Bab 9-Hukum Ampere

Hand Out Fisika II

Hukum AmpereMedan magnet yang ditimbulkan arus Formula hukum Ampere Kawat lurus sangat panjang Silinder sangat panjang Solenoida ideal Toroida ideal

March 1, 2007

1

Hand Out Fisika II

Percobaan OerstedMengamati efek yang ditimbulkan arus listrik pada orientasi kompas Tidak ada arus: orientasi kompas sejajar medan magnet bumi Ada arus: orientasi berubah

March 1, 2007

2

Hand Out Fisika II

Hukum AmpereDiformulasikan berdasarkan eksperimen:Besar medan magnet di sekeliling kawat lurus dialiri arus, sebanding dengan arusnya dan berbanding terbalik dengan jarak daerah yang ditinjau dari kawat tersebut

0 i B = 2 r

March 1, 2007

3

Hand Out Fisika II

Formulasi Hukum AmpereIntegral medan magnet sepanjang lintasan tertutup sebanding dengan arus yang dilingkupi lintasan tersebut dengan arah medan menyinggung lintasan

r r B dl = 0i

March 1, 2007

4

Hand Out Fisika II

Cara menggunakan Hukum AmpereMenentukan arah medan dengan aturan tangan kanan. Jika ibu jari menyatakan arah arus dan telapak tangan menghadap ke arus, maka jari-jari tangan lainnya menyatakan arah medan Menentukan lintasan tertutup dan menghitung medan magnet: Pilih lintasan tertutup yang besar medan magnetnya homogen sepanjang lintasan itu agar integral menjadi mudah Tentukan arus yang dilingkupi lintasan tersebut Tentukan medan magnet akibat arus tersebut

March 1, 2007

5

Hand Out Fisika II

Kawat lurus sangat panjangSangat panjang artinya jarak titik yang ditinjau jauh lebih kecil dibanding panjang kawat Lintasan Ampere berbentuk lingkaran

I

March 1, 2007

6

Hand Out Fisika II

Perhitungan untuk kawat lurusArus yang dilingkupi lintasan Ampere i = I Perhitungan dengan Hukum Ampere

r r B dl = 0i B 2 r = 0 I

0I B = 2 r

March 1, 2007

7

Hand Out Fisika II

Tentukan medan magnet dan arahnya di titik A dan B akibat arus sebesar 2 A yang menembus bidang BB B0,5 m

X

A0,5 m

BA Medan di titik A dan B sama besar karena disebabkan arus yang sama dan jaraknya sama dari arusB A = BB =

0i 0 2 20 = = 2 r 2 ( 0 ,5 )

T

Arah medan di A ke bawah, dan B ke atasMarch 1, 2007 8

Hand Out Fisika II

Dua buah kawat lurus dialiri arus 2 A dan 4 A. Jarak antara kedua kawat 2b. Tentukan medan magnet tepat di tengah-tengah kedua kawat Medan akibat kawat 2A pada titik BB2 A

Bb b

i 2 = 0 = 0 = 0 2 r 2 b b

X

Medan akibat kawat 4A pada titik BB4 A =

0i 4 20 = 0 = 2 r 2 b b

Medan total di titik B2A 4A

Btotal

0 = B4 A B2 A = b

March 1, 2007

9

Hand Out Fisika II

Tentukan medan pada titik A akibat kawat panjang tak berhingga yang terletak di titik sudut segitiga sama sisi yang panjang sisinya a seperti gambar di bawah ini X2Aa a a

2A

karena besar arus dan jarak titik A terhadap arus sama besar maka Bx dan B nilainya sama besar hanya arahnya berbeda seperti pada gambar

ABx Btotal B

0 B x = B = aB total = = B x2 + B 2 + 2 B x B cos 60

0 a

3

March 1, 2007

10

Hand Out Fisika II

Gaya antara dua kawat lurusGaya Lorentz

Dua kawat lurus berarus yang berdekatan akan mengalami gaya Lorentz akibat pengaruh kawat lainnya Arah arus sama Arah arus berlawanan r B12 F12 F21i1March 1, 2007

r r r F = il B

r x B21 F21 B12 x x

F21 B21

i2

i2

i211

Hand Out Fisika II

Medan magnet pada kawat 1 pengaruh arus pada kawat 2B12 =

0 i2 2 r

Medan magnet pada kawat 2 pengaruh arus pada kawat 1B 21 =

0 i1 2 r

Gaya Lorentz pada kawat 1 pengaruh arus pada kawat 2F12 = i1lB 12 = i1l 0 i 2 2 r

March 1, 2007

12

Hand Out Fisika II

Gaya Lorentz pada kawat 2 pengaruh arus pada kawat 1F 21 = i 2 lB 21 = i 2 l 0 i1 2 r

Gaya Lorentz per satuan panjang pada kawat 1 pengaruh arus pada kawat 2

ii F12 = 012 l 2 rGaya Lorentz per satuan panjang pada kawat 2 pengaruh arus pada kawat 1

F21 0i1i2 = l 2rMarch 1, 2007 13

Hand Out Fisika II

Arus mengalir pada silinder pejalAnalogi seperti kawat lurus, tetapi mempunyai diamenter tertentu Medan homogen sepanjang suatu lintasan berbentuk lingkaran yang berpusat pada sumbu silinder Arah medan magnet menyinggung lintasan tersebutr r IR

March 1, 2007

14

Hand Out Fisika II

Perhitungan silinder sangat panjangUntuk rRSemua arus dilingkupi lintasan Ampere i = I Perhitungan medan magnet

r r B dl = 0i B 2 r = 0 i

0i B = 2 r

March 1, 2007

16

Hand Out Fisika II

Silinder berongga dialiri arusMisalkan jari-jari dalam R1 dan R2 dan arus yang mengalir 2A. Untuk r