MEDAN MAGNET DI SEKITAR ARUS LISTRIK

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.

Cara menentukan arah perkisaran jarum

a. 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.

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

 (Baca juga: Medan Magnet)

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.

Cara menentukan arah medan magnet

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

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.

ΔB = k(I.Δl.sinθ)/r²  

k adalah tetapan, di dalam sistem Internasional

k = μ_o/4π

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

dB = (μ_o/4π) k(I.Δl.sinθ)/r²

Persamaan ini disebut hukum Ampere.

(Baca juga: Rangkaian kapasitor)

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 = μ_o I/2πa

B dalam W/m²

I dalam Ampere

a dalam meter

Kuat medan dititik H = B/μ = B/μ_r μ_o = I/2πa

μr udara = 1

Jika kawat tidak panjang maka harus digunakan Rumus : B = μ_o I/2πa (cosθ₁ – cosθ₂) 

Induksi Induksi magnetik di pusat 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 = (μ_o.a.I.N.sinα₁)/2r²

atau

B = (μ_o.a².I.N.sinα₁)/2r³

Induksi magnetik di pusat lingkaran

Dalam hal ini r = a dan a = 90⁰

Besar induksi magnetik di pusat lingkaran.

B = (μ_o.I.N)/2a

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 :

Besar induksi magnetik dalam solenoide. 

Jari-jari penampang solenoide a, banyaknya lilitan N dan panjang solenoide 1. Banyaknya lilitan pada dx adalah :  (N/l)dx  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^o dan a₂ = 180^o

Induksi magnetik di tengah-tengah solenoide :

B = μ_o.I.n

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

B = ½ μ_o.I.n

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.

B = μ_o.I.n

n dapat diganti dengan N/2πR

N banyaknya lilitan dan R jari-jari toroida.

Contoh Soal

1. Dua kawat lurus panjang berarus listrik sejajar dengan jarak 15 cm. Kuat arusnya searah dengan besar I_A = 10 A dan I_B = 15 A. Tentukan induksi magnet di suatu titik C yang berada diantara kedua kawat berjarak 5 cm dari kawat I_A .

Pembahasan:

I_A = 10 A

I_B = 15 A

a_A = 5 cm

a_B = 10 cm

Letak titik C dapat dilihat seperti pada gambar. Sesuai kaedah tangan kanan arah induksi magnetnya berlawanan arah sehingga memenuhi:

B_C = B_A – B_B

B_C = (μ_o/2π) (I_A/a_A – I_B/a_B)

B_C = (4πx10^-7/2π) (10/0,05 – 15/0,1)

B_c = 10^-5 wb/m²

Kawat melingkar terdiri dari 50 lilitan dialiri arus sebesar 5 A. Jari-jari lingkaran 15 cm. Tentukan besar induksi magnet di pusat lingkaran tersebut.

Pembahasan:

I = 5 A

N = 50

a = 15 cm = 15.10^-2 m

Induksi magnet di pusat lingkaran memenuhi:

Bp =(μ_oI/2a) N

Bp = (4πx10^-7. 5/2x15x10^-2) 50

Bp = 3,3π . 10^-4 wb/m²

Sebuah solenoida jari-jarinya 2 mm dan panjangnya 50 cm memiliki 400 lilitan. Jika dialiri arus 2 A maka tentukan induksi magnet di titik tengah suatu solenoida!

Penyelesaian

l = 50 cm = 0,5 m

N = 400

I = 2 A

Induksi magnet di titik tengah suatu solenoida sebesar:

B = μ_o I n

B = 4π.10^-7 . 2 .(400/0,5)

B = 6,4π . 10^-4 wb/m²

MEDAN MAGNET DI SEKITAR ARUS LISTRIK 2016-09-19T09:01:00-07:00 Rating: 4.5 Diposkan Oleh: Mantan Tentor Fisika