yang mempunyai daya tarik yang tinggi oleh magnet. kemudain aluminium adalah bahan yang dapat ditarik dengan lemah oleh magnet yang termasuk paramagnetik  sedangkan kertas merupakan contoh materi yang tidak dapat ditarik oleh magnet karena kertas merupakan nonmagnetik.

Magnet juga mempunyai  kemampuan untuk menunjuk ke arah utara dan selatan geografis bumi, walau ada penyimpangan antara penunjukan magnet dan arah utara dn selatan geografis bumi.  Adalah Hans Cristhian Oerstad menyadari bahwa adanya hubungan antara sifat kemagnetan dan kelistrikan, sehingga beliau melakukan percobaan dengan menggunakan kompas. Dini oerstad meletakkan kawat berarus diatas sebuah kom pas yang diam dan setelah kawat diarusi listrik kompas dapat begerak menyimpang mengikuti arah kawat berarus. Percobaan inilah yang dilakukan oleh Oerstad sehingga dia menarik kesimpulan bahwa Arus listik menghasilkan medan magnet.

B.       Rumusan Masalah

Rumusan masalah pada makalah ini yaitu sebagai berikut:

1.      Bagaimana bunyi hukum Coulomb?

2.      Apa yang dimaksud dengan medan magnet?

3.      Bagaimana medan magnet disekitar penghantar berarus?

C.       Tujuan Penulisan

Tujuan dari penulisan makalah ini adalah:

1.      Untuk mengetahui bunyi hukum Coulomb.

2.      Untuk memahami pengertian medan magnet.

3.      Untuk memahami medan magnet disekitar penghantar berarus.

BAB II

PEMBAHASAN

A.      Kemagnetan (Magnetostika)

1.    Hukum Coulomb

Definisi : Besarnya gaya tolak-menolak atau gaya tarik menarik antara kutub-kutub magnet, sebanding dengan kuat kutubnya masing-masing dan berbanding terbalik dengan kwadrat jaraknya.

                                                                     (2.1)

F = gaya tarik menarik/gaya tolak menolak dalam newton.

R = jarak  dalam meter.

m₁ dan m₂ kuat kutub magnet dalam Ampere-meter.

₀ = permeabilitas hampa.

Nilai = 10⁷ Weber/A.m                                               (2.2)    

Nilai permeabilitas benda-benda, ternyata tidak sama dengan permeabilitas hampa. Perbandingan antara permeabilitas suatu zat debgan permeabilitas hampa disebut permeabilitas relatif zat itu.

m_r                                                                                   (2.3)

_r = Permeabilitas relatif suatu zat.

 = permeabilitas zat itu

₀ = permeabilitas hampa.

2.    Pengertian Medan Magnet

Medan magnet adalah ruangan di sekitar kutub magnet, yang gaya tarik/tolaknya masih dirasakan oleh magnet lain.

Kuat Medan ( H ) = Itensity

Kuat medan magnet di suatu titik di dalam medan magnet ialah besar gaya pada suatu satuan kuat kutub di titik itu di dalam medan magnet m adalah kuat kutub yang menimbulkan medan magnet dalam Ampere-meter. R jarak dari kutub magnet sampai titik yang bersangkutan dalam meter. dan H = kuat medan titik itu dalam :  atau dalam

a.      Garis Gaya Magnet

1.      Garis-garis gaya magnet tidak pernah memutus satu sama lain.

2.      Garis-garis gaya magnet selalu masuk di selatan dan keluar di utara magnet dan membentuk kurva tertutup.

Gambar 2.1 pola garis-garis gaya magnet

b.        Rapat Garis-Garis Gaya ( FLUX DENSITY ) = B

Definisi : Jumlah garis gaya tiap satuan luas yang tegak lurus kuat medan.

                                                                                (2.4)

Kuat medan magnet di suatu titik sebanding dengan rapat garis-garis gaya dan berbanding terbalik dengan permeabilitasnya.

                                                                                (2.5)

                                                      (2.6)

 B = rapat garis-garis gaya.

 = Permeabilitas zat itu.

 H = Kuat medan magnet.

catatan : rapat garis-garis gaya menyatakan kebesaran induksi magnetik.

Medan magnet yang rapat garis-garis gayanya sama disebut:medan magnet serba sama       ( homogen )

Gambar 2.2 medan magnetik

Bila rapat garis-garis gaya dalam medan yang serba sama B, maka banyaknya garis-garis gaya (  ) yang menembus bidang seluar A m² dan mengapit sudut  dengan kuat medan adalah :        = B.A Sin            Satuanya : Weber.

c.       Sifat-sifat magnet ditinjau dari bahannya

Berdasarkan kemampuan benda menarik benda lain dibedakan menjadi dua yaitu benda magnet dan benda bukan magnet. Benda yang dapat ditarik oleh magnet disebut benda magnet.  

v Benda diamagnetik : bahan yang tidak dapat ditarik oleh magnet. Contohnya emas.

v Benda paramagnetik : bahan yang dapat ditarik dengan lemah oleh magnet. Contohnya: aluminium

v Benda feromagnetik : Benda-benda yang mempunyai effek magnet yang sangat besar, sangat kuat ditarik oleh magnet dan mempunyai permeabilitas relatif sampai beberapa ribu. Contoh: Besi, baja, nikel, cobalt dan campuran logam tertentu ( almico )

3.    Medan magnet di sekitar penghantar  berarus

a.    Percobaan OERSTED

Di atas  jarum kompas yang seimbang dibentangkan seutas kawat, sehingga kawat itu sejajar dengan jarum kompas. jika kedalam kaewat dialiri arus listrik, ternyata jarum kompas berkisar dari keseimbangannya. Kesimpulan : Disekitar arus listrik ada medan magnet.

Gambar 2.3 percobaan Oerstad

Cara menentukan arah perkisaran jarum.

v Bila arus listrik yang berada anatara telapak tangan kanan dan jarum magnet mengalir dengan arah dari pergelangan tangan menuju ujung-ujung jari, kutub utara jarum berkisar ke arah ibu jari.

v Bila arus listrik arahnya dari pergelangan tangan kanan menuju ibu jari, arah melingkarnya jari tangan menyatakan perkisaran kutub Utara.

Pola garis-garis gaya di sekitar arus lurus.

Pada sebidang karton datar ditembuskan sepotong kawat tegak lurus, di atas karbon ditaburkan serbuk besi menempatkan diri berupa lingkaran-lingkaran yang titik pusatnya pada titik tembus kawat. Kesimpulan : Garis-garis gaya di sekitar arus lurus berupa lingkaran-lingkaran yang berpusatkan pada arus tersebut.

Gambar 2.4 pola garis-garis gaya disekitar arus lurus

Cara menentukan arah medan magnet

Bila arah dari pergelangan tangan menuju ibu jari, arah melingkar jari tangan menyatakan arah medan magnet.

b.     Hukum BIOT SAVART.

Definisi : Besar induksi magnetik di satu titik di sekitar elemen arus, sebanding dengan panjang elemen arus, besar kuat arus, sinus sudut yang diapit arah arus dengan jaraknya sampai titik tersebut dan berbanding terbalik dengan kwadrat jaraknya.

B = k .                                                            (2.7)

   

k adalah tetapan, di dalam sistem Internasional

 k =  = 10^-7                                                           (2.8)

Vektor B tegak lurus pada l dan r, arahnya dapat ditentukan denagan tangan kanan. Jika l sangat kecil, dapat diganti dengan dl.

dB =                                                            (2.9)

Persamaan ini disebut hukum Ampere.

4.    Induksi Magnetik

Induksi magnetik di sekitar arus lurus.

Besar induksi magnetik di titik A yang jaraknya a dari kawat sebanding dengan kuat arus dalam kawat dan berbanding terbalik dengan jarak titik ke kawat.

B =  .                                                                      (2.10)

B dalam W/m²

I dalam Ampere

a dalam meter

Kuat medan dititik

H =  =  =                                             (2.11)

mr udara = 1

 

Jika kawat tidak panjang maka harus digunakan Rumus :                                                         (2.12)

Induksi Induksi magnetik di pusat arus lingkaran.

Gambar 2.5 gambar induksi magnetik di pusar arus lingkaran

Titik A berjarak x dari pusat kawat melingkar besarnya induksi magnetik di A dirumuskan :

Jika kawat itu terdiri atas N lilitan maka :

B =  .      atau      B =  .

Induksi magnetik di pusat lingkaran.

Dalam hal ini r = a dan a = 90⁰

Besar induksi magnetik di pusat lingkaran.

B =  .                                                                      (2.13)

B dalam W/m².

I dalam ampere.

N jumlah lilitan.

a jari-jari lilitan dalam meter.

Arah medan magnetik dapat ditentukan dengan aturan tangan kanan.

Jika arah arus sesuai dengan arah melingkar jari tangan kanan arah ibu jari menyatakan arah medan magnet.

Solenoide

Solenoide adalah gulungan kawat yang di gulung seperti spiral. Bila kedalam solenoide dialirkan arus listrik, di dalam selenoide terjadi medan magnet dapat ditentukan dengan tangan.

Gambar 2.6 Solenoida

Besar induksi magnetik dalam solenoide.

Jari-jari penampang solenoide a, banyaknya lilitan N dan panjang solenoide 1. Banyaknya lilitan pada dx adalah :    atau n dx, n banyaknya lilitan tiap satuan panjang di titik P.

Bila 1 sangat besar dibandingkan dengan a, dan p berada di tengah-tengah maka a₁= 0 ⁰ dan a₂ = 180 ⁰

Induksi magnetik di tengah-tengah solenoide :

                                                                      (2.14)

                                                                          (2.15)

Bila p tepat di ujung-ujung solenoide a₁= 0 ⁰ dan a₂ = 90 ⁰

                                                                      (2.16)

                                                                           (2.17)

Toroida

Sebuah solenoide yang dilengkungkan sehingga sumbunya membentuk lingkaran di sebut Toroida. Bila keliling sumbu toroida 1 dan lilitannya berdekatan, maka induksi magnetik pada sumbu toroida.

                                                                          (2.18)

n dapat diganti dengan

N banyaknya lilitan dan R jari-jari toroida.

5.  Gaya Lorentz

Pada percobaan oersted telah dibuktikan pengaruh arus listrik terhadap kutub magnet, bagaimana pengaruh kutub magnet terhadap arus listrik akan dibuktikan dari percobaan berikut :

Seutas kawat PQ ditempatkan diantara kutub-kutub magnet ladam kedalam kawat dialirkan arus listrik ternyata kawat melengkung kekiri.

Gejala ini menunjukkan bahwa medan magnet mengerjakan gaya pada arus listrik, disebut Gaya Lorentz. Vektor gaya Lorentz tegak lurus pada I dan B. Arah gaya Lorentz dapat ditentukan dengan tangan kanan. Bila arah melingkar jari-jari tangan kanan sesuai dengan putaran dari I ke B, maka arah ibu jari menyatakan arah gaya Lorents.

Besar Gaya Lorentz.

Hasil-hasil yang diperoleh dari percobaan menyatakan bahwa besar gaya Lorentz dapat dirumuskan sebagai :

F = B I sin a                                                                      (2.19)

F = gaya Lorentz. 

B = induksi magnetik medan magnet.

I  = kuat arus.

= panjang kawat dalam medan magnet.

a = sudut yang diapit I dan B.

Satuan Kuat Arus.

Kedalam kawat P dan Q yang sejajar dialirkan arus listrik. Bila arah arus dalam kedua kawat sama, kawat itu saling menarik.

Penjelasannya sebagai berikut :

Dilihat dari atas arus listrik P menuju kita digambarkan sebagai arus listrik dalam kawat P menimbulkan medan magnet. Medan magnet ini mengerjakan gaya Lorentz pada arus Q arahnya seperti dinyatakan anak panah F. Dengan cara yang sama dapat dijelaskan gaya Lorentz yang bekerja pada arus listrik dalam kawat P.

Gambar 2.7 gaya Lorentz

Kesimpulan :

Arus listrik yang sejajar dan searah tarik-menarik dan yang berlawanan arah tolak- menolak.

Bila jarak kawat P dan Q adalah a, maka besar induksi magnetik arus P pada jarak a :

                                                                         (2.20)

Besar gaya Lorentz pada arus dalam kawat Q

                                                                           (2.21)

Besar gaya Lorentz tiap satuan panjang

                                                                                (2.22)

                                                                    (2.23)

                                                                      (2.24)

F tiap satuan panjang dalam N/m.

I_p dan I_Q dalam Ampere dan a dalam meter.

Bila kuat arus dikedua kawat sama besarnya, maka :

                                  (2.25)

Untuk I = 1 Ampere dan a = 1 m maka F = 2.10^-7 N/m

Kesimpulan :

1 Ampere adalah kuat arus dalam kawat sejajar yang jaraknya 1 meter dan menimbulkan gaya Lorentz sebesar 2.10^-7 N tiap meter.

Gerak Partikel Bermuatan Dalam Medan Listrik.

Pertambahan energi kinetik.

Partikel A yang massanya m dan muatannya q berada dalam medan listrik serba sama, kuat medannya E arah vektor E kekanan. Pada partikel bekerja gaya sebasar F = qE, oleh sebab itu partikel memperoleh percepatan :

Usaha yang dilakukan gaya medan listrik setelah partikel berpindah d adalah :

W = F . d = q . E .d                                                               (2.26)

Usaha yang dilakukan gaya sama dengan perubahan energi kinetik

E_k = q . E .d                                                                           

                                                        (2.27)

v₁ kecepatan awal partikel dan v₂ kecepatannya setelah menempuh medan listrik        sejauh d.

Lintasan partikel jika v tegak lurus E.

Didalam medan listrik serba sama yang kuat medannya E, bergerak partikel bermuatan positif dengan kecepatan v_x.

Dalam hal ini partikel mengalami dua gerakan sekaligus, yakni gerak lurus beraturan sepanjang sumbu x dan gerak lurus berubah beraturan sepanjang sumbu y.

Oleh sebab itu lintasannya berupa parabola. Setelah melintasi medan listrik, lintasannya menyimpang dari lintasannya semula.

     

                                                         (2.28)

Kecepatan pada saat meninggalkan medan listrik.

                                                                (2.29)

Arah kecepatan dengan bidang horisontal q :

                                                                               (2.30)

Gerak Partikel Bermuatan Dalam Medan Magnet

Besar gaya Lorentz pada partikel.

Pada arus listrik yang berada dalam medan magnet bekerja gaya Lorentz.                           

F = B . I . sin a                                                                  (2.31)

Arus listrik adalah gerakan partikel-partikel yang kecepatannya tertentu, oleh sebab itu rumus di atas dapat diubah menjadi :

F = B . . v . t  sin a

F = B . q . v sin a                                                                   (2.32)

F adalah gaya Lorentz pada partikel yang muatannya q dan kecepatannya v, B besar induksi magnetik medan magnet, a sudut yang diapit vektor v dan B.

Lintasan partikel bermuatan dalam medan magnet.

Gambar 2.8 Medan magnet

Tanda x menyatakan titik tembus garis-garis gaya kemagnetan yang arah induksi magnetiknya ( B ) meninggalkan kita. Pada partikel yang kecepatannya v, bekerja gaya Lorentz.

F = B . q . v sin 90⁰

F = B . q . v                                                                             (2.33)

Vektor F selalu tegak lurus pada v, akibatnya partikel bergerak didalam medan magnet dengan lintasan bentuk : LINGKARAN. Gaya centripetalnya yang mengendalikan gerak ini adalah gaya Lorentz.

         F_c  = F Lorentz

  = B . q . v

      R =

R jari-jari lintasan partikel dalam magnet.

m massa partikel.

v kecepatan partikel.

q muatan partikel.

Arah gaya Lorentz dapat ditentukan dengan kadah tangan kanan bila tangan kanan di buka : Ibu jari menunjukkan ( i ), keempat jari menunjukkan ( B ) dan arah telapak tangan menunjukkan ( F )

           

Gambar 2.9 arah gaya Lorentz dengan kaidah tangan kanan.

BAB III

PENUTUP

A.      Kesimpulan

Kesimpulan yang dapat kami utarakan adalah sebagai berikut:

1.      Bunyi hukum Coulomb: “Besarnya gaya tolak-menolak atau gaya tarik menarik antara kutub-kutub magnet, sebanding dengan kuat kutubnya masing-masing dan berbanding terbalik dengan kuadrat jaraknya”.

2.      Medan magnet adalah ruangan di sekitar kutub magnet, yang gaya tarik/tolaknya masih dirasakan oleh magnet lain.

3.      Medan magnet di sekitar penghantar berarus ada beberapa misalnya saja pada penghantar lurus berarus, penghantar melingkar dan disekitar kumparan.

B.       Saran

Saran yang dapat kami sampaikan pada makalah ini yaitu:

1.      Diharapkan kepada para pembaca agar memberikan perbaikan yang semestinya demi kesempuranaan makalah ini. 

2.      Diharapkan agar pembaca memberikan koreksi terhadap materi-materi medan magnet  yang sekiranya ada tidak sesuai dengan yang sebenarnya.

3.      Diharapkan kepada para pembaca untuk mencari referensi lain agar dapat menambah wawasan.

DAFTAR PUSTAKA

http://azharifx.blogspot.com/2012_10_01_archive.html

http://nary-junary.blogspot.com/2013/03/makalah-medan-listrik.html

http://www.engineeringtown.com/kids/index.php/percobaanlainnya/152-membuat-magnet-sederhana

http://aqudanfisika.blogspot.com/2010/08/blog-post.html.

 MAKALAH LISTRIK MAGNET

“EFEK MEDAN MAGNET”

 

Oleh :

Kelompok VI

v Alifah Nur Rochmah (20600111004)

v Cici Anita Sari (20600111018)

v Erni R. Manara (20600111022)

v Endang Kusmiati (20600111021)

v Hasnidar (20600111032)

JURUSAN PENDIDIKAN FISIKA

FAKULTAS TARBIYAH DAN KEGURUAN

UNIVERSITAS ISLAM NEGERI ALAUDDIN MAKASSAR

2013

KATA PENGANTAR

Segala puji atas kebesaran Sang Khalik yang telah menciptakan alam semesta dalam suatu keteraturan hingga dari lisan terpetik  berjuta rasa syukur kehadirat ALLAH SWT. Karena atas limpahan Rahmat dan Karunia-Nyalah sehingga kami diberikan kesempatan dan kesehatan untuk dapat menyelesaikan makalah listrik magnet ini dengan judul “efek medan magnet ” yang merupakan tugas kami dalam mata kuliah listrik magnet di semester lima ini. Shalawat dan salam senantiasa tercurah kepada baginda Nabi Muhammad SAW, yang diutus ke permukaan bumi ini menuntun manusia dari lembah kebiadaban menuju ke puncak peradaban seperti sekarang ini.

Kami menyadari sepenuhnya,dalam penyusunan makalah ini tidak lepas dari tantangan dan hambatan. Namun berkat usaha dan motivasi dari pihak-pihak langsung maupun tidak langsung yang memperlancar jalannya penyusunan makalah ini sehingga makalah ini dapat kami susun seperti sekarang ini. Olehnya itu, secara mendalam kami ucapkan banyak terima kasih atas bantuan dan motivasi yang diberikan sehingga Penyusun dapat menyelesaikan makalah ini.

              Akhirnya dengan segala kerendahan hati kami menyadari bahwa hanya kepada ALLAH SWT jugalah kita menyerahkan segalanya. Semoga makalah ini dapat menjadi referensi dan tambahan materi pembelajaran bagi kita semua, Aamiin Yaa Robb.

                                                                             

      Makassar, 9 Desember 2013

Penyusun

BAB I

PENDAHULUAN

A.      Latar Belakang

Magnet atau magnit adalah suatu obyek yang mempunyai suatu medan magnet. Pada saat ini, suatu magnet adalah suatu materi yang mempunyai suatu medan magnet. Materi tersebut bisa dalam berwujud magnet tetap atau magnet tidak tetap. Magnet yang sekarang ini ada hampir semuanya adalah magnet buatan. Ada beberapa cara untuk membuat magnet diantaranya dengan cara menggosok, mengaliri arus listrik dan dengan cara induksi.

Magnet selalu memiliki dua kutub yaitu: kutub utara (north/N) dan kutub selatan (south/S). Walaupun magnet itu dipotong-potong, potongan magnet kecil tersebut akan tetap memiliki dua kutub. Garis gaya magnet adalah arah medan magnet yang berupa garis-garis yang menghubungkan kutub-kutub magnet. Garis gaya magnet memiliki arah meninggalkan kutub utara dan menuju kutub selatan.  

Magnet dapat menarik benda lain. Beberapa benda bahkan tertarik lebih kuat dari yang lain, yaitu bahan logam. Namun tidak semua logam mempunyai daya tarik yang sama terhadap magnet. Besi dan baja adalah dua contoh materi yang mempunyai daya tarik yang tinggi oleh magnet. kemudain aluminium adalah bahan yang dapat ditarik dengan lemah oleh magnet yang termasuk paramagnetik  sedangkan kertas merupakan contoh materi yang tidak dapat ditarik oleh magnet karena kertas merupakan nonmagnetik.

Magnet juga mempunyai  kemampuan untuk menunjuk ke arah utara dan selatan geografis bumi, walau ada penyimpangan antara penunjukan magnet dan arah utara dn selatan geografis bumi.  Adalah Hans Cristhian Oerstad menyadari bahwa adanya hubungan antara sifat kemagnetan dan kelistrikan, sehingga beliau melakukan percobaan dengan menggunakan kompas. Dini oerstad meletakkan kawat berarus diatas sebuah kom pas yang diam dan setelah kawat diarusi listrik kompas dapat begerak menyimpang mengikuti arah kawat berarus. Percobaan inilah yang dilakukan oleh Oerstad sehingga dia menarik kesimpulan bahwa Arus listik menghasilkan medan magnet.

B.       Rumusan Masalah

Rumusan masalah pada makalah ini yaitu sebagai berikut:

1.      Bagaimana bunyi hukum Coulomb?

2.      Apa yang dimaksud dengan medan magnet?

3.      Bagaimana medan magnet disekitar penghantar berarus?

C.       Tujuan Penulisan

Tujuan dari penulisan makalah ini adalah:

1.      Untuk mengetahui bunyi hukum Coulomb.

2.      Untuk memahami pengertian medan magnet.

3.      Untuk memahami medan magnet disekitar penghantar berarus.

BAB II

PEMBAHASAN

A.      Kemagnetan (Magnetostika)

1.    Hukum Coulomb

Definisi : Besarnya gaya tolak-menolak atau gaya tarik menarik antara kutub-kutub magnet, sebanding dengan kuat kutubnya masing-masing dan berbanding terbalik dengan kwadrat jaraknya.

                                                                     (2.1)

F = gaya tarik menarik/gaya tolak menolak dalam newton.

R = jarak  dalam meter.

m₁ dan m₂ kuat kutub magnet dalam Ampere-meter.

₀ = permeabilitas hampa.

Nilai = 10⁷ Weber/A.m                                               (2.2)    

Nilai permeabilitas benda-benda, ternyata tidak sama dengan permeabilitas hampa. Perbandingan antara permeabilitas suatu zat debgan permeabilitas hampa disebut permeabilitas relatif zat itu.

m_r                                                                                   (2.3)

_r = Permeabilitas relatif suatu zat.

 = permeabilitas zat itu

₀ = permeabilitas hampa.

2.    Pengertian Medan Magnet

Medan magnet adalah ruangan di sekitar kutub magnet, yang gaya tarik/tolaknya masih dirasakan oleh magnet lain.

Kuat Medan ( H ) = Itensity

Kuat medan magnet di suatu titik di dalam medan magnet ialah besar gaya pada suatu satuan kuat kutub di titik itu di dalam medan magnet m adalah kuat kutub yang menimbulkan medan magnet dalam Ampere-meter. R jarak dari kutub magnet sampai titik yang bersangkutan dalam meter. dan H = kuat medan titik itu dalam :  atau dalam

a.      Garis Gaya Magnet

1.      Garis-garis gaya magnet tidak pernah memutus satu sama lain.

2.      Garis-garis gaya magnet selalu masuk di selatan dan keluar di utara magnet dan membentuk kurva tertutup.

Gambar 2.1 pola garis-garis gaya magnet

b.        Rapat Garis-Garis Gaya ( FLUX DENSITY ) = B

Definisi : Jumlah garis gaya tiap satuan luas yang tegak lurus kuat medan.

                                                                                (2.4)

Kuat medan magnet di suatu titik sebanding dengan rapat garis-garis gaya dan berbanding terbalik dengan permeabilitasnya.

                                                                                (2.5)

                                                      (2.6)

 B = rapat garis-garis gaya.

 = Permeabilitas zat itu.

 H = Kuat medan magnet.

catatan : rapat garis-garis gaya menyatakan kebesaran induksi magnetik.

Medan magnet yang rapat garis-garis gayanya sama disebut:medan magnet serba sama       ( homogen )

Gambar 2.2 medan magnetik

Bila rapat garis-garis gaya dalam medan yang serba sama B, maka banyaknya garis-garis gaya (  ) yang menembus bidang seluar A m² dan mengapit sudut  dengan kuat medan adalah :        = B.A Sin            Satuanya : Weber.

c.       Sifat-sifat magnet ditinjau dari bahannya

Berdasarkan kemampuan benda menarik benda lain dibedakan menjadi dua yaitu benda magnet dan benda bukan magnet. Benda yang dapat ditarik oleh magnet disebut benda magnet.  

v Benda diamagnetik : bahan yang tidak dapat ditarik oleh magnet. Contohnya emas.

v Benda paramagnetik : bahan yang dapat ditarik dengan lemah oleh magnet. Contohnya: aluminium

v Benda feromagnetik : Benda-benda yang mempunyai effek magnet yang sangat besar, sangat kuat ditarik oleh magnet dan mempunyai permeabilitas relatif sampai beberapa ribu. Contoh: Besi, baja, nikel, cobalt dan campuran logam tertentu ( almico )

3.    Medan magnet di sekitar penghantar  berarus

a.    Percobaan OERSTED

Di atas  jarum kompas yang seimbang dibentangkan seutas kawat, sehingga kawat itu sejajar dengan jarum kompas. jika kedalam kaewat dialiri arus listrik, ternyata jarum kompas berkisar dari keseimbangannya. Kesimpulan : Disekitar arus listrik ada medan magnet.

Gambar 2.3 percobaan Oerstad

Cara menentukan arah perkisaran jarum.

v Bila arus listrik yang berada anatara telapak tangan kanan dan jarum magnet mengalir dengan arah dari pergelangan tangan menuju ujung-ujung jari, kutub utara jarum berkisar ke arah ibu jari.

v Bila arus listrik arahnya dari pergelangan tangan kanan menuju ibu jari, arah melingkarnya jari tangan menyatakan perkisaran kutub Utara.

Pola garis-garis gaya di sekitar arus lurus.

Pada sebidang karton datar ditembuskan sepotong kawat tegak lurus, di atas karbon ditaburkan serbuk besi menempatkan diri berupa lingkaran-lingkaran yang titik pusatnya pada titik tembus kawat. Kesimpulan : Garis-garis gaya di sekitar arus lurus berupa lingkaran-lingkaran yang berpusatkan pada arus tersebut.

Gambar 2.4 pola garis-garis gaya disekitar arus lurus

Cara menentukan arah medan magnet

Bila arah dari pergelangan tangan menuju ibu jari, arah melingkar jari tangan menyatakan arah medan magnet.

b.     Hukum BIOT SAVART.

Definisi : Besar induksi magnetik di satu titik di sekitar elemen arus, sebanding dengan panjang elemen arus, besar kuat arus, sinus sudut yang diapit arah arus dengan jaraknya sampai titik tersebut dan berbanding terbalik dengan kwadrat jaraknya.

B = k .                                                            (2.7)

   

k adalah tetapan, di dalam sistem Internasional

 k =  = 10^-7                                                           (2.8)

Vektor B tegak lurus pada l dan r, arahnya dapat ditentukan denagan tangan kanan. Jika l sangat kecil, dapat diganti dengan dl.

dB =                                                            (2.9)

Persamaan ini disebut hukum Ampere.

4.    Induksi Magnetik

Induksi magnetik di sekitar arus lurus.

Besar induksi magnetik di titik A yang jaraknya a dari kawat sebanding dengan kuat arus dalam kawat dan berbanding terbalik dengan jarak titik ke kawat.

B =  .                                                                      (2.10)

B dalam W/m²

I dalam Ampere

a dalam meter

Kuat medan dititik

H =  =  =                                             (2.11)

mr udara = 1

 

Jika kawat tidak panjang maka harus digunakan Rumus :                                                         (2.12)

Induksi Induksi magnetik di pusat arus lingkaran.

Gambar 2.5 gambar induksi magnetik di pusar arus lingkaran

Titik A berjarak x dari pusat kawat melingkar besarnya induksi magnetik di A dirumuskan :

Jika kawat itu terdiri atas N lilitan maka :

B =  .      atau      B =  .

Induksi magnetik di pusat lingkaran.

Dalam hal ini r = a dan a = 90⁰

Besar induksi magnetik di pusat lingkaran.

B =  .                                                                      (2.13)

B dalam W/m².

I dalam ampere.

N jumlah lilitan.

a jari-jari lilitan dalam meter.

Arah medan magnetik dapat ditentukan dengan aturan tangan kanan.

Jika arah arus sesuai dengan arah melingkar jari tangan kanan arah ibu jari menyatakan arah medan magnet.

Solenoide

Solenoide adalah gulungan kawat yang di gulung seperti spiral. Bila kedalam solenoide dialirkan arus listrik, di dalam selenoide terjadi medan magnet dapat ditentukan dengan tangan.

Gambar 2.6 Solenoida

Besar induksi magnetik dalam solenoide.

Jari-jari penampang solenoide a, banyaknya lilitan N dan panjang solenoide 1. Banyaknya lilitan pada dx adalah :    atau n dx, n banyaknya lilitan tiap satuan panjang di titik P.

Bila 1 sangat besar dibandingkan dengan a, dan p berada di tengah-tengah maka a₁= 0 ⁰ dan a₂ = 180 ⁰

Induksi magnetik di tengah-tengah solenoide :

                                                                      (2.14)

                                                                          (2.15)

Bila p tepat di ujung-ujung solenoide a₁= 0 ⁰ dan a₂ = 90 ⁰

                                                                      (2.16)

                                                                           (2.17)

Toroida

Sebuah solenoide yang dilengkungkan sehingga sumbunya membentuk lingkaran di sebut Toroida. Bila keliling sumbu toroida 1 dan lilitannya berdekatan, maka induksi magnetik pada sumbu toroida.

                                                                          (2.18)

n dapat diganti dengan

N banyaknya lilitan dan R jari-jari toroida.

5.  Gaya Lorentz

Pada percobaan oersted telah dibuktikan pengaruh arus listrik terhadap kutub magnet, bagaimana pengaruh kutub magnet terhadap arus listrik akan dibuktikan dari percobaan berikut :

Seutas kawat PQ ditempatkan diantara kutub-kutub magnet ladam kedalam kawat dialirkan arus listrik ternyata kawat melengkung kekiri.

Gejala ini menunjukkan bahwa medan magnet mengerjakan gaya pada arus listrik, disebut Gaya Lorentz. Vektor gaya Lorentz tegak lurus pada I dan B. Arah gaya Lorentz dapat ditentukan dengan tangan kanan. Bila arah melingkar jari-jari tangan kanan sesuai dengan putaran dari I ke B, maka arah ibu jari menyatakan arah gaya Lorents.

Besar Gaya Lorentz.

Hasil-hasil yang diperoleh dari percobaan menyatakan bahwa besar gaya Lorentz dapat dirumuskan sebagai :

F = B I sin a                                                                      (2.19)

F = gaya Lorentz. 

B = induksi magnetik medan magnet.

I  = kuat arus.

= panjang kawat dalam medan magnet.

a = sudut yang diapit I dan B.

Satuan Kuat Arus.

Kedalam kawat P dan Q yang sejajar dialirkan arus listrik. Bila arah arus dalam kedua kawat sama, kawat itu saling menarik.

Penjelasannya sebagai berikut :

Dilihat dari atas arus listrik P menuju kita digambarkan sebagai arus listrik dalam kawat P menimbulkan medan magnet. Medan magnet ini mengerjakan gaya Lorentz pada arus Q arahnya seperti dinyatakan anak panah F. Dengan cara yang sama dapat dijelaskan gaya Lorentz yang bekerja pada arus listrik dalam kawat P.

Gambar 2.7 gaya Lorentz

Kesimpulan :

Arus listrik yang sejajar dan searah tarik-menarik dan yang berlawanan arah tolak- menolak.

Bila jarak kawat P dan Q adalah a, maka besar induksi magnetik arus P pada jarak a :

                                                                         (2.20)

Besar gaya Lorentz pada arus dalam kawat Q

                                                                           (2.21)

Besar gaya Lorentz tiap satuan panjang

                                                                                (2.22)

                                                                    (2.23)

                                                                      (2.24)

F tiap satuan panjang dalam N/m.

I_p dan I_Q dalam Ampere dan a dalam meter.

Bila kuat arus dikedua kawat sama besarnya, maka :

                                  (2.25)

Untuk I = 1 Ampere dan a = 1 m maka F = 2.10^-7 N/m

Kesimpulan :

1 Ampere adalah kuat arus dalam kawat sejajar yang jaraknya 1 meter dan menimbulkan gaya Lorentz sebesar 2.10^-7 N tiap meter.

Gerak Partikel Bermuatan Dalam Medan Listrik.

Pertambahan energi kinetik.

Partikel A yang massanya m dan muatannya q berada dalam medan listrik serba sama, kuat medannya E arah vektor E kekanan. Pada partikel bekerja gaya sebasar F = qE, oleh sebab itu partikel memperoleh percepatan :

Usaha yang dilakukan gaya medan listrik setelah partikel berpindah d adalah :

W = F . d = q . E .d                                                               (2.26)

Usaha yang dilakukan gaya sama dengan perubahan energi kinetik

E_k = q . E .d                                                                           

                                                        (2.27)

v₁ kecepatan awal partikel dan v₂ kecepatannya setelah menempuh medan listrik        sejauh d.

Lintasan partikel jika v tegak lurus E.

Didalam medan listrik serba sama yang kuat medannya E, bergerak partikel bermuatan positif dengan kecepatan v_x.

Dalam hal ini partikel mengalami dua gerakan sekaligus, yakni gerak lurus beraturan sepanjang sumbu x dan gerak lurus berubah beraturan sepanjang sumbu y.

Oleh sebab itu lintasannya berupa parabola. Setelah melintasi medan listrik, lintasannya menyimpang dari lintasannya semula.

     

                                                         (2.28)

Kecepatan pada saat meninggalkan medan listrik.

                                                                (2.29)

Arah kecepatan dengan bidang horisontal q :

                                                                               (2.30)

Gerak Partikel Bermuatan Dalam Medan Magnet

Besar gaya Lorentz pada partikel.

Pada arus listrik yang berada dalam medan magnet bekerja gaya Lorentz.                           

F = B . I . sin a                                                                  (2.31)

Arus listrik adalah gerakan partikel-partikel yang kecepatannya tertentu, oleh sebab itu rumus di atas dapat diubah menjadi :

F = B . . v . t  sin a

F = B . q . v sin a                                                                   (2.32)

F adalah gaya Lorentz pada partikel yang muatannya q dan kecepatannya v, B besar induksi magnetik medan magnet, a sudut yang diapit vektor v dan B.

Lintasan partikel bermuatan dalam medan magnet.

Gambar 2.8 Medan magnet

Tanda x menyatakan titik tembus garis-garis gaya kemagnetan yang arah induksi magnetiknya ( B ) meninggalkan kita. Pada partikel yang kecepatannya v, bekerja gaya Lorentz.

F = B . q . v sin 90⁰

F = B . q . v                                                                             (2.33)

Vektor F selalu tegak lurus pada v, akibatnya partikel bergerak didalam medan magnet dengan lintasan bentuk : LINGKARAN. Gaya centripetalnya yang mengendalikan gerak ini adalah gaya Lorentz.

         F_c  = F Lorentz

  = B . q . v

      R =

R jari-jari lintasan partikel dalam magnet.

m massa partikel.

v kecepatan partikel.

q muatan partikel.

Arah gaya Lorentz dapat ditentukan dengan kadah tangan kanan bila tangan kanan di buka : Ibu jari menunjukkan ( i ), keempat jari menunjukkan ( B ) dan arah telapak tangan menunjukkan ( F )

           

Gambar 2.9 arah gaya Lorentz dengan kaidah tangan kanan.

BAB III

PENUTUP

A.      Kesimpulan

Kesimpulan yang dapat kami utarakan adalah sebagai berikut:

1.      Bunyi hukum Coulomb: “Besarnya gaya tolak-menolak atau gaya tarik menarik antara kutub-kutub magnet, sebanding dengan kuat kutubnya masing-masing dan berbanding terbalik dengan kuadrat jaraknya”.

2.      Medan magnet adalah ruangan di sekitar kutub magnet, yang gaya tarik/tolaknya masih dirasakan oleh magnet lain.

3.      Medan magnet di sekitar penghantar berarus ada beberapa misalnya saja pada penghantar lurus berarus, penghantar melingkar dan disekitar kumparan.

B.       Saran

Saran yang dapat kami sampaikan pada makalah ini yaitu:

1.      Diharapkan kepada para pembaca agar memberikan perbaikan yang semestinya demi kesempuranaan makalah ini. 

2.      Diharapkan agar pembaca memberikan koreksi terhadap materi-materi medan magnet  yang sekiranya ada tidak sesuai dengan yang sebenarnya.

3.      Diharapkan kepada para pembaca untuk mencari referensi lain agar dapat menambah wawasan.

DAFTAR PUSTAKA

http://azharifx.blogspot.com/2012_10_01_archive.html

http://nary-junary.blogspot.com/2013/03/makalah-medan-listrik.html

http://www.engineeringtown.com/kids/index.php/percobaanlainnya/152-membuat-magnet-sederhana

http://aqudanfisika.blogspot.com/2010/08/blog-post.html.

 08/blog-post.html.

DAFTAR PUSTAKA

http://azharifx.blogspot.com/2012_10_01_archive.html

http://nary-junary.blogspot.com/2013/03/makalah-medan-listrik.html

http://www.engineeringtown.com/kids/index.php/percobaanlainnya/152-membuat-magnet-sederhana

http://aqudanfisika.blogspot.com/2010/08/blog-post.html.