4. Medan Magnet

MEDAN MAGNETSimon Patabang

http://spatabang.blogspot.com

Fakultas TeknikJurusan Teknik Elektro

Universitas Atma Jaya Makassar

Apa yang dimaksud ? Jika sebuah kawat yang diletakkan

vertikal di sekitar tumpukan serbuk besi diberi arus listrik, maka serbuk besi ini akan membentuk garis-garis konsentris dengan kawat sebagai pusatnya.

Garis-garis ini menggambarkan bahwa di sekitar kawat tersebut ada medan magnet Medan magnetik diberi simbol : B

Medan Magnet: merupakan ruang magnet yang di dalamnya masih bisa di rasakan adanya gaya magnet

MAGNET DAN KUTUB MAGNET

• Kutub magnet: bagian magnet yang paling kuat pengaruh kemagnetannyaKutub-kutub magnet: utara (U) dan selatan (S)

• Jarum untuk kompas :secara bebas mengarah ke utara dan selatan

• Bumi sebagai magnet : Kutub-kutub magnet bumi sedikit bergeser dari kutub- kutub geografi

Merial yang mudah menimbulkan pengaruh magnetik disebut ferromagnetik

Bahan ferromagnetik misalnya besi, cobalt, nikel

Seperti pada listrik :

Medan Magnet (B) serupa medan listrik (E)

Perbedaan antara gaya listrik dan gaya magnet

Gaya ListrikBekerja searah dengan

medan listrik Bekerja pada partikel

bermuatan tanpa memperdulikan apakah bergerak atau tidak

Bekerja memindahkan partikel

Gaya Magnet Bekerja dalam arah tegak

lurus medan magnet Bekerja pada partikel

bermuatan hanya jika partikel tersebut bergerak

Tidak bekerja untuk memindahkan partikel

1. Medan magnet disekitar/akibat arus listrik

Gaya magnet pada kawat berarus

BxLIFmagnet

sinILBFmagnet

konstanB

I0 dsB

Ir

dsBdsB

rIB

2

0

rB2 dsB

Ir 0B2 atau

Medan magnet di sekitar kawat berarus

Medan magnet di sekitar kawat berarus

a

ds x

r

dxds

r̂

xa

tan

ra

sin

sinˆˆ rdsrds B berarah keluar

sindx

a

d s x

r

dxds

r̂

xa

tan

20 ˆ

4 rrdsB

Id

Arah:Besar:

sinar

22

sin

ar

dxa

Id sinsin4

20

B dx

aI

2

30 sin

4

ds

r

dB

a

d s x

r

dxds

r̂

xa

tan

tanax

2sina

ddx

dadx 2sin

dxa

Id

2

30 sin

4

B

da

aI

22

30

sinsin

4

daI sin

40

daIdB

sin4

0B 1800

0 cos4

aI 2

40 aI

aI

2

0

Medan magnet di dalam kawat berarus I0

0IAaI Ar 02

2

IRr

02

2

IRr

Ir 0Circle

B2 dsB020 2I

RrB

rIB

2

0

Medan magnet di sekitar kawat panjang berarus

B

r

020 2I

RrB

rIB

2

00

R

Satuan SI untuk B adalah : tesla (T)

1 tesla = 1 newton / (coulomb meter/detik) = 1 newton / (ampere meter)Kalau dikaitkan dengan “definisi “ medan magnet : Jika sebuah kawat dengan panjang 1 meter dan berarus listrik 1 ampere dalam pengaruh medan magnet menghasilkan gaya 1 Newton, maka besar medan magnet tersebut adalah 1 tesla.

Satuan yang lebih awal untuk B (bukan SI) adalah : gauss.

1 tesla = 104 gauss

2. Partikel bermuatan dalam Medan magnet

v

B Muatan uji, +q

Fmagnet

BvqF

Gaya Lorentz

Gaya yang bekerja pada muatan yang bergerak dalam medan magnet

Besarnya gaya magnetik FB yang bekerja pada suatu partikel sebanding dengan muatan q dan laju partikel |v|

arah dari gaya FB bergantung pada arah kecepatan partikel v dan arah medan magnetik B

Ketika partikel bergerak sejajar dengan vektor medan magnetik, gaya magnetik yang bekerja pada partikel adalah nol

Ketika vektor kecepatan partikel v membuat sudut 0 dengan medan magnetik, gaya magnetik bekerja dalam arah yang tegak lurus dengan v dan B. Dengan kata lain F bidang yang dibentuk oleh v dan B

Gaya magnetik yang bekerja pada muatan positif berlawanan arah dengan gaya magnetik yang bekerja pada muatan negatif yang begerak dalam arah yang sama

Besarnya medan magnetik yang bekerja pada partikel yang bergerak sebanding dengan sin dimana adalah sudut yang dibentuk vektor kecepatan partikel dan medan magnetik B

Menentukan arah gaya Lorentz :

GAYA LORENTZ

)()( magnetgylistrikgyLorentz BxvqEqF

Ke mana arah Fmagnet?

Partikel bermuatan dalam medan magnetik serba sama

Medan menembus bidang BvF qB

+

v v

FB

+

+

++

+

+Perhatikan laju tidak berubah

tetapi arah berubah

Force is always to v

Medan menembus bidang

BvF qB

v

FB

+

+

Karena gaya selalu dalam arah radial, ia bekerja untuk mempertahankan partikelbergerak dalam lingkaran

qvBFB rmv2

rmvqB

qBmvr

Sekian